ABB Industrial IT系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)首臺(tái)120萬(wàn)t/a LGMS 5725型立磨礦渣微粉生產(chǎn)線上的應(yīng)用

劉慶元 衛(wèi) 東

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

ABB Industrial IT系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)首臺(tái)120萬(wàn)t/a LGMS 5725型立磨礦渣微粉生產(chǎn)線上的應(yīng)用

劉慶元 衛(wèi) 東

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

文章主要介紹瑞士ABB公司的IndustrialIT系統(tǒng)在天瑞集團(tuán)營(yíng)口天瑞水泥有限公司國(guó)內(nèi)首臺(tái)120萬(wàn)t/aLGMS 5725型立磨礦渣微粉生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用。文章針對(duì)礦渣立磨的生產(chǎn)工藝及過(guò)程控制的要求，闡述了ABB Industrial IT系統(tǒng)在整條礦渣立磨生產(chǎn)線的生產(chǎn)控制系統(tǒng)方案。

LGMS 5725型;國(guó)內(nèi)首臺(tái)；120萬(wàn)t/a礦渣立磨；ABB Industrial IT系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)總線；PROFIBUS活性；摻合料

1 項(xiàng)目背景及系統(tǒng)概述

我國(guó)是鋼鐵大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的礦渣。這些礦渣既要占用大量土地，又會(huì)造成環(huán)境污染。礦渣立磨就是將煉鋼產(chǎn)生的廢礦渣磨成細(xì)粉，由于這種細(xì)粉達(dá)到了一定的細(xì)度，因此具有很好的活性，可在一定條件下參與化學(xué)反應(yīng)，將其摻入水泥便可得到高質(zhì)量的礦渣水泥。這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅可使嚴(yán)重污染環(huán)境的廢棄礦渣得到利用，還大大節(jié)約了一般水泥生產(chǎn)的原料資源。同時(shí)，由于立式輥磨機(jī)采用受限料床粉磨原理，因此粉磨效果好、能量利用率高，能更好地落實(shí)國(guó)家節(jié)能降耗減排的戰(zhàn)略方針。故而礦渣粉磨是近年來(lái)礦渣綜合利用的主要發(fā)展方向，發(fā)展前景十分廣闊。

作為可以明顯改善混凝土和水泥制品的綜合性能、大幅度降低水泥成本的新型水泥摻合料，國(guó)家推行的節(jié)能減排政策使得礦渣微粉的價(jià)格節(jié)節(jié)攀升。天瑞集團(tuán)營(yíng)口天瑞水泥有限公司120萬(wàn)t/a立磨礦渣微粉生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)緊張地施工安裝調(diào)試，已順利投產(chǎn)。該礦渣立磨生產(chǎn)線由洛陽(yáng)重工礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，主設(shè)備選用洛陽(yáng)中信重工機(jī)械股份有限公司的LGMS 5725型立磨，該型礦渣立磨是一種綜合性的特大型粉磨設(shè)備，集破碎、研磨、選粉、烘干、物料輸送五大功能于一體，是一種國(guó)家正在大力推廣采用的節(jié)能環(huán)保型重大技術(shù)裝備。

自動(dòng)控制采用DCS系統(tǒng),由河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司完成硬件成套和軟件編程工作。DCS系統(tǒng)產(chǎn)品選用瑞士ABB公司的Industrial IT系統(tǒng)。ABB Industrial IT系統(tǒng)是在ABB原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的最新的企業(yè)自動(dòng)化解決方案。該系統(tǒng)融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點(diǎn)于一體，支持多種國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),適合各個(gè)自動(dòng)化行業(yè)應(yīng)用,目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛。作為自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)和平臺(tái)，該系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通訊、采集、處理聯(lián)調(diào)中表現(xiàn)出了理想的穩(wěn)定性和可靠性，提高了整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制水平，保證了礦渣生產(chǎn)工藝控制中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 生產(chǎn)工藝

圖1 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖

礦渣原料配料后，經(jīng)過(guò)除鐵器和金屬探測(cè)儀，除去金屬后的物料經(jīng)輸送皮帶輸送到回轉(zhuǎn)鎖風(fēng)閥，然后進(jìn)入磨內(nèi)。入磨物料隨磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，邊烘干、邊碾壓最后被磨盤甩出，其中物料隨熱氣進(jìn)入選粉機(jī)分選，細(xì)度不合格的粉料回磨再進(jìn)行研磨，合格的物料隨氣流進(jìn)入收塵器內(nèi)，收集的成品經(jīng)過(guò)成品輸送系統(tǒng)，送到微粉庫(kù)。出收塵的其他部分物料參與再循環(huán)，與熱風(fēng)爐產(chǎn)生的新熱氣體一起進(jìn)入立磨，其余的氣體則通過(guò)尾部煙囪排放到大氣中。

立磨外排渣經(jīng)除鐵器檢測(cè)后經(jīng)由排渣系統(tǒng)提升到回料倉(cāng)，經(jīng)過(guò)除鐵器和金屬探測(cè)儀的再次探測(cè)后，通過(guò)另一個(gè)回轉(zhuǎn)鎖風(fēng)閥重新入磨。當(dāng)其不需要喂入立磨時(shí)，可先將回料暫存在中間倉(cāng)內(nèi)，隨時(shí)等待調(diào)用。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)布局

生產(chǎn)線設(shè)1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站和2個(gè)Siemens從站。整個(gè)控制系統(tǒng)的過(guò)程站之間及其與中控室之間的通訊網(wǎng)絡(luò)采用TCP／IP協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)，通訊介質(zhì)選用光纖，以將現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)減少到最??；各Siemens從站與現(xiàn)場(chǎng)站之間的通訊選用Profibus-DP總線來(lái)完成。利用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的開放性、互用性以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性，將西門子PLC控制系統(tǒng)與ABB DCS控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)Siemens從站控制系統(tǒng)與ABB DCS系統(tǒng)之間的控制信息的交換。中控室設(shè)1臺(tái)操作員站及1臺(tái)工程師工作站。操作員站可對(duì)所有信號(hào)實(shí)現(xiàn)顯示、報(bào)警、控制、存儲(chǔ)及打印報(bào)表等功能。

現(xiàn)場(chǎng)站置于立磨控制室，采用1套AC800F控制器，該控制器上配了2塊Profibus模件:1個(gè)連接礦渣立磨S800本地I/O，共計(jì)6個(gè)S800I/O站，用于礦渣立磨配套設(shè)備的控制。1個(gè)連接Siemens S7300 PLC，用于立磨減速機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)及立磨控制柜液壓系統(tǒng)的監(jiān)控和控制。

3.2 工程師站

工程師工作站安裝ABB Control Builder F 8.2中文版軟件，運(yùn)行在PC Windows XP SP2操作系統(tǒng)下，可實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)、過(guò)程站編程、操作員站組態(tài)等一體化編程及調(diào)試功能，在不進(jìn)行組態(tài)時(shí)可兼作操作員站使用。工程師站不采用服務(wù)器/客戶方案,無(wú)需永久性接入系統(tǒng)，以避免服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)交換任務(wù)癱瘓。

CBF軟件支持現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)據(jù)編程與讀取功能。該軟件也提供用戶自定義接口，根據(jù)用戶要求開發(fā)自定義專用功能塊。系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)變量實(shí)現(xiàn)共享，該全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)完全下裝到過(guò)程站；該軟件可以離線編程、在線修改參數(shù)，被修改的參數(shù)具備自動(dòng)備份功能，可以恢復(fù)；該軟件還可以在線調(diào)試，可以單步運(yùn)行、跟蹤、仿真調(diào)試。

3.3 操作員站

該控制系統(tǒng)設(shè)1臺(tái)操作員站，安裝ABB Industrial IT Digivis 8.2版中文軟件，操作員站支持一系列標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義顯示:如總貌顯示、回路及各過(guò)程位號(hào)面板顯示（面板也可以根據(jù)用戶特殊要求實(shí)現(xiàn)自定義）、控制組顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示、過(guò)程信號(hào)記錄與操作記錄列表（實(shí)現(xiàn)各種操作的實(shí)時(shí)記錄和實(shí)時(shí)打?。╋@示等，圖形數(shù)量無(wú)軟件限制，畫面數(shù)據(jù)更新時(shí)間少于1秒，可以由編程軟件定義；Digivis還可以記錄現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備的報(bào)警信息，在操作員站畫面上進(jìn)行顯示，并在報(bào)警記錄表中記錄，可以很方便地進(jìn)行故障查詢。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)站與現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程 I／O 站

現(xiàn)場(chǎng)控制站采用AC800F現(xiàn)場(chǎng)總線控制器與現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程 S800 I／O站，AC800F控制器可安裝CAN、PROFIBUS、FF HSE等4個(gè)多種協(xié)議類型的總線接口卡，用于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程I／O站及FF總線設(shè)備之問(wèn)的通訊。I／O模件具備實(shí)時(shí)檢測(cè)及遠(yuǎn)程診測(cè)功能。S800 I／O站具有監(jiān)控、平滑轉(zhuǎn)換及故障報(bào)告功能。

4 DCS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 AC800F 系統(tǒng)的組態(tài)

ABB Industrial IT系統(tǒng)的CBF軟件是集組態(tài)、工程調(diào)試及診斷功能于一體的工具軟件包。過(guò)程站AC800F硬件配置及其所需的各種控制算法和策略都是由CBF來(lái)組態(tài)的，它采用圖形化組態(tài)方法，提供了進(jìn)行參數(shù)友好界面，盡可能的采用動(dòng)態(tài)形象畫面布置，方便操作員進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控、參數(shù)修改和設(shè)定。完成后的組態(tài)結(jié)果由工程師站通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)下載至現(xiàn)場(chǎng)站及操作員站后，就可以進(jìn)行相應(yīng)的操作。

4.2 DCS與Siemens PLC從站的通訊

可通過(guò)導(dǎo)入Siemens PLC的GSD文件，在CBF硬件結(jié)構(gòu)中插入與Siemens PLC控制器中設(shè)置相同的I/O模塊，然后對(duì)模塊進(jìn)行相應(yīng)的拆分，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的讀取。最后通過(guò)控制功能塊來(lái)完成數(shù)據(jù)的讀或?qū)懖僮?。設(shè)置總線地址和通訊速率后，將程序下裝到AC800F CPU處理器，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常通訊。

5 調(diào)試生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題及處理

5.1 DCS環(huán)形通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

由于整個(gè)控制系統(tǒng)的過(guò)程站之間及其與中控室之間的通訊網(wǎng)絡(luò)采用TCP／IP協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)，通訊介質(zhì)選用光纖，在現(xiàn)場(chǎng)控制器和中控室必須通過(guò)工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)光電交換機(jī)實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)選用MOXA EDS-508A-MM-SC型號(hào)交換機(jī)，開始時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不通，經(jīng)過(guò)檢查，交換機(jī)的IP和子網(wǎng)掩碼設(shè)置重復(fù)，造成系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別，修改以后，系統(tǒng)通訊正常。

5.2 S800I/O 的連接

用于連接控制礦渣立磨配套設(shè)備的6個(gè)本地站FI830模塊，狀態(tài)燈顯示一直不正常，6個(gè)S800I/O站通訊不上，經(jīng)過(guò)測(cè)試，這是由于通訊速率過(guò)高造成的。一個(gè)FI830在下掛S800I/O站多于5個(gè)的情況下,通訊速率就要降低一檔,否則I/O連接不上。

5.3 研磨時(shí)頻繁抬輥的問(wèn)題處理

開始試運(yùn)行時(shí)，磨輥頻繁自動(dòng)抬起:一是由于料層厚度不夠引起振動(dòng)過(guò)大，從而導(dǎo)致磨輥連鎖動(dòng)作，磨輥?zhàn)蕴?；再者，雖然沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)，但導(dǎo)致磨輥下降到最低限位，從而使磨輥?zhàn)詣?dòng)上升。解決的辦法就是控制好磨盤上的料層、修正料層厚度的設(shè)定值、修改磨輥下降的延時(shí)時(shí)間、在嚴(yán)格保證設(shè)備安全的前提下，增加磨輥振動(dòng)和低限位自動(dòng)抬輥的延時(shí)時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

立磨液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)邏輯關(guān)系構(gòu)成比較復(fù)雜、控制任務(wù)較多，既要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，又要完成現(xiàn)場(chǎng)各種開關(guān)量、模擬量的檢測(cè)與反饋、報(bào)警、歷史趨勢(shì)查詢功能。采用ABB AC800F系統(tǒng)進(jìn)行編程組態(tài)以及與Siemens PLC進(jìn)行通訊，滿足了生產(chǎn)工藝的要求，其系統(tǒng)性能優(yōu)良、操作使用方便可靠，確保了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作的正常、有序完成。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的調(diào)試，立磨運(yùn)行畫面如圖2所示，截止2010年10月 7日，已達(dá)到臺(tái)時(shí)180T/H，比重、比表面積、產(chǎn)量等指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

目前，DCS系統(tǒng)運(yùn)行正常,作為此項(xiàng)目的自動(dòng)控制軟硬件基礎(chǔ)ABB IndustrialIT系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通信、采集、處理聯(lián)調(diào)中表現(xiàn)出了十分理想的性能和可靠的維護(hù)性。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理先進(jìn)、可靠性高，并且節(jié)省了日后的維修帶來(lái)的人力、物力開支。ABB AC800F系統(tǒng)在LGMS 5725礦粉生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用，尤其在120萬(wàn)t/a級(jí)別生產(chǎn)線上的應(yīng)用，屬國(guó)內(nèi)首例，系統(tǒng)本身節(jié)約礦石用量、消耗大量廢礦渣、降低能耗、減少CO2排放，提高了水泥行業(yè)生產(chǎn)水平，在節(jié)能減排、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 立磨運(yùn)行畫面