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并流蓄热式MAERZ石灰窑控制系统的设计 　　摘要：本文介绍了山东莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑使用西门子S7-400 PLC系统实现并流蓄热式MAERZ石灰窑原料成品系统、窑本体系统、煤气混合及加压系统、助燃空气系统、废气排出系统的自动化控制。 　　关键词：并流蓄热式；西门子PLC；自动控制 　　莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑是莱钢大型冶金辅料项目的主体，是以高炉和焦炉的混合煤气为燃料，30mm-70mm的优质石灰石为原料，煅烧低活性石灰的装备。石灰窑系统的生产过程采用西门子PLC系统实现自动控制，以及使用WINCC软件监控与石灰窑操作有关的所有检测系统和设备运行，自投入运行以来，系统运行稳定可靠，抗干扰能力强，操作维护方便，为冶金辅料的正常生产提供了可靠的保证。 　　1.工艺描述 　　莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑使用了先进的工艺，全部实现了原料成品系统、窑本体系统、煤气混合及加压系统、助燃空气系统、废气排出系统的自动化控制。同时MAERZ石灰窑采用并z`流蓄热式方式，即两个窑筒轮流加热、蓄热、装出料，热能利用充分，大大提高了成品石灰的活性。 　　1.1原料成品系统 　　原料系统由以下几个部分组成：原料运进、贮存、筛分、合格料入窑、碎石灰石外运等。为了保证石灰石的煅烧质量，在每个贮仓的下面设置有筛分装置进行筛分，这样石灰石经筛分后分成两种粒级：30-80mm的筛上料和30mm以下的碎料，碎料由胶带机运送到碎料仓中，筛上料由传送皮带送至窑的上料小车，在由小车将石灰石供应给窑筒顶部的卸料料斗，按照要求进行给料。 　　成品系统由成品运转、贮存、制粉、风送组成。烧好的石灰在窑底部经震动给料机均匀下到两条传送皮带上，经筛分后运到石灰仓，石灰仓上设有两个破碎机，大于3mm的石灰运到破碎机继续破碎，小于3mm的送到粉灰仓中贮存。 　　1.2窑本体系统 　　窑本体主要由窑壳和耐火内衬组成。一个窑本体分为两个窑筒，采用并流蓄热式方式，即两个窑筒轮流加热、蓄热、装出料两窑筒的功能（煅烧和蓄热）交替互换，两个窑筒的作用也随之互换。 　　1.3燃烧系统 　　燃烧系统通过助燃风机鼓风使经过煤气混合和加压后的煤气与空气按照一定的比例混合，并进行充分的燃烧。该石灰窑为双筒竖窑，煅烧石灰为两筒交替进行，因此石灰窑的操作过程是：煅烧→停窑→加出料→换向→点火煅烧的循环过程。 　　1.4废气排出系统设计 　　废气排出系统所包括的设备有除尘器和废气管道。废气风机用于石灰窑煅烧时产生的废气排出的动力源，风机的流量为165000m3/h，风压3300kPa。废气温度为180°C。风机用电机为变频调速，通过它可以调节废气流量。在生产过程中废气流经过换向阀，经废气除尘器和废气风机和烟囱从窑顶排出。在煅烧石灰时，废气只从排气筒排出，在停窑时，窑顶废气管路均为开启，以使定部窑筒内处于负压状态，免除窑顶废气外泄。 　　2.系统配置 　　莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑自动控制系统采用Siemens STEP7系列PLC硬件组成基础自动化系统，上位机采用工控机，配置20英寸TFT；采用WINCC监控软件，Windows 2000作为系统平台界面，组成计算机化的操作系统，实现人机通讯；编程器采用IBM笔记本。控制站与站之间采用Profibus总线进行通讯，控制器与上位机之间采用工业以太网进行通讯。 　　整个控制系统有3套西门子S7-400 PLC，来完成原料成品系统、窑本体系统、煤气混合及加压系统、助燃空气系统的自动化控制。1套西门子S7-200 PLC系统完成废气排出系统的自动化控制功能。其中每套PLC系统中都只有一块CPU模板，与西门子软件兼容，通过电缆连接IM通讯模板完成远程I/O点与CPU的通讯功能。 　　在软件方面，它使用以太网 TCP/IP协议与操作员站、工程师站以及其它的组成部分完成外部通讯。在硬件方面 采用环网通讯，每一个系统有一个尾纤盒，通过光纤进行通讯，采用环网通讯的好处是当其中的某一条连接系统的光纤出现故障时，操作站可以通过选择其他路径访问系统，使通讯不受影响。 　　3.系统控制功能实现 　　根据以上生产工艺概述可知，莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑自动控制系统主要由原料成品系统、窑本体系统、煤气混合及加压系统、助燃空气系统和废气排出系统组成。因为MAERZ石灰窑采用并流蓄热式方式，即两个窑筒轮流加热、蓄热、装出料，所以本系统的难点在于煤气混合、加压以及助燃空气系统的自动化控制上。 　　3.1煤气混合系统自动化控制功能实现 　　莱钢并流蓄热式MAERZ石灰窑是一个双输入（高炉煤气输入量、焦炉煤气输入量），单输出（混合煤气压力）的多变量系统。由于煤气变化复杂，不可预见的因素很多，无法得到精确的数学模型，因此，采