PA总线仪表在水泥生产中的应用
DCS控制系统在水泥生产工艺流程中的应用
DCS控制系统在水泥生产工艺流程中的应用学院：电气工程与自动化班级：B130410学号：B13041013XX：X牧泽目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1、绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32、DCS控制系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1.1 DCS系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1.2 集散控制系统的硬件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.1.3 集散控制系统的软件技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.2 DCS控制技术的发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.3 水泥厂控制系统的发展经历．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83、水泥生产工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1水泥概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.2 工艺流程简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.2.1 破碎及预均化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2.2生料制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2.3生料均化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2.4预热分解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2.5 水泥熟料的烧成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.2.6 水泥粉磨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.3 主要部分设备工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．154、DCS控制技术在工艺中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1 控制项目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.1 转速控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.2 温度控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2 生料粉磨中的过程控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．184.3 水泥厂常见设备的控制方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 4.4 各工段控制方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 附录：ATOX—50型水泥立磨示意图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25DCS控制技术在水泥生产工艺中的应用[摘要]以往的水泥生产线是以现场控制为主的，主要通过继电器控制系统进行控制，无论在人力还是物力方面投资都是很大的，近年来由于自动化技术的快速发展，DCS 控制技术在工业控制中得到广泛应用，DCS系统在水泥生产线上的使用，使得水泥厂在人力和物力方面的投资大大减少，增加了效率，另外也降低了危险系数，员工安全得到有力的保障。
PA总线仪表在水泥厂的应用及故障处理
PA总线仪表在水泥厂的应用及故障处理徐守群中国建材国际工程有限公司200063一、引言自从PROFIBUS现场总线1996年3月15日批准为欧洲标准，即DIN 50170 V.2。
目前PROFIBUS产品在世界市场上已被普遍接受，市场份额占欧洲首位，支持PROFIBUS标准的产品超过1500多种，同时适用于过程自动化的PROFIBUS-PA仪表设备，在全球多个国家的医药、化工、电力、造纸等各生产领域投入现场使用及运行。
由于现场总线技术和总线仪表成熟的发展、推广及应用，伴随水泥生产企业的发展，水泥生产的自动化程度愈加提高，在水泥生产线上愈来愈广泛地使用了现场总线设备。
二、PROFIBUS总线技术介绍1、PROFIBUS的组成：PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。
PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。
使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。
PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使压力、温度传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。
PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
2、PROFIBUS传输类型及传输技术：2、1 PROFIBUS提供了三种数据传输类型：·用于DP和FMS的RS485传输。
·用于PA的IEC1158-2传输。
·光纤2、2用于DP/FMS的RS485传输技术由于DP与FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而，这两套系统可在同一根电缆上同时操作。
RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术。
现场总线技术
9.4.2 现场总线技术现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。
现场总线技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。
更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。
尤其是20世纪90年代现场总线技术逐渐进入中国以来，结合Internet和Intranet的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。
1．什么是现场总线技术从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。
而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。
数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。
现场总线技术就是将微处理器芯片嵌入到位于控制现场的检测仪表和执行机构中，使这些设备都具有了智能化的运算和通信能力，能成为独立承担各种检测、控制和通信任务的网络节点。
采用可进行简单连线的双绞线等传输途径作为总线，把多个测量控制设备连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，使得位于现场的多个测量控制设备之间以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，从而形成了各种适应实际需要的新型的自动控制系统。
传统控制系统的接线方式是并联接线方式，从可编程控制器（PLC）控制各个电器元件，每一个元件对应有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制或电源。
当PLC 所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护也十分不便。
为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。
因而这根线自然而然地成了总线，就如计算机内部的总线概念一样。
由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场总线。
现场总线在水泥厂应用中存在的问题
加控 制 功能 这样 简单 的 问题 ，而是 要求 增 强 Ｄ Ｓ系 统可 靠 性 、 Ｃ 稳 场 总线技 术 在水 泥厂 中有 很广 泛 的应用 ，但 是现 在还 有 很多 的 问 定性 ， 其是较 高 的抗干 扰性 能 ， 尤 从而 减 少运行 人 员的操 作 量和 检 题 没有完 全解 决 ，所 以现场 总 线并 没有 完全 应用 到现 在 水泥 企业 修 人 员的 工作 量 ， 高 Ｄ Ｓ自动 化水 平 ， 过 程控 制 响 应快 无 误 提 Ｃ 对
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Ｈ ｎＹ ａｙｎ ａ ｇ ｅＱｉｎ ａ
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现场总线在水泥厂应用中存在 的问题
刘 飞
（ｊ ｄ 东省邹城市兖矿 集团唐 村实业公司， 山东 邹城 ２３ ２ ） ７ ５２ 摘 要： 主要探讨 了现场总线的特点及优点 ， 明了现场总线是 ＤＣ 阐 Ｓ系统 的发展方 向， 着重讨论 了现场总线 在水泥 厂应用 中存在 的问题 。
２３ 设 计应 ห้องสมุดไป่ตู้ 虑的 问题 ． １１ 现 场总 线技 术 的特点 ．
１ 现 场 总 线 的 特 点 及 优 点
经 分散 了危 险 ，现 场 仪表 在现场 可 以 自成调 节 回路而 实 现 自主调
系统 之 间的信 息传 递与 沟通 ，相 互之 间 设备虽 然 来 自不 同厂家 但 现场 总 线对 这方 面应 该着 重考 虑 ， 由于 现场 总线 现场 布 置需 是 由于协 议相 同 ， 互相 完成相 同的工作 。 可 要我 们改 变这 种 设计 ， 否则 就要 增加 费用 ， 就地 设备 需 要在 就地 如 互 用 性 不 同厂 家 的 设 备如 果 有 着 相似 的功 能 就 可 以相 互 替 完成 多种 功 能 ，而且信 号 需要 分别 与 多条就 地 总线到 达 多个控 制 代， 这样 在 设备 损 坏 的情 况下 ， 以使用 不 同厂 家 的设 备 ， 高 现 柜 ， 无疑 增 加 了工 作量 ， 可 提 这 同时 也增 加 了各 种成 本 ， 是 只 有这 样 但 场缺 陷 的消除 。 才 能达到 生产 现场 的设 计要求 。 外 ， 另 对粉 尘 的防 护现场 总线 设备 （） ３ 系统 的控制精 度 高。由于现场 总线 采用 的是数 字化 通信 的 也要 考虑 到 ， 还有 散热 问题 都 需要彻 底解 决 ， 否则 会严 重 影响 设备 方 式 ，所 以不 需要 像 Ｄ ＣＳ那 样进 行 Ａ Ｄ 和 Ｄ Ａ 转 换 ，没 有 了 的可靠性 。 ／ ／ Ｄ Ａ和 Ａ Ｄ转 换传 输 的数 据 精度 就 提 高 了 ，通信 的速 率也 提 高 ／ ／ 目前 ， 现场 的 总线 现在 还存 在着 一 定的缺 陷 ， 以在 水泥 厂中 所 大 多数 的集控 系 统在 外 围设备 上应 用广 泛 ，原 因就是 外 围设 备的 （） 场总 线使控 制 系统 的就地 控制 分散性 加强 。 ４现 现场 总线所 缺 陷和停 运 不会对 生 产线 生产 造成 严 重影 响 ，同时 总线用 于 外围 连接 的现 场设 备 当中都 设计 了 自己的控 制回 路 ，完 全独 立 完成对 设备 控制 可 以使控 制系 统设计 简洁 明快 。 现场 工况 的 闭环 控 制 ，减少 由于 控制 子站 故 障的 原因而 引起 的设 ３ 结 语 备停 运 、 设备损 坏等 事故 发生 。
水泥生产自动控制系统应用
进行 数据 交换 结 构 图如 图ｌ 所示
利用 可编程 控 制 器Ｐ Ｃ的数 据 区 。通 过 以太 网 ． Ｌ
即可 对这 些数 据进行 操作 ＦＸ 态 软件具 有 丰富 的 Ｉ组
关键 词 ：Ｌ 现 场 总线 ； Ｃ ； 算机 集成 制造 系统 Ｐ Ｃ； Ｄ Ｓ计
相互 通 讯 的 功能 ． 比较 简 单 的把 整 个 工 厂集 成 到一
前 言
在 工 程 实践 中 ． 同的 条件 和 厂 方要 求 ， 于不 不 基 同网络结构 的控 制 系统 ． 现 的 网络 形式 多 为环 形冗 实
Hale Waihona Puke 双绞线 等 ．并 可 与其他 市场 上 的通讯 材 料混 合使 用 ，
网络结 构可 根据不 同的硬件 平 台灵 活设 计选 用 ． 而且 运行 时可 随意 开／ 总线 上 的节 点 。现 阶段 多 采 用融 关 合现 场总线 技术 的Ｄ Ｓ Ｃ 实现基 础 自动 化 。 面介 绍几 下 种水泥 生产 常用 的控制 系统 。
可 以从 现场 提 取 ． 可 以 被写 到 现 场层 ． 用 软 件必 也 应
须建立 一个 到 现场 的双 向数据链 接 。ＦＸ的数据 采集 Ｉ 不 需要 专 门 的硬件 设 备 ．它通 过 一个 叫做Ｉ 驱 动器 ／ Ｏ
的软件 接 口和现 场 的设 备 进行通 讯 。 在 ， Ｉ 现 ＦＸ的驱动
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PA仪表在水泥工业使用中的干扰分析及排除
PA仪表在水泥工业使用中的干扰分析及排除摘要：在水泥厂的发展过程中会应用Profibus-DP。
在当前诸多主流控制体系中，控制器和与之相应的模件间的通信协议大部分是Profibus-DP，但是以PA为代表的Profibus 总线协议会延伸到过程自动化控制中，其参数具备全面性，自身容易维护的特征。
与此同时，工厂提升了对信息集成的标准，促使PA仪表越来越受到关注与应用。
文章是针对PA 仪表在水泥工应用中存在的干扰，展开的深入探究，并且寻求其排除措施，为相关人员提供参考意见。
关键词：PA仪表；水泥工业；干扰分析；排除PA的总称是Profibus-PA，是一种现场总线协议，与一般的4mA-20mA仪表有明显的差异性。
PA仪表的显著特点是，容易调试、信息量多样、容易维护、不浪费电缆等，但是也存在一定的不足，这主要是受到自身信号特征的影响。
PA仪表传送的主要是高频数字信号，易受到变频器的高次谐波与高压配置的感应电压的限制，致使仪表不能正常有序的工作。
1 PA仪表与一般4mA-20mA仪表存在的主要差别1.1 供电方法和布线上PA应用的主要是IBC1158-2 MBP-IS标准，两根电线不但能够传输信息数据，还能够为仪表提供电源。
仪表工作务必要消耗的常量稳态根本电流非常小，通常是毫安级别的，具体应用在防爆场所，并且要符合石化、化工的需求，与此同时，PA仪器的布线较为单一、具有便捷性，只需要一根总线连接到电气室中；普通的4mA-20mA仪表一般需要连接诸多电缆，操作程序较为复杂。
1.2 信号传输之间的差异PA仪表应用的是数字通讯方法传输测量的最终结果，可以读取与配置仪表的具体参数，与此同时获取较为丰富的数据信息，但是其本身无模拟信号输出；4mA-20mA仪表，应用模拟电流信号传输测量的最终结果，信号的主要内容是测量数值，并无另外方面的参数。
2 探究干扰状况及排除方法2.1 干扰状况在投料生产中，预热器上的数台PA仪器信号会出现突然消失的状况，时不时还会有大范围故障信号出现。
水泥生产工艺的主要过程简述
水泥生产工艺的主要过程简述摘要：水泥生产工艺的主要过程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高温窑炉中用燃料将其煅烧成熟料，最后将熟料与适量石膏混合磨细制成水泥水泥企业作为大规模生产的制造企业，是建材行业的三大支柱之一。
我国是水泥生产大国，最近几年连续呈现出供需两旺的高速增长势头，为国民经济持续、快速发展做出了重要贡献。
水泥产品按用途主要分为通用水泥、专用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六种：普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥与复合硅酸盐水泥。
三、水泥生产工艺简述水泥生产工艺的主要过程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高温窑炉中用燃料将其煅烧成熟料，最后将熟料与适量石膏混合磨细制成水泥，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序。
图1 新型干法水泥生产流程示意其生产过程通常可概括为“三磨一窑”，可分为四个步骤：1、生料制备：即将石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后按一定比例配合、磨细并调配为成份合适、量质均匀的生料。
2、煤粉制备：水泥生料煅烧所需的煤炭，必须制备成煤粉，提供煤粉燃烧所要求的粒度，以便于充分燃烧，得到足够的燃烧反应能力。
3、熟料煅烧：即将生料放在水泥窑内煅烧至部分熔融以得到以为主要成分的硅酸盐水泥熟料。
4、水泥粉磨及出厂：即将熟料加入适量石膏、混合材或添加剂共同磨细为水泥，并包装出厂。
四、水泥生产的控制要点及策略水泥生产工艺设备单机容量大、生产连续性强、对快速性与协调性要求高。
为了提高企业的生产效率与竞争力，自动控制的实施至关重要。
浙大中控作为国内领先的自动化设备供应商，能够很好的满足水泥行业以开关量为主、模拟量为辅且伴有少量调节回路的控制要求。
1、石灰石破碎及输送系统石灰石破碎及输送系统设备存在工艺联锁关系，采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制。
Rosemount现场总线仪表在5000t／d水泥生产线的应用研究
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系 统 （ Ｓ系统 ， 图 １ ， ＤＣ 见 ） 以完 整 实 现
场 总 线 仪 表 在 世 界 上 应 用 也 比 较 广 泛 ，但 在 国 内，到 目前 为 止 ，采 用
Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ａ 协 议 的 Ｒｏｍｏ ｎ Ｒ ＦＢ Ｓ Ｐ ｓ ｕ ｔ仪
困 难 ， 创 了 国 内 水 泥 生 产 线 的 应 用 先 例 。 得 了 良好 的 效 果 。 开 取
关 键 词 ： ＲＯＦ ＢＵ Ａ； 场 总 线 ； 表 ； ０ ０ ／ 水 泥 ； 究 Ｐ Ｉ Ｓ Ｐ 现 仪 ５ ０ ｔ ｄ； 研 中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ ． Ｔ ２ ３５ 文 献 标 识 码 ： Ａ
的 应 用 情 况 。 东 华 水 泥 的 Ｓｉｍｅ ＰＣＳ Ｖ６０ ｅ ｎｓ ７ ． ＤＣＳ 系 统 和
Ｒ ｓ ｕ ｔ 场 总 线 Ｐ 仪 表 的 组 合 ，攻 克 了现 场 总 线 仪 表 进 ｏ ｍｏ ｎ 现 Ａ 入 系统 的地 址 分 配 、 址 表 填 写 、 据 传 输 、 位 调 整等 诸 多 地 数 零