Profibus 现场总线在矿渣微粉生产线中的应用

1  引言

    近年来，国内各大型钢铁企业，根据市场要求，纷纷建设矿渣微粉粉磨站直接供应混凝土构件预制厂、混凝土搅拌站和水泥厂作为混合材使用，对提高混凝土的质量大有裨益，取得了良好的经济效益和社会效益。山东莱芜钢铁集团鲁碧建材公司根据其丰富的矿渣资源和生产优质水泥的条件，决定建设一座年产10万吨的矿渣微粉粉磨站。矿渣微粉生产线自动控制系统由莱芜钢铁集团有限公司自动化部设计、编程及调试。

2  工艺流程
   
    湿矿渣经烘干机烘干并与石膏按一定配比混合后，送入矿渣粉磨磨机，出磨机的矿渣微粉送入组合式选粉机筛选，选出细度合格的矿渣微粉经空气输送斜槽及斗式提升机等输送设备送入矿渣微粉库，矿渣微粉即可直接出库作为商品矿渣微粉销售，也可以和生产水泥的熟料粉按一定配比进行搅拌后，形成矿渣微粉水泥销售。工艺流程示意图如图1所示。

3  自动控制系统配置   

    该生产线是以煤破碎、石膏破碎、矿渣烘干机、矿渣磨、搅拌站、包装机为主体，配以相应的辅助设备，如润滑油站、提升机、风机、链式输送机、阀门、收尘器等组成不同的工艺区域。由于et200m具有结构小、安装方便灵活、可用profibus现场总线连接、全面兼容s7-300系列模块等特点，因此，我们根据该生产线生产线长、控制设备多、要求控制系统运算速度快、逻辑控制能力强等特点，选择了profibus现场总线以及西门子系列plc+ et200m的控制模式。

    为了操作方便，在中控室设置了2个操作站，在成品包装室设置1个操作站。3个操作站及2套plc、5套et200m之间用profibus 现场总线连接，通讯协议采用profibus-dp。其中，simatic-400 plc由电源模块ps407、cpu414-2模块、通讯模块cp443-5组成。simatic-400 plc、操作站cp5613和成品包装的simatic-300 plc通过cp443-5通讯模块用profibus 现场总线来连接，从而实现了2套plc之间的通讯。中控室simatic-400 plc输入/输出信号系统通过西门子分布式i/o系统et200m实现，5个et200m之间通过profibus 现场总线连接，并通过profibus 现场总线与cpu414-2模块的profibus dp接口相连。[page]

系统结构示意图如图2。

    系统编程软件选择西门子step 7（ver 5.02），监控软件选择wincc（ver 5.0）,，它们都是基于windows操作平台，具有维护方便，人机界面友好的特点。

4  系统实现的功能

    本控制系统实现的主要功能有:
   
（1） 设备单机起、停:每台设备可以单机起、停，主要是检修后的单机试车时使用。为了确保安全，编写了程序代码，实现了起停确认询问框，只有按下相应的确认后，设备才进行相应的起、停动作。
   
（2） 设备联锁起、停:按照划分好的料流，每条料流均按工艺要求的起、停顺序、延时等进行相应的联锁起、停动作。
   
（3） 安全连锁:对磨机、选粉机、减速机等设备，如油站润滑等不具备条件时，不能开车并报警。在磨机及选粉机启动后，若检测到油站油箱温度低于低限时，自动启动加热器进行加热;达到一定值时停止加热，不至于造成设备带载停车。
   
（4） 沸腾炉温度控制:通过控制给煤量及风机给风量控制沸腾炉温度及烘干机出口物料温度。
   
（5） 温度产量自协调
 
    由于工艺要求烘干机出口物料温度不低于80℃即可（正常范围80℃-150℃），因此，通过程序实现了根据烘干机出口物料温度来自动修正湿渣下料量的功能，达到提高产量、降低消耗的目的。
   
（6） 混合料配比
   
（a） 通过在监控画面中设定干矿渣、石膏的下料量，经过程序转换后控制皮带秤电机的转速，实现要求的配比及产量。
（b） 通过在监控画面设定搅拌战的小时产量及熟料粉和矿渣粉的配比，经过程序转换后来控制两个刚性叶轮给料机的转速，来实现要求的产量及配比。
   
（7） 选粉细度控制:通过在监控画面中设定选粉机变频器的频率，来控制矿渣微粉的细度。
   
（8） 故障报警:当设备发生故障，如提升机低速、油箱温度低、润滑油压差高等故障时，监控画面给出闪烁报警。
   
（9） 实时及历史记录:对重要参数，如沸腾炉温度、主电机及磨及轴承温度、电流等给出实时及历史记录曲线，以便查询。

5  应用效果   

    自2002年10月1日投入生产以来，控制系统运行稳定，实现了设备的连锁起停控制、温度产量自协调、配比控制、矿渣粉细度控制、安全连锁、报警、历史趋势记录等功能，满足了工艺对控制系统的要求，取得了良好的控制效果。  .html