一、系統(tǒng)概述 
    回轉(zhuǎn)窯是指旋轉(zhuǎn)煅燒窯(俗稱旋窯)，屬于建材設(shè)備類。回轉(zhuǎn)窯按處理物料不同可分為水泥窯、冶金化工窯和石灰窯。

    水泥窯主要用于煅燒水泥熟料，分干法生產(chǎn)水泥窯和濕法生產(chǎn)水泥窯兩大類。

    冶金化工窯則主要用于冶金行業(yè)鋼鐵廠貧鐵礦磁化焙燒，鉻、鎳、鐵礦氧化焙燒，耐火材料廠焙燒高鋁釩土礦和鋁廠焙燒熟料、*，化工廠焙燒鉻礦砂和鉻礦粉等類礦物。

    石灰窯(即活性石灰窯)用于焙燒鋼鐵廠、鐵合金廠用的活性石灰和輕燒白云石。 

    回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)過程控制方便可靠、易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、出窯產(chǎn)品質(zhì)量高，同時(shí)可以大大降低粉塵污染，提高資源利用率，并符合國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。

    為了保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性、提高自動化水平、適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯工藝要求，我公司基于“集中管理、分散控制”的模式和數(shù)字化、信息化工程的思想，采用PLC和監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)出*、可靠、高效、安全且便于進(jìn)一步擴(kuò)充的集過程控制、監(jiān)視、管理于一體并且具備良好開放性的回轉(zhuǎn)窯配電監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析及優(yōu)化，為操作人員和管理者提供了簡便靈活的控制手段和準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)。

 二、       系統(tǒng)特點(diǎn)

    回轉(zhuǎn)窯配電控制系統(tǒng)可應(yīng)用于建材、冶金、化工及耐火材料等工業(yè)領(lǐng)域。使用本系統(tǒng)可有效提高控制精度、提升產(chǎn)品質(zhì)量、大大降低工人勞動強(qiáng)度、提高工作效率、改善工作環(huán)境，基本做到生產(chǎn)車間無人化、控制功能集中化，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和管理強(qiáng)度，提升企業(yè)生產(chǎn)裝備技術(shù)水平和產(chǎn)品的科技含量。

ü        靈活的控制方式

ü        方便的遠(yuǎn)程監(jiān)控

ü        簡單的現(xiàn)場操作

ü        成熟的行業(yè)應(yīng)用

 三、  系統(tǒng)方案

 （一）設(shè)計(jì)原則

 系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和實(shí)施過程中遵循以下原則：

 n        技術(shù)成熟：成熟的控制技術(shù)是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證， 設(shè)計(jì)中要盡可能使用經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的控制技術(shù)。

 n        通用性：在選型過程中充分考慮設(shè)備使用維護(hù)及備件購買的方 便性，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下盡可能選擇通用電氣產(chǎn)品。

 n        標(biāo)準(zhǔn)性：在選型中使用標(biāo)準(zhǔn)方法， 設(shè)備廠商標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

 n        可靠性：盡可能的增加異常檢測， 系統(tǒng)的容錯(cuò)性，提高系統(tǒng)可靠性； 故障停機(jī)時(shí)間縮短到zui小。

 n        擴(kuò)展性：在滿足目前生產(chǎn)工藝的要求前提下， 預(yù)留控制點(diǎn)并可方便的擴(kuò)展模塊。

 （二）總體設(shè)計(jì)

 1.工藝流程

 回轉(zhuǎn)窯的筒體由鋼板卷制而成，筒體內(nèi)鑲砌耐火襯層，且與水平線成規(guī)定的斜度?；剞D(zhuǎn)窯的筒體由兩個(gè)或三個(gè)托輪組支撐在底座上。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由主傳動電機(jī)向筒體傳遞動力，驅(qū)動回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)。物料由窯尾（筒體的）進(jìn)入窯內(nèi)煅燒。由于筒體的傾斜和緩慢的回轉(zhuǎn)，物料受徑向力和軸向力雙重作用，從窯尾向窯頭（從向低端）移動，并不斷翻滾，依據(jù)工藝經(jīng)過不同的溫度帶完成分解和燒成，zui后生成熟料經(jīng)窯頭罩進(jìn)入冷卻機(jī)冷卻。燃料由窯尾燃燒裝置進(jìn)入窯內(nèi)，燃燒生成的廢氣與物料經(jīng)過熱交換后由窯尾經(jīng)除塵器和排風(fēng)機(jī)導(dǎo)出。

 2、設(shè)備組成

     回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)設(shè)備主要由煤粉制備系統(tǒng)（燃料為天然氣或煤氣是無此設(shè)備）、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、增濕塔和預(yù)熱器（工藝不同可能無此設(shè)備）、除塵器等組成。

四、配電方案

       變頻調(diào)速技術(shù)近年來飛速發(fā)展，在很多行業(yè)內(nèi)得到了非常廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的電磁調(diào)速和直流調(diào)速技術(shù)相比交流變頻調(diào)速器具有明顯的優(yōu)勢。首先是技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，采用變頻技術(shù)拖動和控制用電設(shè)備可以提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和臺時(shí)產(chǎn)能。其次采用變頻器后供電系統(tǒng)的功率因數(shù)比直流調(diào)速系統(tǒng)具有明顯的提高，節(jié)能效果明顯。第三由于不存在直流電機(jī)傳動時(shí)的電刷和換向器故障，而且變頻器的保護(hù)能力強(qiáng)、啟動平穩(wěn)、無沖擊，可以延長機(jī)械設(shè)備使用壽命和生產(chǎn)周期，從而降低設(shè)備的維護(hù)檢修費(fèi)用。

     回轉(zhuǎn)窯主機(jī)、排風(fēng)機(jī)、進(jìn)料機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、選粉機(jī)等均采用*的變頻、調(diào)速控制系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)窯、羅茨風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的功率一般都比較大，采用變頻調(diào)速技術(shù)控制和拖動這類設(shè)備節(jié)能效果非常明顯。給料機(jī)和選粉機(jī)采用變頻器控制可以達(dá)到調(diào)速精確、運(yùn)行平穩(wěn)的效果。

     對于球磨機(jī)、冷卻機(jī)等功率比較大但不需要調(diào)速的設(shè)備，我們根據(jù)不同的需要設(shè)計(jì)成頻敏變阻啟動或星三角降壓啟動的方式，滿足設(shè)備的配電和拖動的要求，同時(shí)減小對工廠供電設(shè)備的沖擊。如斗式提升機(jī)、鏈板輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)等常規(guī)的用電設(shè)備按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定設(shè)計(jì)。

     形象的操作監(jiān)控畫面不僅實(shí)現(xiàn)了所有的用電設(shè)備集中遠(yuǎn)程控制并且為現(xiàn)場管理人員提供了豐富的動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的遠(yuǎn)程\就地切換功能為保證生產(chǎn)的高效運(yùn)行，降低能耗，提高效率起到了關(guān)鍵性作用。

五、控制方案

    為了保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯工藝要求。必須有運(yùn)行穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。

      該系統(tǒng)I/O測點(diǎn)較多、硬件條件要求較高以及現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際情況我們采用以西門子S7-300 PLC為核心的控制單元及DCS設(shè)計(jì)理念的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

      控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括：回轉(zhuǎn)窯工藝參數(shù)（溫度、壓力等）實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)設(shè)備啟停順序，控制設(shè)備啟停，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并具備手/自動轉(zhuǎn)換功能；煤粉秤及皮帶秤的啟停、標(biāo)定、料量給定、調(diào)節(jié)、計(jì)量、反饋、顯示功能。根據(jù)工藝要求，完成相應(yīng)的設(shè)備順序啟停、故障報(bào)警、緊急停車等功能，并具備手自動轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)完成料倉料位的自動檢測；整個(gè)回轉(zhuǎn)窯工藝參數(shù)、電氣參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、管理、歷史數(shù)據(jù)趨勢存儲以及報(bào)表打印

 1、 S7-300控制系統(tǒng)

       本系統(tǒng)以PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)為核心，以工業(yè)以太網(wǎng)作為系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡(luò)，將PLC控制站和監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接起來，構(gòu)成一個(gè)分布式控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

        *性。采用了*的軟、硬件，而且著眼于企業(yè)“管控一體化”的需求，貫徹了數(shù)字化、信息化的*思想，使企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。該方案使控制系統(tǒng)有機(jī)地成為企業(yè)整個(gè)IT架構(gòu)的一部分。

        高可靠性。控制系統(tǒng)在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下*、穩(wěn)定地運(yùn)行。系統(tǒng)組件的的設(shè)計(jì)符合真正的工業(yè)等級，滿足國內(nèi)、的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護(hù)、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。 

優(yōu)良的開放性。

開放性的TCP/IP協(xié)議協(xié)議，可以輕松進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。

        組態(tài)軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，同時(shí)也為世界各大廠商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron等的設(shè)備提供了完善的驅(qū)動程序庫，從而可以將其它系統(tǒng)輕松接入本系統(tǒng)。

         SIMATIC S7-300作為主站，可通過擴(kuò)展的以太網(wǎng)接口（選件）通過全局?jǐn)?shù)據(jù)（GD）通訊，網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)之間可周期地交換數(shù)據(jù)包。應(yīng)用通訊功能塊，網(wǎng)絡(luò)上各站點(diǎn)之間進(jìn)行基于事件驅(qū)動的通訊?？赏ㄟ^MPI、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。 
     通過對step7的軟件編程，在操作站反應(yīng)S7-300中的數(shù)字信息，并可對S7-300中的變量進(jìn)行寫操作。

        STEP 7 軟件中執(zhí)行·在 S7 程序中插入診斷功能塊· 導(dǎo)出硬件組態(tài)（cfg 文件）將模塊變量傳送至 WinCC 。

        WinCC 軟件中執(zhí)行·在 WinCC 畫面中中插入診斷 OCX 控件·將傳送過來的模塊變量與診斷 OCX 控件連接· 所導(dǎo)出的硬件組態(tài)的路徑（cfg 文件）。

2、監(jiān)控系統(tǒng)

       上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站和四臺操作員站，選用原裝DELL(用戶可)計(jì)算機(jī)，每臺機(jī)器上裝有網(wǎng)絡(luò)通訊卡，它們各通過工業(yè)以太網(wǎng)與S7-300系統(tǒng)的通訊處理器CP343-1通訊口連接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。

        監(jiān)控組態(tài)軟件不僅有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，而且有組態(tài)、開發(fā)和開放功能，是自動化系統(tǒng)集成中*的關(guān)鍵組成部分。我們在此監(jiān)控系統(tǒng)中采用西門子公司的WINCC6.0組態(tài)軟件，WINCC是Windows Control Conter（視窗控制中心）的簡稱，它運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)控畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。

        燃料量和空氣量的合理配合是保證回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度的關(guān)鍵調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)使燃料量和空氣量能根據(jù)產(chǎn)量和熱值等參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整、流量限幅報(bào)警，越限報(bào)警、無擾動切換、非線性PID調(diào)節(jié)等功能使該系統(tǒng)故障率低、運(yùn)行可靠、燃燒更趨合理，焙燒溫度穩(wěn)定、并能大幅度降低煤氣單耗提高安全性。

        無線測溫收發(fā)裝置的使用。窯內(nèi)溫度是回轉(zhuǎn)窯工藝的重要參數(shù)，是判斷窯內(nèi)工況的*手段，所以不能有任何差錯(cuò)?？蛇x用無線測溫收發(fā)裝置，采集到熱電偶的信號，通過在窯體的發(fā)射裝置將現(xiàn)場信號發(fā)射，控制室內(nèi)的接受裝置接受信號，并轉(zhuǎn)換成電流信號傳輸?shù)?/span>S7-300的AI通道。無線測溫收發(fā)裝置的使用，可避免由于接觸不良造成的信號丟失，也節(jié)省了敷設(shè)線路的人工和成本，并避免了線路故障造成的影響。

        增加窯頭罩負(fù)壓的檢測：回轉(zhuǎn)窯工藝全過程是一個(gè)負(fù)壓生產(chǎn)工藝，窯內(nèi)正壓可能造成對設(shè)備和人員傷害，并直接影響全線工藝操作。所以我們增設(shè)該監(jiān)控點(diǎn)，有利于主控對熱風(fēng)系統(tǒng)的合理操作，并可在現(xiàn)場設(shè)置顯示表，方便崗位人員根據(jù)窯內(nèi)壓力情況對設(shè)備操作，防止了由于正壓造成的燒傷事故。

 六、        結(jié)束語

        回轉(zhuǎn)窯配電控制系統(tǒng)自投產(chǎn)以來一直運(yùn)行穩(wěn)定,為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。系統(tǒng)中PLC控制器發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，給整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶可靠的保證。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用也充分的滿足了生產(chǎn)的需要，提高了設(shè)備的產(chǎn)能、節(jié)約了大量的檢修費(fèi)用，同時(shí)也取得了明顯的節(jié)能效果。

主要工程業(yè)績

 1.        鄭州建信耐火材料成套有限公司鋁礬土焙燒回轉(zhuǎn)窯配電控制系統(tǒng) 
 2.        鞏義市金駒鑫地陶粒砂有限公司陶粒砂燒制回轉(zhuǎn)窯配電控制系統(tǒng)
 3.        紅然鋁業(yè)回轉(zhuǎn)窯配電、監(jiān)視、儀表及PLC控制系統(tǒng)
 4.        運(yùn)城解州回轉(zhuǎn)窯配電、監(jiān)視、儀表及PLC控制系統(tǒng)