基于和利時LK系列PLC的石灰窯配料控制系統

1 引言

石灰是一種重要個工業原料。隨著現代工業的發展，石灰生產的自動化水平越來越高。本文基于和利時LK系列PLC開發出石灰窯配料控制系統。和利時LK系列PLC不僅能實現復雜的邏輯控制、順序控制和定時控制，而且還具有抗干擾能力強、可靠性高、體積小、編程簡單、開放性好等特點。上位監控系統采用和利時HollyView組態軟件開發。通過本系統的應用，大大提高了石灰窯配料控制過程的穩定性和可靠性，從而保證系統運營的經濟性、合理性和高效性。

2 石灰窯配料工藝介紹

石灰窯配料系統的工藝主要包括配料計量和上料過程。

（1）配料計量過程

根據稱量要求，控制每次石灰石給料器出料至計量槽的時間，從而控制進入計量槽的石灰石量。然后根據石灰石和焦炭的配比要求，控制每次焦炭給料器出料至計量槽的時間，從而控制進入計量槽的焦炭量。這樣完成一次稱量過程。最終完成規定的每次燒制需要進行的稱量次數。

（2）上料過程

每次計量完成后，控制卷揚機及附件運動，把石灰石和焦炭的混合料運至窯頂。石灰窯上鐘帽打開后，混合料通過窯頂布料器進入石灰窯進行煅燒。

石灰窯配料系統的控制程序包括小車上料、配料、稱重、布料、出灰、風量等控制部分，以及電機電流、溫度、壓力、流量等模擬量的顯示報警。其中配料稱重和上料控制是本系統的控制難點和重點。供料系統示意圖如圖1所示，消化系統示意圖如圖2所示。供料系統和消化系統的每條線都可以聯鎖或者獨立進行操作。當聯鎖時，每個設備順序啟停，系統開車畫面示意圖如圖3所示。

圖2 消化系統示意圖

圖3 系統開車畫面示意圖

3 石灰窯配料控制系統設計

石灰窯配料控制系統以和利時公司LK系列PLC為控制核心，包括執行機構、聲控報警、儀表系統等部分，主要控制提升機、分級機、皮帶機、破碎機、下料器、螺旋、閥門等元件。在中央控制室設置操作員站和工程師站，并聯網至總控室，以便對全廠進行系統監控與管理。石灰窯配料控制系統的結構示意圖如圖4所示。

石灰窯配料控制系統分為操作員站和工程師站，并通過以太網連接。操作員站的置與工程師站相同，只是部分功能受限。上位機畫面模擬現場的立體化動態工藝流程，可以根據需要對閥門、皮帶秤、物料、用水等進行設定，并顯示溫度、流量、電流、控制元件狀態等信息。液位采用比例棒圖及字符數據，并輔以直觀的立體圖的形式顯示各倉實際液位。閥門及泵的控制也是根據實際進行操作，并有相互連鎖關系。每個倉的信息每10毫秒內采樣一次，并實時顯示各種信息。在系統中分別設置各種報警，使工作人員能夠方便快捷地查詢各種信息。

石灰窯配料控制系統的PLC硬件配置清單如表1所示。上位機操作系統采用和利時公司的HollyView進行開發，實現對PLC控制站的監視與控制。為了保證系統的可靠性，本系統采用兩臺PC機互為備份，并實現數據庫同步，確保監控系統的不間斷運行。

表1 PLC硬件清單

基于LK系列PLC的石灰窯配料系統具有如下特點：

ì 穩定性和可靠性高

系統采用和利時公司LK系列PLC。LK系列PLC主要針對中大型或對可靠性要求高的控制系統，產品設計借鑒了和利時公司DCS產品的成功經驗，在惡劣的工作環境下仍然可以保證長時間可靠的工作。LK系列PLC還通過了UL和CE兩大國際認證。

ì 運算速度快

LK系列PLC運算速度高達0.013us，邏輯控制容量大，支持SD卡程序下裝，支持LD、ST等多種語言混合編程。LK編程軟件中帶有增量PID功能塊，通過配置參數就可以很方便的實現PID運算功能。

ì 數據采集精度高

PLC實時采集高精度的模擬信號，采樣周期只有10ms。再通過以太網傳送至上位機。

ì 輸出聯鎖控制

通過PID調節，控制變頻器的頻率和用水閥門的開度設定，聯鎖控制個閥門、泵、電機，實時顯示輸出狀態。

ì 數據處理及計算能力強

模擬量輸入信號通過A/D轉換，實現超限檢查、最大最小值的計算、流量及累計流量計算等功能。

ì 畫面顯示功能強

畫面顯示整個工藝流程及控制控制環節，包括各種采信號的趨勢圖、棒圖、數據表格等。工程師站和操作員站畫面相同，只是部分功能操作員站受限。顯示內容包括開關狀態、泵的運行停止及故障狀態，動態顯示測量值。

ì 具有歷史數據查詢和報表功能

通過上位機可以方便的查詢和統計歷史數據，并可以保存歷史數據。根據歷史數據，可以預測相關量的趨勢曲線。根據用戶的需要，可以提供報表。

ì 具有多級管理系統

根據需求可以進行分級管理，操作員站、工程師站和總控室均可通過以太網進行連接。可以進行詳細的操作記錄，使管理更加科學和有效。

5 結束語

基于和利時LK系列PLC的石灰窯配料控制系統已經投入實際運行，性能穩定可靠，較好地滿足了控制過程中的控制與管理相結合的要求，降低了石灰工段上料人員的勞動強度，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故。系統在自動化程度、安全可靠性和網絡互聯性等方面達到了先進水平。

參考文獻

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[ 3 ] 孫叔平，劉廣峰，吳幼華，工業自動化儀表與系統手冊[M].中國電力出版社。

[ 4 ] 顧戰松.可編程控制器原理與應用[M].國防工業出版社。

作者簡介：孫峰，畢業于山東輕工業學院自動化專業，現任北京和利時自動化驅動技術有限公司區域技術支持。