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复合肥生产小型集散控制系统

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日期:2006-4-20 23:17:12     来源:本文摘自《PLC&FA》   作者: 点击:
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1  引言
    目前,复合肥生产线大多为人工操作,工人生产环境差,劳动强度高,而且配料不精确,常常由于人为因素较多而造成产品质量不稳定。锦州特肥厂原有10万吨/年氮磷钾三元素复合肥生产线,2000年通过技术改造,调整为30万吨/年的生产规模。为了进一步提高生产和管理水平,该厂成套配置了复合肥生产计算机控制系统。
 
 生产工艺及控制要点:
    氮磷钾三元素复合肥生产分为3个工段:磷酸和硫酸工段、转化和复肥工段、造粒工段。第一个工段主要是生产磷酸和浓硫酸,包括磷酸萃取、硫酸焙烧等工序;在转化和复肥工段,先在反应釜中按比例加入硫酸和氯化钾,加温至110℃并恒温固定时间后进入收集槽,然后在收集槽加入磷酸,混合后经混酸泵打入管式反应器,最后向管式反应器加入中和氨气,生产成品料浆;在造粒工段,成品料浆等经喷浆控制进入造粒机造粒,再经过烘干等处理最后成为成品复合肥。

    生产中控制回路主要包括各种原料的比值控制系统、反应器和造粒机温度控制系统、喷浆流量控制系统等;开关控制主要包括各种矿浆物料变频器启/停、各种反应器阀门开/关等。有些设备需要顺序控制和联锁控制。监测参数包括温度、压力、流量、液位等多种参数。

2  控制系统构组成
    控制系统采用下位机+上位机+服务器三层模式。下位机包括两套Eurotherm 公司的E2500小型DCS控制装置和一套研华ADAM5510 PLC;上位机为2台工控机,互为热备份;服务器为普通PC机,具体结构如图1所示。


图1     复合肥生产计算机控制系统结构


    E2500支持Modbus、Profibus、OPC等多种通讯协议,控制功能丰富。ADAM5510是研华公司的Pc Based产品,支持Modbus协议,采用C语言编程,方便灵活。上位机和服务器分别运行iFIX运行版和开发版工业组态软件,3套计算机通过以太网互联。上位机和下位机连接采用了485网络,Modbus RTU通讯协议,通讯速率19200bps。ADAM5510安装在现场,系统中加装RS485中继器。

3  系统主要功能机及实现
    生产线的控制主要由下位机完成,上位机按工段提供人机交互界面,进行数据显示、存储、和统计等功能。服务器备份运行操作和数据,对历史数据进行分析管理。

3.1 上位机主要功能及实现
    在上位机,可以通过主界面进入各个工段监控界面。在每个工段监控界面中可以进入其它工段。在工段监控界面中显示有关工艺流程,在相应位置显示过程参数。为适应现场人员习惯,系统设置一个参数列表界面,以表格形式分门别类显示系统所有监控参数。各个工段主要控制回路和监控参数如下:
(1) 磷酸和硫酸工段
· 控制回路:萃取矿浆流量和萃取硫酸流量比值控制;冲盘水流量单回路PID控制;
· 监控参数:萃取矿浆变频器、萃取硫酸变频器启停;硫酸过氧焙烧温度、酸池液位等;
(2) 转化和复肥工段
·控制回路:硫酸流量、氯化钾流量、磷酸流量三比值控制系统;中和混酸流量、中和氨流量比值控制系统;
·监控参数:硫酸变频器、氯化钾变频器、磷酸变频器启停;盐酸流量、水流量、混酸池液位、中和氨压力;
(3) 造粒工段
·控制回路:喷浆流量单回路PID控制A、B、C;温度控制单回路PID控制;
·监控参数:机头温度A、B、C;机尾温度A、B、C;成品料和返料皮带变频器启停;皮带物料重力、速度信号;电机转速。

    在对应的工段监控界面中,每一个控制回路有对应的PID操作面板,可以象操作常规仪表一样进行PID参数设定、手动/自动切换等;对于比值控制系统,可以方便地进行比值设定。比值控制系统比值断开/连接等功能。两台上位机互为热备份,在运行监控时可以分别运行在不同的界面,从而大大拓展运行人员监控视野。

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