I. la base del diseño del sistema
Según los planos generales del proyecto de un nuevo horno de cuba de 10 m2 de la empresa, el sistema está diseñado sobre la base de la experiencia exitosa de un sistema similar y de los requisitos tecnológicos, la estructura del sistema y las funciones principales de la producción de hornos de cuba. Sí.
El sistema incluye cuatro partes: alta tensión, baja tensión, instrumentación y automatización. Aquí, presentamos principalmente el sistema de control automático del horno de cuba.
2. Descripción general del sistema
A. Descripción de funciones principales y equipamiento
Se utilizan una gran cantidad de instrumentos y sensores para recopilar datos de temperatura, presión, caudal y otros. Nuestra empresa integra una variedad de señales en el sistema de control automático informático para lograr el monitoreo y control en tiempo real de los parámetros del proceso en el proceso de producción.
El sistema de automatización del horno de cuba adopta toda la red, estructura digital completa, utilizando el PLC Siemens S7-300 y el módulo de E/S Uygur UniMAT, el módulo Yanhua ADAM y la computadora superior para formar una estructura de sistema de control electrónico, control de instrumentos y control de computadora de "tres electricidad".
Los principales equipos de la tecnología de producción de hornos de cuba son: dosificación, secado, granulación, tamiz de materia prima, tela, horneado, descarga, cabrestante de producto terminado, etc. Equipos auxiliares: soplador, bomba de agua circulante, bomba de agua blanda, presurización de gas, enfriamiento del tambor, precipitación electrostática, lubricación con aceite fino, sistema de automatización eléctrica y sistema de instrumentación.
B. Descripción general del proceso
La producción de pellets en hornos de cuba es un proceso complejo que integra la producción de gas, la molienda, la dosificación, el secado, la peletización, la distribución, la sinterización y la descarga. En primer lugar, el concentrado de hierro en polvo y la bentonita de la fábrica de materias primas, según una determinada proporción, forman una mezcla después del sistema de dosificación, desde la máquina de cinta hasta el secador, después de la deshumidificación del secador y la mezcla uniforme en el peletizador de discos, de modo que las materias primas forman un tamaño determinado de bola (bola verde). Luego, las bolas en bruto pasan por el distribuidor y entran en el horno de cuba. Las bolas en bruto se sinterizan de acuerdo con ciertas reglas. Las bolas terminadas se exportan al patio de pellets terminados como carga para la fabricación de hierro.
El principal eslabón de control en la producción es la sección del horno de cuba, y su proceso tecnológico se muestra en la Figura 1. Las bolas crudas de la sección de peletización se envían al lecho de secado a través de un distribuidor; después de secarse, las bolas crudas se alimentan al horno de cuba, que sufre un precalentamiento, sinterización e incluso trópico. El calor intercambiado en las tres zonas de temperatura proviene de las dos cámaras de combustión del propio horno de cuba; después de enfriarse, las bolas cocidas a alta temperatura se descargan al horno de cuba a través de la rotación de los rodillos dentados. Finalmente, el alimentador vibratorio envía las bolas cocidas al carro de descarga para transportarlas al patio de acopio.
Tres, requisitos del sistema
Desde el punto de vista funcional, el sistema de horno de cuba consta de cuatro eslabones. El proceso tecnológico y los factores que influyen en cada eslabón son los siguientes:
3.1 Enlaces de control de temperatura:
La distribución de la temperatura en el horno de cuba es uno de los factores determinantes de la calidad de los pellets. En general, se cree que existen cinco zonas en el proceso de tostado de pellets en el horno de cuba: zona seca, zona pretropical, zona de tostado, zona tropical uniforme y zona de enfriamiento. La curva de distribución ideal de la temperatura se muestra de forma aproximada en la figura 2.
De hecho, la distribución de temperatura del horno de cuba a menudo es difícil de formar una zona de temperatura obvia, por lo que no es deseable controlar su temperatura de manera directa y precisa. La temperatura en el horno de cuba generalmente se controla indirectamente mediante el control de la temperatura de la cámara de combustión. Los principales factores que afectan la temperatura de la cámara de combustión son el caudal de gas y el aire de apoyo a la combustión, por lo que en el enlace de control de temperatura, se controla principalmente el caudal de gas y el aire de apoyo a la combustión.
3.2 Enlaces de control de aire:
Es muy importante, no sólo el aire que favorece la combustión en el enlace de control de temperatura, sino también la investigación y la aplicación muestran que cambiar la composición y distribución del flujo de aire (principalmente aire de enfriamiento) puede cambiar la distribución de temperatura en el horno hasta cierto punto.
3.3 Enlaces de control de tela:
La distribución uniforme es muy importante para optimizar las condiciones de tostado y de horno. Los principales factores que conducen a una distribución desigual de la tela son las bolas de materia prima desiguales, el mecanismo de trabajo desigual, etc. En este sistema, se supone que la alimentación de bolas de materia prima es uniforme. En vista del mecanismo de trabajo del camión de tela, nuestra empresa introduce el control lógico PLC para lograr los requisitos de acción del camión de tela.
3.4 Control de descarga:
Cuatro, configuración del sistema y realización de funciones.
Con base en el análisis anterior del concepto de diseño y el proceso del sistema de horno de cuba, el esquema de control es el siguiente:
4.1 Composición del sistema de automatización
El sistema de control automático está configurado de acuerdo con sus funciones de la siguiente manera: sistema de materia prima, sistema de secado, sistema de granulación, sistema de distribución de materia prima por tamiz y sistema de cuerpo del horno de cuba. Los parámetros eléctricos y de instrumentación en el sistema se monitorean y controlan por separado. El sistema de control de la báscula de cinta compuesto por un microordenador de un solo chip y el sistema de distribución de materia prima por tamiz están controlados por PLC respectivamente. El sistema principal del horno de cuba está controlado por el módulo de datos Yanhua. Los sistemas anteriores están equipados con un módulo de comunicación de red para garantizar la comunicación normal entre la computadora superior y el PLC y facilitar el monitoreo en línea y la modificación en línea. La computadora superior monitorea y emite instrucciones para completar el control de todo el proceso de producción del horno de cuba.
4.2 Función de control
El sistema realiza principalmente las cuatro funciones siguientes:
4.2.1 Adquisición de datos
El módulo de adquisición de datos ADAM es responsable de recopilar datos de gases, aire de apoyo a la combustión, flujo de aire de enfriamiento, presión y temperatura de cada parte del horno de cuba. Después del procesamiento, los parámetros de proceso efectivos correspondientes se transmiten a la computadora de control industrial de la sección del horno de cuba a través del módulo de comunicación, y la computadora superior realiza los ajustes automáticamente de acuerdo con el algoritmo establecido.
Ejemplo: La unidad de conversión de medición de presión adopta un transmisor de presión capacitivo con una precisión de 0,2. El transmisor genera una señal de 4-20 mA correspondiente a la presión real, que luego es recibida por el módulo de adquisición analógica de Yanhua. El valor de presión en tiempo real se muestra en la pantalla de configuración.
4.2.2 control de válvulas
El control de la válvula es principalmente para controlar la apertura y medición de cada válvula de control eléctrica. La señal de control de entrada del controlador de la válvula es una señal de corriente de 4-20 mA, y la válvula de control eléctrica genera una señal de salida de retroalimentación de posición de válvula de 4-20 mA. El sistema de control de la válvula está compuesto por un servoregulador y un módulo ADAM. La señal de control se envía al módulo de control a través de la computadora industrial. El módulo de control envía la señal de control al operador. El operador envía la señal de control para impulsar el actuador para hacer que la válvula de regulación eléctrica alcance la apertura especificada. La señal de apertura de la posición de la válvula se retroalimentación y se transmite a la computadora industrial a través del módulo de adquisición de datos. .
4.2.3 Control del proceso de producción
Los principales objetos de control son el distribuidor y el descargador, el alimentador de discos en la sección de peletización, la máquina de peletización de discos en la sección de peletización, la cinta transportadora, etc. Teniendo en cuenta la coordinación y el interbloqueo entre los equipos del proceso de producción y los requisitos de seguridad, estabilidad y confiabilidad del sistema de control, se adoptan módulos de E/S distribuidos de 100 millones de dimensiones y CPU Siemens 300 para controlar el sistema.
4.2.4 Interfaz de usuario
Las funciones de la interfaz de usuario incluyen principalmente: procesar parámetros del proceso desde el sistema de adquisición de datos, formar una interfaz de usuario en producción; adoptar estrategias y algoritmos de control correspondientes de acuerdo con los parámetros del proceso, formar una salida de control razonable para el sistema de control de válvulas o el sistema de control del proceso de producción; mostrar el diagrama de flujo del proceso de cada proceso de producción; proceso importante; Visualización en tiempo real de parámetros, visualización de gráfico de tendencias históricas, visualización de alarmas de fallas y registros de eventos, visualización de informes de consumo de gas, etc.
4.3, la composición del sistema de control
Control del sistema de horno de cuba 4.3.1
El control del sistema del horno de cuba incluye principalmente: sistema de control de materia prima, sistema de cámara de peletización, sistema de control de secado, tela de tamiz de materia prima, sistema de horneado, sistema de producto terminado; sistema auxiliar: sala de bombas de agua circulante, sistema de estación de agua blanda, sistema de estación de soplado, sistema de precipitación electrostática, sistema de presurización de gas y otros sistemas principales.
4.3.2 Sistema de control de materia prima
El sistema de materia prima se compone principalmente de un alimentador de disco y una báscula de cinta. El equipo adopta la conversión de frecuencia para controlar el disco y puede ajustar el flujo de material en cualquier momento según la necesidad. Modo de control: control centralizado y manual al lado de la máquina, la máquina se puede ajustar de acuerdo con las necesidades de velocidad manual, y con la pantalla de velocidad en la caja para lograr los requisitos de velocidad, centralizado en la computadora superior a través de la configuración de velocidad de la pantalla, ingrese los parámetros correspondientes en la pantalla, el sistema puede ser root La velocidad de coincidencia entre el alimentador de disco y la báscula de cinta se ajusta automáticamente de acuerdo con los parámetros establecidos, y las materias primas coincidentes se envían desde la cinta n.º 1 a la secadora. Este sistema se logra principalmente mediante el proceso lógico de control automático por microcomputadora de un solo chip.
4.3.3 Sistema de control del secador
La materia prima que se entrega por la cinta transportadora n.° 1 se introduce en la secadora a través de una tolva de alimentación vibratoria. El sistema de secado consta de una secadora, un ventilador de apoyo a la combustión, una cinta de alimentación, un vibrador de pared y un instrumento. Se utiliza para mezclar el concentrado de hierro en polvo y la bentonita en una determinada proporción en la fábrica de materia prima y eliminar el exceso de agua mediante la secadora para que la materia prima se mezcle de manera uniforme. La secadora se controla mediante un arranque suave para reducir el impacto de la corriente.
Las condiciones de enclavamiento controladas por el secador son: correa n.° 2 en funcionamiento, secador, correa n.° 1.
Los puntos de monitoreo de instrumentos son los siguientes
Medición de temperatura: hay dos puntos: la temperatura de salida del horno de combustión es 1, la temperatura de la campana de secado es 1.
Medición de presión: hay dos puntos, que son la presión del colector de apoyo a la combustión y la presión principal de gas.
Medición de caudal: total de 1 puntos, caudal principal de gas.
El armario de instrumentos está equipado con un regulador manual/automático para regular la presión de la tubería de gas principal y la temperatura de salida del horno de combustión.
4.3.4 Sistema de fabricación de bolas
El peletizador de discos produce una bola cruda con un tamaño determinado (bolas crudas). En el sistema, el alimentador de discos se controla mediante conversión de frecuencia y el peletizador se controla mediante arranque suave. Debido a que el agua en la materia prima es difícil de controlar y el tamaño de la bola es uniforme en la producción, el operador necesita observar el alimentador de discos en tiempo real y tomar las medidas correspondientes. Por lo tanto, el método de control PID automático no es adecuado para cada disco y es mayormente manual. La máquina peletizadora está equipada con una caja de operación al lado de la máquina. La velocidad del alimentador de discos, la vibración eléctrica y el arranque y parada de la máquina peletizadora se controlan ajustando el potenciómetro. Los pellets producidos se transportan desde la cinta 4# a la máquina de cribado.
4.3.5 Sistema de tostado por cribado:
Las bolas crudas de la máquina de peletización se tamizan y se distribuyen en el horno de cuba. Las bolas crudas se cuecen. La interconexión entre los equipos es la siguiente:
4.3.6 Sistema de horneado corporal:
Los principales objetos a controlar incluyen: tubería principal de gas, válvula reguladora eléctrica de ramal, tubería principal de aire de apoyo a la combustión, válvula reguladora eléctrica de ramal, válvula reguladora eléctrica de flujo de tubería principal de aire de enfriamiento, distribuidor y descargador. Para aprovechar al máximo el rendimiento del equipo y garantizar la seguridad y confiabilidad de todo el proceso de producción, el sistema de control automático adopta un esquema de control por computadora de dos etapas, la computadora superior adopta una computadora de control industrial, la computadora inferior adopta un PLC Siemens y el módulo de E/S de UNIMAT.
Para el sistema de distribución automática, principalmente el control de bucle abierto, controla la velocidad del camión de distribución de ida y vuelta para lograr una distribución uniforme. El método de control de PID y red neuronal se adopta en el control de temperatura del horno de cuba.
El control de temperatura del horno de cuba se realiza principalmente para controlar la temperatura de la cámara de combustión dentro del rango de requisitos tecnológicos. Se pueden utilizar dos circuitos de control PID de circuito cerrado para formar un sistema de control proporcional de gas y aire de apoyo a la combustión para controlar la temperatura de la cámara de combustión. Su diagrama de bloques de control del sistema se muestra en la Figura 3.
El controlador PID está diseñado como un controlador PID adaptativo de neurona única, que puede ajustar dinámicamente los tres parámetros del controlador PID para cumplir con los requisitos de control en tiempo real.
4.4 La pantalla de monitoreo del sistema de control es la siguiente
El sistema de tostado 4.4.1 se muestra a continuación.
En esta pantalla se puede controlar y ajustar la temperatura, la presión, el caudal y la apertura de la válvula. La imagen también incluye el nivel del tambor, el arranque y la parada de la bomba de agua blanda y el estado de funcionamiento.
4.4.2 La cantidad de gas utilizada en la producción debe registrarse en el formulario de informe, a fin de facilitar las estadísticas periódicas del uso de gas y facilitar la programación de la producción. El diagrama de flujo acumulativo de gas es el siguiente:
4.4.4 Pantalla de alarma: incluye todos los puntos de la pantalla principal. Mediante la configuración del límite superior, el límite inferior o el estado, se pueden generar alarmas de manera efectiva a partir de los parámetros recopilados y recordar al operador que debe detectar el problema de manera temprana para solucionarlo a tiempo. También se puede analizar el problema en caso de falla a través de registros de alarmas para evitar que se repitan problemas similares en el futuro.
4.4.5 Curva de flujo de gas: podemos observar el flujo en diferentes puntos de tiempo y monitorearlo en tiempo real.
4.5 El sistema de alta presión no se explica aquí.
5., análisis del efecto del uso
Con la condición de cumplir con los requisitos técnicos y de acuerdo con los requisitos de funcionamiento de cada equipo, este sistema de control automático elige la CPU de la serie PLC-300 de la empresa SIEMENS y el módulo de E/S de dimensión Uygur, lo que mejora la estabilidad del sistema y ahorra el costo del sistema en cierta medida. El sistema está en buenas condiciones después de su puesta en funcionamiento.
