Profibus 現(xiàn)場總線在礦渣微粉生產(chǎn)線中的應(yīng)用

近年來，國內(nèi)各大型鋼鐵企業(yè)，根據(jù)市場要求，紛紛建設(shè)礦渣微粉粉磨站直接供應(yīng)混凝土構(gòu)件預(yù)制廠、混凝土攪拌站和水泥廠作為混合材使用，對提高混凝土的質(zhì)量大有裨益，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)魯碧建材公司根據(jù)其豐富的礦渣資源和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥的條件，決定建設(shè)一座年產(chǎn)10萬噸的礦渣微粉粉磨站。礦渣微粉生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)由萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司自動化部設(shè)計(jì)、編程及調(diào)試。

2 工藝流程

濕礦渣經(jīng)烘干機(jī)烘干并與石膏按一定配比混合后，送入礦渣粉磨磨機(jī)，出磨機(jī)的礦渣微粉送入組合式選粉機(jī)篩選，選出細(xì)度合格的礦渣微粉經(jīng)空氣輸送斜槽及斗式提升機(jī)等輸送設(shè)備送入礦渣微粉庫，礦渣微粉即可直接出庫作為商品礦渣微粉銷售，也可以和生產(chǎn)水泥的熟料粉按一定配比進(jìn)行攪拌后，形成礦渣微粉水泥銷售。工藝流程示意圖如圖1所示。

3 自動控制系統(tǒng)配置

該生產(chǎn)線是以煤破碎、石膏破碎、礦渣烘干機(jī)、礦渣磨、攪拌站、包裝機(jī)為主體，配以相應(yīng)的輔助設(shè)備，如潤滑油站、提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、閥門、收塵器等組成不同的工藝區(qū)域。由于et200m具有結(jié)構(gòu)小、安裝方便靈活、可用profibus現(xiàn)場總線連接、全面兼容s7-300系列模塊等特點(diǎn)，因此，我們根據(jù)該生產(chǎn)線生產(chǎn)線長、控制設(shè)備多、要求控制系統(tǒng)運(yùn)算速度快、邏輯控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)，選擇了profibus現(xiàn)場總線以及西門子系列plc+ et200m的控制模式。

為了操作方便，在中控室設(shè)置了2個操作站，在成品包裝室設(shè)置1個操作站。3個操作站及2套plc、5套et200m之間用profibus 現(xiàn)場總線連接，通訊協(xié)議采用profibus-dp。其中，simatic-400 plc由電源模塊ps407、cpu414-2模塊、通訊模塊cp443-5組成。simatic-400 plc、操作站cp5613和成品包裝的simatic-300 plc通過cp443-5通訊模塊用profibus 現(xiàn)場總線來連接，從而實(shí)現(xiàn)了2套plc之間的通訊。中控室simatic-400 plc輸入/輸出信號系統(tǒng)通過西門子分布式i/o系統(tǒng)et200m實(shí)現(xiàn)，5個et200m之間通過profibus 現(xiàn)場總線連接，并通過profibus 現(xiàn)場總線與cpu414-2模塊的profibus dp接口相連。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。

系統(tǒng)編程軟件選擇西門子step 7（ver 5.02），監(jiān)控軟件選擇wincc（ver 5.0）,，它們都是基于windows操作平臺，具有維護(hù)方便，人機(jī)界面友好的特點(diǎn)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

本控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能有:

（1） 設(shè)備單機(jī)起、停:每臺設(shè)備可以單機(jī)起、停，主要是檢修后的單機(jī)試車時(shí)使用。為了確保安全，編寫了程序代碼，實(shí)現(xiàn)了起停確認(rèn)詢問框，只有按下相應(yīng)的確認(rèn)后，設(shè)備才進(jìn)行相應(yīng)的起、停動作。

（2） 設(shè)備聯(lián)鎖起、停:按照劃分好的料流，每條料流均按工藝要求的起、停順序、延時(shí)等進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)鎖起、停動作。

（3） 安全連鎖:對磨機(jī)、選粉機(jī)、減速機(jī)等設(shè)備，如油站潤滑等不具備條件時(shí)，不能開車并報(bào)警。在磨機(jī)及選粉機(jī)啟動后，若檢測到油站油箱溫度低于低限時(shí)，自動啟動加熱器進(jìn)行加熱;達(dá)到一定值時(shí)停止加熱，不至于造成設(shè)備帶載停車。

（4） 沸騰爐溫度控制:通過控制給煤量及風(fēng)機(jī)給風(fēng)量控制沸騰爐溫度及烘干機(jī)出口物料溫度。

（5） 溫度產(chǎn)量自協(xié)調(diào)

由于工藝要求烘干機(jī)出口物料溫度不低于80℃即可（正常范圍80℃-150℃），因此，通過程序?qū)崿F(xiàn)了根據(jù)烘干機(jī)出口物料溫度來自動修正濕渣下料量的功能，達(dá)到提高產(chǎn)量、降低消耗的目的。

（6） 混合料配比

（a） 通過在監(jiān)控畫面中設(shè)定干礦渣、石膏的下料量，經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換后控制皮帶秤電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)要求的配比及產(chǎn)量。
（b） 通過在監(jiān)控畫面設(shè)定攪拌戰(zhàn)的小時(shí)產(chǎn)量及熟料粉和礦渣粉的配比，經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換后來控制兩個剛性葉輪給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，來實(shí)現(xiàn)要求的產(chǎn)量及配比。

（7） 選粉細(xì)度控制:通過在監(jiān)控畫面中設(shè)定選粉機(jī)變頻器的頻率，來控制礦渣微粉的細(xì)度。

（8） 故障報(bào)警:當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障，如提升機(jī)低速、油箱溫度低、潤滑油壓差高等故障時(shí)，監(jiān)控畫面給出閃爍報(bào)警。

（9） 實(shí)時(shí)及歷史記錄:對重要參數(shù)，如沸騰爐溫度、主電機(jī)及磨及軸承溫度、電流等給出實(shí)時(shí)及歷史記錄曲線，以便查詢。

5 應(yīng)用效果

自2002年10月1日投入生產(chǎn)以來，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的連鎖起停控制、溫度產(chǎn)量自協(xié)調(diào)、配比控制、礦渣粉細(xì)度控制、安全連鎖、報(bào)警、歷史趨勢記錄等功能，滿足了工藝對控制系統(tǒng)的要求，取得了良好的控制效果。