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PLC在水泥配料系统中的应用探讨崔亮亮

发表时间：2020/4/30 来源：《电力设备》2019年第23期作者：崔亮亮

[导读] 摘要：配料是水泥生产中极为重要的环节之一，配料质量控制直接影响下游生产的顺利进行。

        （清水河县蒙西水泥有限公司内蒙古呼和浩特市 016000）
        摘要：配料是水泥生产中极为重要的环节之一，配料质量控制直接影响下游生产的顺利进行。在现代化水泥生产中，水泥配料自动化是发展趋势，如何在复杂的生产环境中实现水泥配料系统的精准自动化配置是重要研究课题。本文针对水泥生产过程的特征，对 PLC 技术在配料系统中的应用进行研究分析。
        关键词：水泥配料；水泥生产；PLC应用
        随着计算机软件技术的不断发展，自动化已经成为生产及工程领域重要的技术手段之一，计算机自动化技术的出现标志着工业生产进入了计算机控制时代。在水泥生产中，配料生产现场往往距离控制室较远，因此实现自动化配料对于提升其生产效率具有积极的意义。基于 PLC 技术的水泥配料系统能够实现自动称量与配比，不仅提高了生产效率、安全性与高精度，而且代替了人工操作从而消除了人为因素的干扰。
        1.水泥配料综述
        所谓“配料”是指水泥生产过程中的原料和水泥成分。生料或水泥成分是确定原料或水泥的量及其各自的重量（比例）。这两种成分在水泥生产中起着同等重要的作用，二者是缺一不可的关系。
        1.1水泥配料
        水泥混合比的有效保证也是水泥生产中的一个关键环节。在水泥配料工作中，必须先对熟料进行试验，并将试验结果与以前的生产情况进行比较，找出其突出点。然后，我们需要仔细检查石膏，主要是为了掌握三氧化硫的特性，同时在试验后，依据水泥中所含的二氧化硫含量指数，确定水泥中应掺石膏的量，以确定石膏的添加量。此外，还观察了掺合后水泥性能的变化，及时记录和研究了不同的反应，并提出了相应的措施。最后，配料控制原理一方面考虑客户对水泥质量控制的要求，另一方面要满足国家对水泥质量的要求标准。
        1.2生料配料
        水泥生产中经常出现 28D 和 3D 熟料强度分布不均的现象。同时，由于水泥细度松动，水泥熟料被高强度水泥代替，进而取代了低强度水泥熟料。防止游离氧化钙和立窑熟料的 KH 含量高，但在这种情况下，熟料仍需要满足水泥的质量要求，以便达到配料的要求。因此，加强生料配比的配方和质量控制极为重要。要做好生料配料，一定要掌握熟料的热耗、SM 值、KH 值和 IM 值，为生料配料方案的提出奠定基础条件；同时，生料中的和也是主要的 CaO 和供应商，这也是值得关注的一个方面，其含量与熟料中 KH 和 SM 值的控制有较重要的关联，如果 KH 和 SM 值相对较高，则需要对熟料中相应的 KH 值和 SM 值进行调整。另外，煤的发热量也是一个需要考虑的因素。煤的发热量对 KH 值的变化有重要影响。如果热值差值为 2000 kJ，则应考虑 KH 值。最后，必须准确掌握原料中化学成分的含量。在粘土材料中，化学成分的含量不应超过 5%，而在石灰材料中，其他化学成分的含量不应超过 3%。
        2.PLC 在配料系统中的应用
        2.1 PLC 对称重仓的控制
        在水泥生产过程中，存在诸多料仓是需要具备称重功能的，通常将这些料仓成为称重仓。称重仓具备称重功能的目的在于喂料过程中确保喂料量准确无误，以及对喂料进行缓冲而防止冲料。在 PLC 自动配料系统中，当 PLC 上电后，其对接受于称重传感器传来的信号进行判定以判断下料量是否符合要求，如符合则进行下一步操作，如不符合则有 PLC 控制系统输出命令启动喂料器和物料输送设备进料，当达到要求后进行下一步操作。在 PLC 系统控制称重仓的过程中，通过对喂料器给料与物料输送设备的速度控制来实现物料量均匀稳定的状态。
        2.2 PLC 对配料机的控制
        水泥生产中的配料机采用变频器控制转速，变频器运行状态则是依据 PLC 输出信号来控制，而 PLC 输出信号则是根据申克称下料量来反馈，进而由 PLC 来控制下料量与转速，实现配料机的正常运转。配料机温度检测则通过温度检测器件来完成，获得的温度信心传送到 PLC 计算中心，进而控制自动喷水装置来帮助配料机降温来实现配料过程的连续稳定。

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        2.3系统功能
        以S7-200 系列 PLC 开发的水泥磨配料控制系统为例，其应用过程中能够发挥以下功能：
        ①计量功能
        PLC 采集到的信号经过程序处理,可以完成对熟料、矿渣、石膏三种物料的计量,既可以显示瞬时流量,也可以累积计量。为保证计量准确,程序中增加了清零、标定处理功能,可以定期进行校准,然后通过修正计量系数来保证计量精度。
        ②控制功能
        在系统控制界面上,可以设定下料量的大小,PLC 将物料的瞬时流量与给定值进行比较,利用 PID 控制算法确定输出量去调节电机转速,从而达到控制物料流量的目的。
        ③配比调节功能
        该系统可以根据磨制水泥品种的不同来调节三种物料的配比。配比调节有 2 种方式:一是人为设定三种物料的掺加量以控制配比；二是输入水泥磨台产和配比系数,则系统自动计算出三种物料的设定值来稳定物料的配比。这项功能在控制质量降低成本上有较高的实用价值。
        ④报警功能
        系统设置了上下限报警功能。物料超重或断流均可产生报警信号同时延时停机,防止物料挤压造成电机烧坏或将皮带拉断。另外,变频器的一些保护功能也集成到系统中,操作工可以很方便地判断电气故障。
        3.注意事项
        3.1做好总体设计
        针对水泥生产中配料系统复杂的应用环境，需要系统具备以下主要特点，即可靠性高、实时性好、通用性好便于功能扩充、系统操作性能良好、性价比要高等。因此在硬件平台构建上可通过“以板卡加 PC 机为硬件操作平台”与“以 PLC 加触摸屏为硬件操作平台”，其中“以 PLC 加触摸屏为硬件操作平台”是发展趋势和方向。在软件方案方面，则选择微软的操作系统 Windows 系列，编程工具选择 VB6.0，数据库则可选用 Access 数据库。
        3.2做好水泥粉磨
        面临着水泥生产线和大型磨矿设备的升级，球磨机、立式磨煤机、卧式磨煤机、碾压机，包括各种优化组合的高效分离器磨床设备，怎样根据原料的差异，科学合理的选择不同类型的磨矿设备和方法，怎样可以提升低效球磨机的工作效率，以及在水泥工业中使用什么样的助磨剂，就显得尤为重要，这也是目前水泥企业需要解决的问题。因此，我们收集了有关磨削的技术文献，以便供广大研究者相互交流和讨论，从而促进我们行业磨削技术的不断改进。
        碾压机和球磨机是水泥磨的两大主要技术。碾压机比球磨机具有更好的性能，现今早已普及在工业建筑行业中。要搞好水泥粉磨技术，首先必须对具有专业知识和技能的人才进行专业强化训练，加大对这一行业人才培养的力度。此外，篦板和篦缝对磨床也有一定的影响。安装篦板时，篦板必须平直，板间间隙均匀有序，篦板用螺钉固定，后期进行电焊加固，在加固篦板时确定好篦板的间隙。面对其大间隙这一特性，在后期采用焊接方法减少篦板间隙的数量是较好的。在水泥磨矿过程中，还必须要维护机械设备，以确保水泥磨矿工作的正常进行，为水泥磨矿技术提供重要的基础保障。
        结语：
        总之，水泥是建筑业的基本原材料之一。水泥生产的质量决定了施工质量和建筑行业标准化。在制作和调配水泥的过程中，必须极大对水泥质量的控制和监督力度。从制定磨矿计划到工艺流程，都需要做好技术支持工作。借助PLC控制系统，能够实现自动称量与配比，进一步保障水泥配料的标准化。
        参考文献：
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        [2]牛彦会.试论水泥工艺技术中的注意问题[J].四川水泥,2018(01):1.
        [3]彭龙生，常华. 基于 DCS 水泥配料控制系统应用[J].价值工程，2016( 01) .