我公司專業(yè)承接石灰窯控制系統(tǒng)的設計、改造、安裝調試工程。石灰石被廣泛應用于工業(yè)、建筑、冶金等行業(yè)。穩(wěn)步提高石灰石的產量和質量，對企業(yè)增強競爭力具有重要的意義。而生產石灰石的石灰窯控制系統(tǒng)要求儀表準確，設備反應快速，且能適應多粉塵、多煤氣（防爆）、高溫的環(huán)境。基于上述要求，我們選用SIEMENS PLC為核心的控制系統(tǒng)。同時，它具有強大的數(shù)據處理和通信功能，能夠實現(xiàn)數(shù)據的快速處理、交換和HMI上位機的顯示，為操作人員提供實時的工藝數(shù)據和歷史趨勢。為工藝生產提供了強而有力的技術支持。

　　1. 系統(tǒng)設計

　　PLC系統(tǒng)模塊化設計，抗干擾能力強，支持多種通信功能，高度網絡化，接口簡單、維護方便，特別適合工業(yè)環(huán)境的要求。根據客戶對石灰窯的工藝要求進行設計，其石灰窯控制系統(tǒng)由SIEMENS S7系列的CPU做控制核心，使用上位機作為操作監(jiān)控，為了確保石灰窯控制系統(tǒng)安全可靠地運行，采取PLC自動控制與機旁電氣手動控制一用一備的控制方式。

　　1.1硬件組成

　　根據系統(tǒng)的需要，選用西門子的S7-315-2AH型PLC自動控制系統(tǒng)。DI，DO分別選用通用的36點的數(shù)字量輸入、輸出模塊。由于現(xiàn)場的溫度、壓力、流量等模擬量較多，為了減少電纜線的敷設和信號的干擾，提高信號的準確度，模擬量采用現(xiàn)場總線的方式，將模擬量集中于現(xiàn)場總線箱內，CPU通過雙絞線鏈接ET200M分站。為了便于遠距離傳輸和與上位機的數(shù)據交換，通訊模塊選用支持工業(yè)以太網的CP343模塊。

　　1.2 軟件組成

　　編程軟件采用STEP 7 V5.5中文版，便于編程調試和監(jiān)控變量。上位機采用西門子WINCC V6.2中文版組態(tài)軟件，實時顯示儀表數(shù)值的變化。工藝操作人員可以在主控室的上位機畫面上實時觀察石灰窯的設備運行狀態(tài)，各種儀表的工藝參數(shù)，數(shù)據歷史趨勢，連鎖報警記錄。根據石灰窯的設備運行狀況，結合工藝實際需要，在畫面上設定連鎖變量的數(shù)值，系統(tǒng)自動判斷現(xiàn)場數(shù)據是否滿足工藝參數(shù)要求，從而進行相應設備的自動調節(jié)控制。

　　2. 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)對石灰窯系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)控，具備機旁電氣控制、自動/手動運行、聯(lián)鎖/解鎖控制、連鎖儀表參數(shù)設定，警報值設定等功能。根據操作級別的不同，設定不同操作人員的控制級別。控制的功能主要包括：原料的定量給料機準確稱量供給；卷揚機的高、中、低速控制及其卷揚定位控制；布料器的分批布料方式控制；出灰系統(tǒng)振動給料機的自動稱量補償；成品皮帶的順序控制；成品的篩分存儲。以及助燃空氣、煤氣和廢氣的壓力、溫度、流量的檢測連鎖控制等。除此之外還包括煤氣加壓站調節(jié)閥壓力自動控制，冷卻油循環(huán)油泵控制、助燃風機和除塵風機的風壓變頻控制等。此系統(tǒng)帶有完善的數(shù)據趨勢顯示和解除連鎖后危險操作的聲光預警報警，并且可以任意查看設定時間段內的歷史數(shù)值變化，并有數(shù)據輸出打印等功能。還可以通過WEB 聯(lián)網查看相關參數(shù)。石灰窯PLC自動控制系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線，建立本地主站和遠程儀表從站之間的通訊，構成一個主從分布式的控制系統(tǒng)。

　　2.1 PLC控制系統(tǒng)安全高效性

　　石灰窯的煤氣壓力為了安全、高效地利用，要求煤氣壓力必須在一定的范圍內波動。如果通過人工來調節(jié)，工作量大且占用勞動力多，調節(jié)效果也不理想。且容易出現(xiàn)事故，危險性高。而SIEMENS的PLC可以利用自身的PID功能塊來實現(xiàn)煤氣壓力和流量的自動調節(jié)。在PLC上能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。只需要在程序中調用此程序塊，此程序塊對系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進行修正，以快速地跟蹤數(shù)值的變化，消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高被控量的穩(wěn)定性。

　　2.2 集中監(jiān)視、分散控制

　　PLC采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場控制總線可以連接多種品牌的模塊。一對雙絞線上可掛接多個控制設備，便于節(jié)省安裝費用。為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動權。現(xiàn)場總線為開放式互聯(lián)網絡，既可以與同層網絡互聯(lián)，也可與不同層網絡互聯(lián)，還可以實現(xiàn)網絡數(shù)據庫的共享。通信標準的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設備間具有互可操作性。控制功能下放到現(xiàn)場，使控制系統(tǒng)結構具備高度的分散性。即使在較差的工業(yè)環(huán)境下，依然可以可靠工作。

　　2.3 PLC的自動補償

　　根據工藝要求，石灰窯的出灰系統(tǒng)要求出灰系統(tǒng)準確可靠，否者影響石灰窯的連續(xù)生產和石灰石產品合格率。PLC在下料振篩設備正常稱量時，自動按照下料周期和下料設定值進行控制。在稱量設備故障時，PLC自動根據以往的歷史數(shù)據進行下料時間的自動設定，將下料設備轉到備用稱量模式完成本批下料，并發(fā)出聲光報警，提示操作人員進行檢查處理而不影響設備的正常運行。

　　2.4 HMI 畫面監(jiān)控

　　PLC將現(xiàn)場采集來的信號，經過濾波等處理后，將電流、電壓、電阻信號轉化為實際值。WINCC 6.2用畫面進行直觀的顯示、模擬。工操作人員及時掌握現(xiàn)場的實際生產運行情況。操作人員可直接在模擬畫面上進行設備的操作調節(jié)。三臺HMI互為備用，可同時操作。操作權限由操作人員等級決定。各個操作畫面可以相互切換，操作簡單。只需鼠標點擊想要操作的設備，相應的操作界面就會自動彈出。操作后，設備會有顏色、動作等相應的變化，供操作人員監(jiān)控設備是否運行。在單個設備解鎖條件下，可以對解鎖的設備進行單機運行和處理故障，不需要整線停機從而影響整個系統(tǒng)的自動運行流程。

　　2.5 SQL數(shù)據庫

　　WINCC 6.2 采用標準的Microsoft Server 2003 數(shù)據庫進行生產數(shù)據的歸檔，同時具備WEB瀏覽功能，可通過網絡，可使經理廠長等管理人員辦公室內看到生產流程的相應的動態(tài)畫面，從而更好地調度和指揮。使用Microsoft Server 2003 作為WINCC 6.2 的組態(tài)數(shù)據和歸檔數(shù)據的存儲庫，可以使用，WINCC OLE-DB，DAO，OLE-DB，ODBC和ADO方便地訪問數(shù)據庫。

　　系統(tǒng)已成功運行一年，結合以往的歷史數(shù)據進行比較，PLC應用于石灰窯的連續(xù)生產控制，在技術上是可行的，經濟上是合理的。近一年的運行記錄表明，降低了設備的故障率，提高了連續(xù)作業(yè)率，大大降低了勞動強度和生產成本。PLC系統(tǒng)在此行業(yè)具有廣闊的推廣應用前景。