王希娟++冯京晓++吕海利+++杨志

摘 要：文章对水泥生产系统原料入磨组部分工艺流程和现场执行层应用设备进行介绍，并对水泥入磨组控制系统中间控制层、上位监控层以及控制操作流程做了详细叙述，通过对水泥原料入磨组控制系统实际应用，具有较好的效果。

关键词：原料入磨；工艺流程；现场执行层；中间控制层；上位监控层

1 概述

随着我国经济的快速发展，国家综合实力得到迅速提高。基础设施、公路、铁路、房地产等行业取得长足进步，使得水泥行业也随之得到蓬勃发展。但随着水泥企业的不断增多，带来了行业内的潜在隐患，产能过剩已成为必然。怎样使水泥生产线高效、低能耗生产，工艺线合理、可靠、安全运行显得日益重要。原料立磨作为水泥原料生产的重要设备直接影响着水泥线的生产和产量，其正常工作对水泥生产线至关重要。而原料入磨组控制系统的优劣直接影响产量和质量。基于此，根据国内某5000t/d生产线本文对原料入磨控制系统的设计作以详细叙述，并就实际应用进行探讨。

2 水泥原料入磨组工艺

各种原料按设定的配比，由各自的计量皮带秤计量后，由胶带输送机输送至原料粉磨系统进行粉磨。入磨胶带输送机采用变频调速，可短时间内调节入磨物料量，稳定磨内料层厚度。同时在皮带机的上方设电磁除铁器（铁粉卸料点的前面）和金属探测仪（皮带输送机头部），防止铁块等金属进入磨内。入磨前设排除金属异物的三通阀（05.01），该阀也作配料皮带秤实物标定出料口用。各原料的配比由质量值班人员设定。生料粉磨采用LGM5426立磨（05.03），磨机入口采用回转喂料锁风阀（05.02）。入磨胶带输送机送来的原料通过回转喂料锁风阀喂入生料磨，物料在磨内被研压粉碎、烘干并被选粉机分选，成品生料粉随出磨气体带出立磨。入磨物料粒度为90%<80mm，入磨综合水分最大6%，产品细度为88um筛筛余≤12%，0.2mm筛筛余≤1.5%，台时产量为500t/h。生料粉磨设置有物料外循环系统。磨内不能被上升气流带起的大颗粒物料作为外循环物料通过翻板阀、皮带输送机（05.12）、提升机（05.14）送至入磨皮带机上，重新喂入立磨中。正常外循环物料量150t/h，最大225t/h。外循环系统可增加磨机的产量，降低能耗。生料磨内置动态选粉机，生料细度可通过选粉机转子速度调节。入磨皮带输送机采用变频调速，生料磨入磨物料量根据磨机进出口压差调节；磨内通风量根据旋风筒出口流量调节，由磨系统风机阀门控制；根据磨机入口负压变频调整废气风机转速控制风量；根据磨机出口废气温度控制磨机喷水量。设生料质量控制系统，对出磨生料及入窑生料质量进行及时监测、控制和调整。

3 原料入磨组控制系统设计

原料入磨组控制系统按工艺要求进行合理设计，由各部分设备合理配合，以满足正常生产需要。原料入磨组控制系统主要包含现场执行层设备、中间控制层PLC和上位监控层三部分。

3.1 现场执行层设备

对于原料入磨组来说，该部分主要设备在工艺部分已做介绍，这里不再叙述。由于各个设备存在单独的控制系统，因此自身存在一定的保护。对于计量称有跑偏、失速、累计脉冲等报警保护信号；皮带输送机具有失速、跑偏等报警保护信号；斗提机具有跑偏、失速、料位等保护信号；原料立磨自身附属设备最多，因此运行、报警、故障以及各种不同的模拟量信号较多。各种不同设备的信号由现场发给各自的控制系统，以保证设备正常运行和监测。对于立磨组控制部分来说，各个设备的控制系统都为中控PLC的现场执行层，由中控根据工艺要求对不同的设备进行相应的程序设计以实现各设备的合理配合，完成整个生产线正常工作的需要，并根据现场执行层设备发送的各种信号来判断现场设备运行状况，并做相应的操作或检修处理。

3.2 中间控制层

中间控制层主要包括硬件部分设计和软件部分设计，该部分主要完成对现场执行层设备的工艺操作，起着衔接上位机监控层和现场执行层设备的作用。通过中间控制层PLC，将现场数据传输到中控监控画面，完成对设备的整体监控。另外，操作人员将一些操作指令通过画面发出经过中间控制层PLC程序运行，将指令发送给现场执行层设备，完成既定的工艺操作。

3.2.1 中间控制层部分硬件设计

原料入磨组中间控制层采用西门子S7-400 PLC，通过远程I/O站同现场执行层设备进行数据交换；PLC同远程I/O站之间采用DP通信。远程I/O站由IM153-2模块、6ES7 331-7KF02-0AB0模拟量输入模块、6ES7 332-5HF00-0AB0模拟量输出模块和6ES7 321-1BH02-0AA0数字量输入模块和6ES7 322-1BH01-0AA0数字量输出模块组成。

对于原料入磨组部分设备来说，除立磨本体系统控制柜及减速机控制柜部分通过DP通信直接与DCS远程I/O站进行数据交换外，其他现场执行层设备与DCS远程I/O站通过硬接线方式进行数据传送。通过远程I/O站完成设备操作与数据接收。

（1）主站部分通信参数设置

图2主站地址设为2，通讯速率为1.5Mbs。在进行通讯数据配置时，要确保主站与从站通讯参数一致。

（2）从站部分通信参数设置

DCS远程柜有多个I/O从站，连接不同的设备。这里只对从站3作以介绍，其他站通讯参数设置同3，这里不再一一介绍。通过以上通信参数设置，完成主站同从站的通讯组态，实现远程站同主站PLC数据交换。

3.2.2 中间控制层部分软件设计

图4为原料入磨部分设备控制联锁流程图，从图上可以看出在进行入磨组控制系统操作时首先将入磨三通0501打在缓冲仓位置，直到系统入磨组除给料系统外其他设备都运行正常，且后续工艺設备运行正常情况才将0501入磨位置，且0502回转喂料锁风阀运行情况下，才允许给料系统运行。整个原料入磨部分设备操作控制流程，中间控制层部分控制程序编写依此进行，以保证工艺控制合理，操作简便，安全可靠。

图5为电机控制块，上边对控制块引脚做了详细注释。对于原料入磨组设备来说，具有电机的设备大部分都采用此块，根据设备与中控通讯及工艺控制需要可选择不同的引脚加以运用。其中对于AutModLi和ManModLi两个引脚，只有在ModLiOp引脚值为1，AutModLi值为1，ManModLi值为0时，StartAut和StopAut引脚输入才有效。Permit为电机起动前所必需的前提条件具备，输入信号1；Intlock为工艺连锁；Protect为设备的相关保护输入，任一保护条件不具备，其值为1，跳停电机；输出端具有脉冲启停引脚和长驱起停引脚，另外根据编程需要可对一些引脚进行添加和隐藏。

3.3 上位监控层

上位监控层画面主要完成对设备运行状况的监控，通过该画面可以完成原料入磨组设备的操作，按工艺控制流程进行启停设备。并可对各个设备的运行参数进行观察，通过设备运行参数判断设备运行状况是否正常，以便对设备进行及时维护。画面具有良好的人机交互性，可以根据工艺、生产、维护要求对设备进行操作。也可查看设备的操作、运行、报警、故障等历史记录，通过历史曲线可以查看设备历史运行状况，方便查询、分析设备及工艺运行情况。

4 结束语

通过上边叙述，对原料入磨组控制流程及控制系统的设计做了详细介绍，通过该文介绍使我们对整个原料入磨组的设备有了大致了解，也对入磨组控制流程和控制系统的整体有了进一步认识，可以为初学者提供一个学习资料，也能为相关技术人员提供一定参考。