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1、济南大学硕士论文答辩济南大学硕士论文答辩感谢各位老师的莅临指导!2014年5月25日济南大学硕士论文答辩济南大学硕士论文答辩指导教师：学生姓名：水泥粉磨站DCS系统设计与实现 豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现论文提纲前言1234课题研究背景主要设计DCS控制系统的工程实现56安装、调试及改进主要研究内容豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现前言v 水泥生产线分散程度较大、工艺流程复杂、实时控制性强及逻辑要求高，因此一套合适的自动化操作系统在提高产品质量、生产效率、节能降耗、控制污染、改善劳动条件、保证生产安全等方面可以起到重要的作用。“DCS”即集散控制系统，是利用计算机技术对生产过程进
2、行集中管理、分散控制的一种新型自动控制系统。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现前言DCS 系统计算机 控制系 统 人机接 口测量系 统信号处 理系统通信网 络系统显示技 术豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现前言v豫龙同力信阳粉磨生产线是年产100万吨的水泥粉磨生产线,该项目的控制系统采用法国施耐德DCS系统软件和设备 ，该粉磨生产线核心生产设备是洛阳中信重机公司提供的4.2*13管磨机。结合水泥粉磨生产流程，着重论述DCS集散控制系统在水泥粉磨自动化控制系统中的设计与实现。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现前言设备及设备之间连锁 控制 ，实现对 全厂的生产情况进 行监控电流 检测
3、设备压力 检测 设备温度 检测 设备频率 检测 设备流量 检测 设备豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现前言v 从生产效率、节能降耗、控制污染、改善劳动条件、保证 生产安全等方面对DCS控制系统的优点进行分析；本项目 采用DCS集中控制系统，对生产进行集中管理，分散控制，局部采用计算机现场总线的配置方式，作为计算机集散 系统的一部分，以便于监控和维修的方便。本文依托水泥 粉磨生产线与DCS系统，结合施耐德基于Quantum和 momentum之间的系统方案，对水泥粉磨生产线DCS设计与实现进行针对性的研究。设计完成时将在电脑上实 行模拟实验的方法，进行逐个试验，实现控制的准确性。豫龙同力信阳
4、粉磨站DCS系统设计与实现前言v 最后通过安装、试验和投运，实现了DCS系统在水泥粉磨生产线的自动控制，展现了集中管理，分散控制的优点，在运行中针对设计不足及时进行了弥补，完善了设计缺陷，取得了良好的控制效果。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现课题研究背景v “DCS”控制系统，在提高生产过程自动化水平，提高产品质量、提高劳动效率等方面有重要的意义。随着各种新控制技术在工业领域中的涌现，新的控制方案和思想对传统DCS发展提供了更多挑战，DCS系统只有紧跟时代潮流，不断采用最新的技术和思想来扩展、完善自己。现在的DCS正在朝着检测和控制完全分散化状态发展，DCS与FCS的有机结合、标准网络软
5、件、共享通信协议、Internet应用等都是当今DCS系统发展的趋势。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制的意义操作员根据按工艺流程预先编制的程序，将设备 起动与停车集中控制人员在机旁手动开、停设备 ，以便单机调试机旁控制集中遥控和机旁均不能启动设备 ，确保检修时人员的安全。 故障停车时 ，中控操作室和机旁均能紧急停车。检修方式豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制的意义v DCS系统在水泥粉磨生产线系统设计和实现后，改变了以往“傻、大、笨、粗” 的形象，中控室一人控制和监护全厂设备的开停和运行情况，为公司的集中管理分散控制创造了条件，提高了劳动效率，提高了设备安全运行，
6、创造了良好的经济效益，积极响应了国家节能降耗的政策。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制的意义主要实现功能一所有进入DCS系统设备 的启停控制、 故障报警和设备之间的连锁运行等；主要实现 功能二调节各种工艺参数，如配料计量给 定、频率设定、风门刻度调整等；主要实现 功能三主要工艺参数的归档记录和显示，如 电流、磨音、压力、温度、辊缝值 等主要实现 功能四改善生产环境，降低工人劳动强度。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现水泥粉磨系统DCS控制的发展状况常规控制PID比例积分微分其他简单 的控制算 法使工业生产过程的被控变量，如温度、电流、压力、风量等，在遭受到外来扰动情况下，稳定
7、地维持在预先的给定值上。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现水泥粉磨系统DCS控制的发展状况起步于70年代初期市场基本 被国外产品垄 断进入90年代后国产DCS系统 取得了较大进 步，国产系统 的市场占有率 逐渐攀升近年来国产DCS 系统逐步成熟其中北京和利 时公司和浙大 中控公司凭借 自身雄厚的实 力，成为国产 DCS厂家中的 佼佼者豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要研究的内容豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要研究的内容设备名称规格型号主要技术性能辊压机RP140-110入磨料度60mm，电机功率2800KW(电压10KV)，能力460-510t/h，最高入料湿度5%球磨机
8、（双滑履）4.213m主电机功率3150KW(电压10KV)，转速15.6r/min，装球量209t，生产能力120-150t/h，出磨比表面积3600-3800Cm2/kg选粉机O-Sepa N-3000电机功率110KW，能力110-180t/h，最大给料量500t/h，转子转速135-170 r/min循环风机M4-73NO.18F电机功率250KW(电压10KV)，风量180000m3/h主排风机6-2X29 NO.23.5F电机功率630KW(电压10KV)，风量210000m3/h豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计设工程师站1台，操 作员站机3台 操作员站设有摄像 装置
9、及“电视监 控墙” 进行监测 。中央控制定测量和控制电缆 通过 电缆桥 架进入电力控 制室和集中控制室。 实现 磨机等设备 和电 力控制的统一运行管理现场控制站磨机等现场设备 以DCS的操作员站 的液晶显示器为中 心对设备 的运行 进行监视和控制。现场设备豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计工程师站操作员站 通讯服务器 光电转换 设备中央控 制室CPU主机电源 I/O模块 通讯模块 光纤收发器 以太网通讯卡现场设现场设 备备及现现 场场控制 站选型时我们考虑到与驻马店确山豫龙同力总公司整体控制系统一致，以便维护和备件配备，因此，确定使用性价比高的施耐德公司的Quantum、Momen
10、tum模块，编程软件采用CONCEPT。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计设有冗余的Modbus网络接口， 171CCC96030是控制熟料输送与储存主 机、辅机等设备 的远程I/O站，完成熟料输 送与储存各设备 的信号采集与传递 。熟料输送与 储存部分冗余的控制器CPU41412A、上位机、工业 交换机以及水泥粉磨系统的远程I/O站分布 在这里，完成水泥粉磨系统各设备 的信号采 集、运算处理及设备 控制等功能。水泥粉磨部分设有冗余的Modbus网络接口， 171CCC96030是控制包装主机、辅机等设 备的远程I/O站，完成包装各设备 的信号采 集与传递 。水泥包装部分豫龙同力信
11、阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计v 整个系统主干网为树形拓扑结构，采用光缆作为介质，通讯速率达100M/s。中央控制室内采用Modbus TCP/IP通讯协议通过交换机和光电转换设备实现与现场水泥粉磨主站系统的通讯，水泥粉磨主站采用MB+通讯实现与分站熟料输送与储存、水泥包装站系统之间通讯。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计水泥磨主站系 统选 用 Schneider公 司Modicon TSX Quantum PLC熟料输送与储 存、水泥包装 站系统采用 Momentum PLC组成 Quantum + Momentum 的MB+主从 系统熟料输送与 储存170 PNT1102
12、0 MB+通讯适 配器水泥磨主站通过140NOE77100模块 实现 Ethernet网络通讯，通过 140XBE10000背板扩展模块实现 模 块间扩 展，采用远程电缆 TAP接头水泥包装站 系统的MB+ 电缆豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计名称单位数量压力变送器台9差压变送器台2一体化温度计支50流量计套1料位计台13摄像监控系统套1接线箱4002506008UPS电源4GCK低压控制柜800100022006按钮盒30DELL工业机4显示器DELL 214打印机HP10201豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计v控制功能(1). 采集和处理功能数据采集系统通过液晶
13、显示器屏幕的显示，为中控操作员提供运行设备的各种信息，具有开关和模拟量输出、报警显示和输出、生产操作指导、打印报表、画面复制等功能。(2). 模拟量控制系统模拟量控制系统为DCS的一部分，能全面采集各类模拟量，协调磨机、辊压机及辅机的运行。主要控制回路有：磨机负荷、配料、辊压机压力、排风机风量、循环风机风量、高效选粉机风量等的自动控制。控制系统的输出信号是420mA连续信号，设上下限，确保控制系统出线故障时磨系统设备的运行安全。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计v (3). 磨机紧急跳闸保护系统。v 能在下列等情况下实现紧急停机：v 1）润滑系统油压下降低于跳闸值（磨头、磨尾、主电
14、机、主减速机四个油站的任何一个油压低于0.15MP）；v 2）磨机滑履温度超过跳闸值（设定为68，报警值为63）；v 3）电机轴承温度超过跳闸值（设定为80，报警值为75）；v 4）电机绕组温度超过跳闸值（设定为115，报警值为110）；豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计v系统点数设计根据现场设备数量和安全等需要，对设备开停的开关量和电流、磨音、压力、温度、辊缝值等模拟量进行设计，汇总现场控制I/O点数共1584个。这样现场控制站的I/O点数共1584个，其中开关量1344个，输入量（DI）960个，输出量(DO)384个；模拟量240个，输入量(AI)176个，输出量(AO)64
15、个（现场控制站I/O点数布局见下表）。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计名称DIDOAIAO备注1#现场控制站28812888熟料、石膏2#现场控制站3841609616水泥磨3#现场控制站288967240包装合计960384176641584豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计v工业电视监控系统设计根据生产现场的重要性，初步设计了12个监控点，由12台34电视机组成显示屏幕，在中控操作室内制作成电视监控墙进行显示，以便中控操作员随时监控到现场设备的运行状态。12个监控点分别是水泥磨机、入磨皮带机、调配后混合料皮带、4台计量称各一台，上熟料皮带、破碎机皮带、2台包装机各
16、一台和水泥散装机1台。 豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现主要设计豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制系统的工程实现熟料、石膏、 沸石、粉煤灰 等原材料按一 定比例配料混 合经水泥磨粉磨 制成不同标号 的水泥成品（ 粉煤灰从球磨 机尾部加入）最后水泥成品 经袋装和散装 向外发售，完 成整个生产工 艺流程豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制系统的工程实现v 上位机组态v 该流程通过DCS系统组态在中央控制室中分为熟料库水泥粉磨、水泥库、水泥包装四个画面来完成，操作员通过鼠标切换不同的画面进行操作如图所示。豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制系统的工程实现豫龙同力信阳粉磨站DCS系统设计与实现DCS控制系统的工程实现v Monitor Pro7.0（MP7）上位机图形监控软件，利用Monitor Pro分布式数据库结构 的SQL/ODBC/ OPC关系数据库连接功能，并在Ethernet网络上实现数据库共享，
