OPTO22PAC控制器在石灰窯控制系統(tǒng)中的應用-工業(yè)控制
引言
隨著舞陽鋼鐵公司新的100萬噸生產線的建設，作為新生產線煉鋼部分的配套工程，在原來兩座石灰豎窯的基礎上，新建兩座單窯生產能力150T/D的石灰豎窯。石灰是煉鐵、煉鋼生產中必不可少的原料之一。石灰品質的好壞直接影響著鋼鐵的質量，因此，采用先進的自動控制系統(tǒng)，對于提高煉鐵煉鋼的產量和質量，有十分重要的意義。
一、自控系統(tǒng)設計要求
石灰窯生產的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在豎窯的加料口加入石灰石，經過煤氣燃燒，煅燒成生石灰，輸出到成品料倉。控制系統(tǒng)主要包括石灰石篩選、上料系統(tǒng)，煅燒系統(tǒng)，冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)，助燃空氣循環(huán)系統(tǒng)，廢氣除塵循環(huán)系統(tǒng)，成品出窯、運輸系統(tǒng)以及配套的煤氣加壓泵站、液壓站。新建石灰窯工藝設計先進，自動化程度高，所有設備具備機旁手動、半自動、全自動三種控制模式，并具備設備故障診斷報警功能。
根據(jù)用戶和工藝設計的要求，石灰窯的控制系統(tǒng)分為三級監(jiān)控系統(tǒng)。分別為車間生產管理級、窯前生產操作級、現(xiàn)場控制級。
1、車間生產管理級
面向生產管理人員，使用微軟的SQL 2000作為數(shù)據(jù)服務器，對生產中的各種數(shù)據(jù)進行存儲、管理、產生各種生產報表。
2、窯前生產操作級面向生產操作人員，由兩套工業(yè)控制計算機作為HMI,在HMI的監(jiān)控畫面上顯示各種設備的工況參數(shù)，并通過HMI來對生產過程進行控制調節(jié)。根據(jù)生產情況可選擇半自動、全自動工作模式。當生產中出現(xiàn)異常時，在HMI上顯示報警信息。正常情況下，兩臺HMI分別監(jiān)控兩座豎窯的情況，在一個HMI出現(xiàn)問題時，可互為冗余，確保生產的正常進行。
3、現(xiàn)場控制級
面向生產過程，由過程控制器以及現(xiàn)場智能I/O處理器、各種模板構成，為基礎測控級。完成生產現(xiàn)場大量壓力、溫度、流量的采集和處理，對生產過程進行控制。自動控制系統(tǒng)通過對由振動給料篩、板鏈式提升機、電子秤量斗、單斗提升機，拖板出料機、卸料閘板、振動給料機構成的豎窯篩選、加料、卸料系統(tǒng)的自動控制，實現(xiàn)原料的篩選、加料、卸料的自動化。在出料過程中為保證石灰豎窯的密閉型，必須確保上下卸料閘板只有一個同時處于開啟狀態(tài)。煤氣加壓機、助燃風機、冷卻風機是變頻器控制下的羅茨風機，通過對煤氣壓力、助燃空氣壓力、冷卻空氣壓力的PID調節(jié)，達到恒壓控制的要求?？刂葡到y(tǒng)不間斷的對煤氣壓力進行監(jiān)視，當出現(xiàn)煤氣壓力過低，危及到生產的安全進行時，立即自動切斷煤氣截止閥。按照工藝要求窯頂廢氣壓力必須控制在-0.2Kpa到+0.2Kpa的允許范圍內，控制系統(tǒng)通過對引風機入口閥開口度的PID調節(jié)，達到設計要求。控制系統(tǒng)還包括除塵、液壓站、帶式輸送機、刮板機、以及各種電動閥門的控制。
二、系統(tǒng)硬件選型及特點
為了滿足以上的設計要求，在本項目中我們選擇了美國OPTO22公司推出的基于以態(tài)網的過程自動化控制器SNAP-PAC-S1。
SNAP-PAC-S1
過程控制器CPU為主頻266MHz、32位、帶浮點協(xié)處理器，內存為32M的RAM、8M電池后備RAM、16M的Flash EEPROM,提供強大的處理能力和運算功能。PAC控制器可以同時運行32個任務，現(xiàn)場智能I/O單元完成PID功能，適應實時工業(yè)控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的要求。能夠處理多種自動控制任務，包括開關量、模擬量、串行數(shù)據(jù)處理、PID調節(jié)。PAC控制器有支持多種通訊協(xié)議，帶有2個RS-232接口、1個RS-485接口。PAC-S1控制器帶有兩個獨立的10/100M自適應Ethernet網絡接口，通過軟件配置及可以實現(xiàn)控制器、智能I/O處理器的冗余，也可以通過網絡分段的辦法把控制網絡和生產管理網絡可靠隔離。
由于本項目使用的開關量I/O點比較多，開關量選擇的是32通道輸入模塊SNAP-IDC32和32通道輸出模塊SNAP-ODC32，以及配套的信號轉接板SNAP-IDC-HDB和SANP-ODC-HDB。根據(jù)工藝的需要智能I/O處理器選擇了帶PID調節(jié)的SNAP-B3000-ENET。
本系統(tǒng)選用的硬件產品及系統(tǒng)網絡配置圖如下所示：
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控制系統(tǒng)共有輸入、輸出信號近800點，其中包括開關量輸入/輸出信號、4-20mA輸入/輸出信號熱電偶、熱電阻信號。
1.控制器SNAP PAC-S1 1塊
2.智能I/O處理器 SNAP B3000-ENET 2塊
SNAP ENET-S64 4
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