西門子S7400實現(xiàn)500t/d石灰窯的自動控制

武中華

摘要：本文以石灰窯的自動控制系統(tǒng)為研究對象，研發(fā)的自控系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)石灰豎窯的自動上料、布料、排料、空燃比調(diào)節(jié)等。本文從生產(chǎn)工作實際出發(fā)，結(jié)合山東富倫鋼鐵有限公司生產(chǎn)的實際情況，詳細闡述了石灰窯的工藝設(shè)計，及西門子PLC可編程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和控制流程，利用Step 7、Wincc軟件進行系統(tǒng)硬件及軟件的組態(tài)和編程，為控制系統(tǒng)的順利實現(xiàn)提供了有利保證。

關(guān)鍵詞：石灰窯 計算機控制 PLC系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）05-0000-00

1 概述

活性石灰石由自卸汽車從礦山運入車間貯料場，或直接卸入上料系統(tǒng)的受料倉。貯料場內(nèi)石灰石的上料采用ZLG50型輪式裝載機，在1#膠帶輸送機中部設(shè)有地面式受料倉。受料倉下口設(shè)有電機振動給料機，用于向1#膠帶輸送機上均勻供料。石灰石經(jīng)1#膠帶輸送機轉(zhuǎn)運送往原料篩分室，直接給入振動篩，篩下碎料（<40mm）落入碎石倉，倉下設(shè)有電動閘門，定期由汽車將碎石料運出車間。振動篩的篩上合格石灰石卸入窯前料倉。

窯前料倉下設(shè)有電機振動給料機，根據(jù)套筒窯裝料要求，定時將倉內(nèi)貯存的合格粒度石灰石給至2#膠帶機轉(zhuǎn)運裝入稱量料斗，經(jīng)稱量斗稱量后裝入料車內(nèi)，4t卷揚機將料車提升至環(huán)形套筒豎窯窯頂，將料車內(nèi)的石灰石加入窯頂布料系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)布料器進入窯內(nèi)。在窯頂設(shè)一料位探尺顯示窯內(nèi)的料位。布料系統(tǒng)設(shè)有密封閘門，它與旋轉(zhuǎn)布料器下部的料鐘互鎖，可以避免在向窯內(nèi)加料時外界空氣的進入。物料經(jīng)過窯內(nèi)的預(yù)熱帶、上部逆流煅燒帶、中部逆流煅燒帶、下部并流煅燒帶和冷卻帶，在煅燒區(qū)均勻布置的燒嘴將混合煤氣與助燃空氣混合后，再與驅(qū)動空氣充分混合，燃燒產(chǎn)生的高溫使石灰石中的CaCO3分解，分解析出的CO2與煙氣一起經(jīng)預(yù)熱區(qū)降溫后從窯頂排出。分解完成的活性石灰在冷卻區(qū)將從下部流入的冷卻空氣加熱，冷卻的活性石灰經(jīng)出灰裝置進入窯底貯料倉，通過出灰機和出灰臺進入窯底料倉，最后由振動出灰機排出窯外。

1.1石灰窯的主要參數(shù)

（1）窯體主要參數(shù)：①有效高度21.7m。②有效容積150 m3。③窯襯外徑4.6m。④窯襯內(nèi)徑3m。⑤高徑比7.58 。⑥焙燒帶高度5m。⑦燒嘴：低壓套筒式。⑧燒嘴數(shù)量：2排共28只。⑨上下排燒嘴距離：2.5M。⑩上下排燒嘴布置：平面對稱、上下錯排。

（2）煤氣與助燃空氣參數(shù)：①煤氣熱值：850～950KCaL/NM3；②空氣過剩系數(shù)：1.05～1.15。

1.2控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)采用STEP7-400系列可編程控制器，用Profibus掛ET200和STEP7-300功能模塊，實現(xiàn)對該500t/d石灰窯所有設(shè)備進行自動控制和計算機監(jiān)控，主要實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝設(shè)備的自動/手動啟停，工藝數(shù)據(jù)的自動采集和處理，工藝畫面動態(tài)顯示，歷史和實時趨勢顯示記錄等功能。

2需求分析與設(shè)計方向

（1）硬件配置。該工程采用STEP7-400系列可編程控制器，用Profibus掛ET200和STEP7-300功能模塊。系統(tǒng)是具有快速處理能力的專用計算機系統(tǒng)，是模塊化、可擴展的體系結(jié)構(gòu)，是用于工業(yè)和制造過程實時控制，具有體積小、內(nèi)存大、處理速度快、組態(tài)靈活和便利用戶支持的特點，在支持新技術(shù)的同時，提高了性能價格比。該PLC系統(tǒng)由一個工程師站、一個操作員站組成，采用相同的上位機配置，為：P4 3.0G/2G內(nèi)存/22〃液顯/USB/網(wǎng)卡。（2）軟件配置。運用STEP7軟件對PLC系統(tǒng)組態(tài)編程，STEP7即可以進行復(fù)雜的儀控，又可以進行常規(guī)的電氣控制。畫面監(jiān)控軟件選用WINCC軟件，該軟件操作簡單，能夠動態(tài)顯示工藝過程參數(shù)，并可設(shè)置重要參數(shù)的歷史趨勢，實時趨勢，報警等。（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（參見圖1）。

3系統(tǒng)功能

該石灰窯系統(tǒng)的設(shè)備全部實現(xiàn)聯(lián)鎖啟停及電氣聯(lián)鎖保護。

根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，每臺設(shè)備既可以實現(xiàn)機旁手動啟停，也可以實現(xiàn)上位機單機啟停，還可以實現(xiàn)聯(lián)鎖啟停。聯(lián)鎖可以在上位機選擇投入或者解除。

（1）機旁手動。在現(xiàn)場設(shè)備均安裝機旁操作箱，主要是再設(shè)備檢修，或調(diào)試的時候使用，此時，將操作箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到‘機旁手動狀態(tài)，通過操作箱上的按鈕對設(shè)備進行啟停操作，此時PLC不起作用。（2）PLC手動。這時將操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動位置，設(shè)備處于PLC控制狀態(tài)，這時在上位機畫面上將PLC點到手動，就可以對設(shè)備從上位機畫面進行單機的控制了。（3）PLC聯(lián)鎖控制。在現(xiàn)場設(shè)備操作箱打到自動，并且上位機畫面在自動聯(lián)鎖位置的時候，設(shè)備在PLC控制狀態(tài)下，可以實現(xiàn)設(shè)備的自動聯(lián)鎖控制，無需干預(yù)，系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序，自動實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)鎖啟動和停止。

4結(jié)語

本文詳細論述了山東富倫鋼鐵公司環(huán)形套筒石灰窯的工藝及設(shè)計，該控制系統(tǒng)是基于西門子S7400實現(xiàn)的，充分發(fā)揮了西門PLC配置靈活，控制可靠，編程方便和運行穩(wěn)定的優(yōu)點，為整個石灰窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了可靠的保證。該系統(tǒng)已在生產(chǎn)線上穩(wěn)定運行很長時間，為企業(yè)帶來了很可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 陳子琦.活性石灰豎窯窯型比選[J].煉鋼，1999（5）.