Profibus 現場總線在礦渣微粉生產線中的應用

近年來，國內各大型鋼鐵企業，根據市場要求，紛紛建設礦渣微粉粉磨站直接供應混凝土構件預制廠、混凝土攪拌站和水泥廠作為混合材使用，對提高混凝土的質量大有裨益，取得了良好的經濟效益和社會效益。山東萊蕪鋼鐵集團魯碧建材公司根據其豐富的礦渣資源和生產優質水泥的條件，決定建設一座年產10萬噸的礦渣微粉粉磨站。礦渣微粉生產線自動控制系統由萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部設計、編程及調試。

2 工藝流程

濕礦渣經烘干機烘干并與石膏按一定配比混合后，送入礦渣粉磨磨機，出磨機的礦渣微粉送入組合式選粉機篩選，選出細度合格的礦渣微粉經空氣輸送斜槽及斗式提升機等輸送設備送入礦渣微粉庫，礦渣微粉即可直接出庫作為商品礦渣微粉銷售，也可以和生產水泥的熟料粉按一定配比進行攪拌后，形成礦渣微粉水泥銷售。工藝流程示意圖如圖1所示。

3 自動控制系統配置

該生產線是以煤破碎、石膏破碎、礦渣烘干機、礦渣磨、攪拌站、包裝機為主體，配以相應的輔助設備，如潤滑油站、提升機、風機、鏈式輸送機、閥門、收塵器等組成不同的工藝區域。由于et200m具有結構小、安裝方便靈活、可用profibus現場總線連接、全面兼容s7-300系列模塊等特點，因此，我們根據該生產線生產線長、控制設備多、要求控制系統運算速度快、邏輯控制能力強等特點，選擇了profibus現場總線以及西門子系列plc+ et200m的控制模式。

為了操作方便，在中控室設置了2個操作站，在成品包裝室設置1個操作站。3個操作站及2套plc、5套et200m之間用profibus 現場總線連接，通訊協議采用profibus-dp。其中，simatic-400 plc由電源模塊ps407、cpu414-2模塊、通訊模塊cp443-5組成。simatic-400 plc、操作站cp5613和成品包裝的simatic-300 plc通過cp443-5通訊模塊用profibus 現場總線來連接，從而實現了2套plc之間的通訊。中控室simatic-400 plc輸入/輸出信號系統通過西門子分布式i/o系統et200m實現，5個et200m之間通過profibus 現場總線連接，并通過profibus 現場總線與cpu414-2模塊的profibus dp接口相連。

系統結構示意圖如圖2。

系統編程軟件選擇西門子step 7（ver 5.02），監控軟件選擇wincc（ver 5.0）,，它們都是基于windows操作平臺，具有維護方便，人機界面友好的特點。

4 系統實現的功能

本控制系統實現的主要功能有:

（1） 設備單機起、停:每臺設備可以單機起、停，主要是檢修后的單機試車時使用。為了確保安全，編寫了程序代碼，實現了起停確認詢問框，只有按下相應的確認后，設備才進行相應的起、停動作。

（2） 設備聯鎖起、停:按照劃分好的料流，每條料流均按工藝要求的起、停順序、延時等進行相應的聯鎖起、停動作。

（3） 安全連鎖:對磨機、選粉機、減速機等設備，如油站潤滑等不具備條件時，不能開車并報警。在磨機及選粉機啟動后，若檢測到油站油箱溫度低于低限時，自動啟動加熱器進行加熱;達到一定值時停止加熱，不至于造成設備帶載停車。

（4） 沸騰爐溫度控制:通過控制給煤量及風機給風量控制沸騰爐溫度及烘干機出口物料溫度。

（5） 溫度產量自協調

由于工藝要求烘干機出口物料溫度不低于80℃即可（正常范圍80℃-150℃），因此，通過程序實現了根據烘干機出口物料溫度來自動修正濕渣下料量的功能，達到提高產量、降低消耗的目的。

（6） 混合料配比

（a） 通過在監控畫面中設定干礦渣、石膏的下料量，經過程序轉換后控制皮帶秤電機的轉速，實現要求的配比及產量。
（b） 通過在監控畫面設定攪拌戰的小時產量及熟料粉和礦渣粉的配比，經過程序轉換后來控制兩個剛性葉輪給料機的轉速，來實現要求的產量及配比。

（7） 選粉細度控制:通過在監控畫面中設定選粉機變頻器的頻率，來控制礦渣微粉的細度。

（8） 故障報警:當設備發生故障，如提升機低速、油箱溫度低、潤滑油壓差高等故障時，監控畫面給出閃爍報警。

（9） 實時及歷史記錄:對重要參數，如沸騰爐溫度、主電機及磨及軸承溫度、電流等給出實時及歷史記錄曲線，以便查詢。

5 應用效果

自2002年10月1日投入生產以來，控制系統運行穩定，實現了設備的連鎖起停控制、溫度產量自協調、配比控制、礦渣粉細度控制、安全連鎖、報警、歷史趨勢記錄等功能，滿足了工藝對控制系統的要求，取得了良好的控制效果。