第七章 水泥生产过程控制系统简介.ppt

n1．自动控制仪表发展经历过哪些阶段 ？n2．现代化水泥厂生产过程的控制和管理模 式是什么？ n3．新型干法水泥厂有哪些主要控制需求？n4．新型干法水泥厂有哪些典型的控制回路 ？第七章 水泥生产过程控制系统简介返 回n（1）第一阶段 人工操作n（2）第二阶段 基地式仪表控制n（3）第三阶段 电动单元组合式仪表控制n（4）第四阶段 集中式数字控制系统n（5）第五阶段 集散式数字控制系统1．自动控制仪表发展经历过哪些阶段 ？返 回n主要特征：水泥生产过程由窑工、磨工等 生产操控人员通过眼（主要是观察温度） 、耳（听磨音）获取生产过程的状态信息 ，进而在机器现场通过手动操纵执行器实 施对生产过程的调控1）第一阶段 人工操作返 回n基地式仪表：将检测、 记录、调节组装在一个 表壳里的仪表称为基地 式仪表n1788年瓦特发明的蒸 汽调速器标志近代反馈 控制系统诞生，从此开 创自第一次工业革命以 来自动控制系统的篷布 发展到20世纪30年 代PID调节器的出现， 近代自动控制系统------ 基地式仪表控制系统发 展较完善2）第二阶段 基地式仪表控制返 回n单元组合式仪表：将自动控制仪表按功能划分为 若干基本组成部分，每部分为能独立完成一定职 能的标准单元，个单元之间以规定的标准信号联 系。

这些单元通常可划分为：变送单元、调节单 元、显示单元、执行单元、给订单元等，到使用 时，将这些单元根据需要搭积木式组合起来构成 各种复杂程度不同的控制系统这种积木式仪表 称为单元组合式仪表又可分为气动和电动组合 式最先发展的是气动组合仪表，随之发展的电 动组合仪表3）第三阶段 电动单元组合式仪表控制返 回返 回n电动组合仪表发展又经历了三代：n60年代：DDZ-I，以电子管放大元件为主要技术 特征；n70年代：DDZ-II，以晶体管为放大元件主要技术 特征；n80年代：DDZ-III，以集成电路放大元件为主要技 术特征返 回n1966年，第一台DDC（直接数字控制系统） 用于水泥生产过程的控制，用一台计算机集 中取代了所有的控制仪表，这样的控制系统 称为集中式数字控制系统4）第四阶段 集中式数字控制系统返 回n 70年代后期，以微型机为基础的集散控制系统（ DCS），即控制功能分散化、监视操作集中化的 控制系统现代过程控制系统的主流（5）第五阶段 集散式数字控制系统返 回2．现代化水泥厂生产过程的控制 和管理模式是什么？ n随着IT技术的不断发展，现代化制造业不仅将生产 过程自动化当作操作和运行工厂的工具，而且将生 产过程的信息和整个公司的管理集成在一个信息管 理系统中，使之成为效率高、成本低、产品质量优 良的企业。

水泥工业作为制造业中的一员，也将自 动化控制与管理组成金字塔软件模型，根据在工业 自动化范围内不同的功能层次，把金字塔模型分为 五个级别：返 回n第一级 检测驱动级(Sensors&actuator)n即现场被控制设备，包括传感器和执行器；n第二级 过程和设备控制级（Control）n即工艺过程数据采集与处理、过程控制、设备检测和报 ，等；n第三级 过程监控级(SCADA-----Supervisory Control And Data Acquisition）n即对工艺过程的监控、操作、记录、报告及人机对话等n第四级 生产管理级(MIS-----Management Information System)n它包括过程管理和生产管理，在这级主要进行数据处理 、生产过程分析和大量数据存储返 回n第五级 企业管理级（ERP------Enterprise Resource Planning）n作为一个企业或公司，把产、供、销、人、服务、财 物的管理．以及生产调度和企业领导的决策统一在 ERP中，所谓ERP实际是为生产、供销、服务的企业有 效计划和控侧所有资源的一种方法，它是面向业务管 理的信息管理系统。

已经有公司策划和运作的ERP包 括了生产管理理系统、质量控制系统、采购管理系统 、仓库管理系统、销售子系统、设备管理系统、财务 管理理系统、办公自动化管理系统和综合管理子系统 等，但它还是初期的，要把生产调度和企业领导的决 策统一成为真正的第五级还需进一步开发返 回n近年来又将原有的五层结构转化三层结构：ERP、 MES、PCSnMES-------Manufacturing Execution System nPCS-------Process Control Systemn我国目前水泥厂控制管理模式的现状n处于前三级的水平，即到SCADA；n优化控制与专家系统基本没有；n有一定数量的PID回路，但大多数尚未投入使用；nPMIS正在大集团公司开始实施，但还只是一个辅助 工具作为管理者的参考，尚未发挥PMIS的作用n生料质量控制系统已普遍应用，但只是起到稳定生 料成分的作用，尚未实现最优化控制；n磨机的负荷控制基本未投入使用返 回n新型干法水泥厂需要对下列过程和装备进行控制n（1）用电设备n对5000吨/日生产线的粗略统计：n700台电机、双向电机15台、阀门80个（其中电动控制阀70 个）、其它用电设备300台组；n一般一台单向电机需要控制机构设置3~4个DI和1个DOn（2）工艺过程的状态n 描述工过程的状态参数有：温度、压力、物位、成分、流 量、阀门开度n对5000吨/日生产线的粗略统计：需要检测的物理参数 500~600个（即控制系统的模拟输入量AI数目）；需要报警 的量为1000个（包括模拟量与开关量）；PID回路约30个， 国内投入使用的约7~8个。

模拟输出量AO约80个3．新型干法水泥厂有哪些主要控制需求？返 回n4．1 生料磨系统n4．2 窑系统控制回路n4．3 水泥磨系统控制回路n4．4 立磨控制系统4．新型干法水泥厂有哪些典型的控制回路？返 回n主要控制回路：生料成分控制系统、生料磨负荷 控制系统4．1 生料磨系统返 回n控制变量：生料成分的率值n操纵变量：各原料成分的配比n控制器：PI控制器、专家系统n检测方式：x射线荧光分析仪（离线、）n应用状况：普遍采用（1）生料成分控制回路返 回n控制变量：磨机物料填充率控制在规定范围n操纵变量：入磨物料量n控制器：PI控制器、专家系统、大脑n检测方式：人耳、电耳n应用状况：人耳为主，电耳为辅；手动为主，自 动国内较少投入使用2）磨机负荷控制回路返 回4．2 窑系统控制回路n窑系统的控制回路主要有：小料仓料位控制系统、 小料仓下料流量控制系统、分解炉温度控制系统、 增湿塔出口废气温度控制系统、窑头罩负压控制系 统、冷却机篦速控制系统、冷却机冷风风量控制系 统、窑头喂煤流量控制系统、窑头火焰温度控制系 统返 回n控制变量：小料仓料位n操纵变量：均化库下料量n控制器：PI控制器n检测方式：称重式料位计n应用状况：普遍应用（1）小料仓料位控制系统返 回n控制变量：小料仓下料流量n操纵变量：小料仓下料阀的开度n控制器：PI控制器n检测方式：冲击式固体物料流量计n应用状况：普遍应用（2）小料仓下料流量控制系统返 回n控制变量：分解炉温度（860~960℃）n操纵变量：分解炉喂煤量n控制器：PI控制器n检测方式：热电偶温度计n应用状况：普遍应用（3）分解炉温度控制系统返 回n控制变量：增湿塔出口温度（130~160℃）n操纵变量：喷水量n控制器：PI控制器n检测方式：热电偶温度计n应用状况：普遍应用（4）增湿塔出口废气温度控制系统返 回n控制变量：窑头罩负压（-20~-50Pa）n操纵变量：篦冷机余风排风量n控制器：PI控制器n检测方式：压阻式压力传感器n应用状况：普遍应用（5）窑头罩负压控制系统返 回n控制变量：篦冷机一室压力n操纵变量：篦床速度n控制器：PI控制器n检测方式：压阻式压力传感器n应用状况：普遍应用（6）冷却机篦速控制系统返 回n控制变量：冷却机冷风风量n操纵变量：通风机阀门开度n控制器：PI控制器n检测方式：热式流量计、均速管流量计n应用状况：少量应用（7）冷却机冷风风量控制系统返 回n控制变量：窑头喂煤流量n操纵变量：阀门开度n控制器：PI控制器n检测方式：冲量式流量计n应用状况：普遍应用（8）窑头喂煤流量控制系统返 回n控制变量：火焰温度n操纵变量：喂煤量n控制器：PI控制器、专家系统、大脑n检测方式：比色高温计、辐射高温计、火焰视频 信号、眼睛、窑尾NOX浓度n应用状况：自动控制系统投入难度较大，主要靠 手动控制（9）窑头火焰温度控制系统返 回n与生料磨控制不同的地方是：隔仓板处物料温度控制系统、选 粉机循环风温控制系统4．3 水泥磨系统控制回路返 回n控制变量：隔仓板处物料温度n操纵变量：冷却水量n控制器：PI控制器n检测方式：热电阻式温度计n应用状况：较容易投入使用（1）隔仓板处物料温度控制系统返 回n控制变量：选粉机循环风温度n操纵变量：放风量n控制器：PI控制器n检测方式：热电阻式温度计n应用状况：较容易投入使用（2）选粉机循环风温控制系统返 回n主要不同于球磨机的控制回路：出磨风温控制系统、 细粉分离器差压控制系统4．4 立磨控制系统返 回n控制变量：出磨风温n操纵变量：喷水量n控制器：PI控制器n检测方式：热电阻式温度计n应用状况：较容易投入使用n。

1）出磨风温控制系统返 回n控制变量：分离器进出口压差n操纵变量：工作风量n控制器：PI控制器n检测方式：电容式差压传感器 n应用状况：较容易投入使用（2）细粉分离器差压控制系统返 回n 参数整定找最佳，从小到大顺序查n 先是比例后积分，最后再把微分加n 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大n 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳n 曲线偏离回复慢，积分时间往下降经验法整定歌谣返 回。