８０ｍ全自動(dòng)天然氣隧道窯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要本文就80m全自動(dòng)天然氣隧道窯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了剖析。重點(diǎn)介紹了窯車(chē)自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、溫度壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)、Fame view集控軟件功能、PLC控制。對(duì)上位機(jī)、下位機(jī)的通訊結(jié)構(gòu)與功能原理也作了詳盡的闡述。

關(guān)鍵詞監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)循環(huán)，集控軟件，通訊過(guò)程

1引言

隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)保措施的加強(qiáng)，越來(lái)越多的煤燒隧道窯面臨著改造和淘汰的可能，筆者所在公司利用國(guó)家西氣東輸?shù)钠鯔C(jī)，將一條80m長(zhǎng)的原煤燒成隧道窯改造成一條80m長(zhǎng)的天然氣燒成隧道窯。這種清潔能源燒成窯爐不僅產(chǎn)量高、質(zhì)量好而且因燒成制度（溫度、壓力、氣氛）穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境無(wú)污染、熱利用率高、斷面溫度均勻、對(duì)制品可進(jìn)行快速燒成而被廣泛使用在日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷上，它的機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，監(jiān)控水平也較以前的窯爐有大幅度提高。本文就80m全自動(dòng)天然氣隧道窯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較全面的剖析。

2窯爐結(jié)構(gòu)

窯爐長(zhǎng)度為80m，共分40節(jié)，每節(jié)為2m。其中1～14節(jié)為預(yù)熱帶，15～30節(jié)為燒成帶，31～40節(jié)為冷卻帶。在預(yù)熱帶共裝有熱電偶4支，燒成帶共裝有熱電偶11支，冷卻帶3支。預(yù)熱帶共裝有燒嘴8只，燒成帶共裝有燒嘴88只，各燒嘴位置相對(duì)錯(cuò)開(kāi)。整個(gè)窯爐對(duì)燒成帶88只燒嘴進(jìn)行自動(dòng)控制，由11支熱電偶檢測(cè)窯內(nèi)溫度，并作為控制該段窯爐溫度控制端的輸入?yún)?shù)，通過(guò)執(zhí)行器來(lái)控制該段進(jìn)入燒嘴的助燃風(fēng)量，助燃風(fēng)通過(guò)空/燃比例閥進(jìn)行燃?xì)饬康目刂茝亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)該段窯爐溫度的自動(dòng)控制。冷卻帶用3支熱電偶的信號(hào)作為該段溫度顯示的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)急冷風(fēng)和冷卻風(fēng)的大小。分別在窯頭的排煙總管處、急冷風(fēng)處、助燃風(fēng)總管上設(shè)置壓力表來(lái)控制排煙風(fēng)機(jī)變頻器、急冷風(fēng)機(jī)變頻器、助燃風(fēng)機(jī)變頻器。各燒嘴、熱電偶、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管窯爐的結(jié)構(gòu)位置見(jiàn)圖1。

窯爐參數(shù)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及窯自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)如表1～3所示。

3監(jiān)控系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成

硬件包括上位機(jī)、下位機(jī)、通訊控制器，見(jiàn)圖2。

3.1.1硬件功能

上位機(jī)與通訊控制模塊組成控制站，控制站的主要功能是完成控制站與外部設(shè)備之間的雙向通訊，為生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)提供多種形式的記錄、顯示、打印。有豐富的人機(jī)界面和軟件資源。它包括控制回路定義、畫(huà)面組態(tài)、流程圖繪制、報(bào)表設(shè)置、報(bào)警設(shè)置。程序可以用C++編寫(xiě)，專(zhuān)用的監(jiān)控程序在WINDOWS操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

上位機(jī)的主要功能是顯示、記錄、打印生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)參數(shù)和熱工參數(shù)，保存系統(tǒng)參數(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)安全，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)提示，修改下位機(jī)的程序和有關(guān)參數(shù)設(shè)定，與下位機(jī)保持通訊。

下位機(jī)的主要功能是對(duì)窯爐運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，并向上位機(jī)作出報(bào)告、發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

3.1.2硬件通訊連接

它提供電隔離的RS485通信接口，與上位機(jī)組成控制網(wǎng)絡(luò)。通信距離達(dá)1200m。

(1) 上位機(jī)與集成儀表通訊需外接RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口。為保證通信質(zhì)量建議采用雙絞線，終端安裝匹配電阻（R120Ω1/4w）；

（2） 上位機(jī)與PLC通訊需SC-09專(zhuān)用電纜；

（3） 上位機(jī)與變頻器通訊則需要用屏蔽線；

（4） 上位機(jī)運(yùn)用專(zhuān)用監(jiān)控軟件，檢查、修改儀表中的各種參數(shù)，儀表前的各種按鍵功能都可以由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)；

（5） 儀表與上位機(jī)的通信為被動(dòng)方式，即儀表不會(huì)主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，必須由上位機(jī)向集成儀表發(fā)出讀、寫(xiě)命令，儀表才會(huì)作相應(yīng)的響應(yīng)。儀表應(yīng)設(shè)置好相應(yīng)的通訊地址，上位機(jī)才能識(shí)別地址不同的儀表；

（6） 集成儀表可使用AIDCS應(yīng)用軟件，此軟件與用C++編寫(xiě)的程序可在中文WINDOWS98/ME/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

由通訊模塊與上位機(jī)、AI-708M、NE600集成儀表、PLC控制器、變頻器組成的主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)，由上位機(jī)與從機(jī)進(jìn)行通訊。從機(jī)最多可達(dá)127臺(tái)。多機(jī)通訊部分如圖3所示。

3.1.3 硬件控制原理

（1） 主機(jī)與從機(jī)的通訊過(guò)程：

1) 主機(jī)發(fā)出從機(jī)地址，進(jìn)入接收狀態(tài)，接收從機(jī)應(yīng)答信號(hào)(即相應(yīng)從機(jī)的地址信息)；

2) 所有的從機(jī)均接收主機(jī)發(fā)出的地址信息，且與本機(jī)地址進(jìn)行比較，當(dāng)接收到的地址信息與本機(jī)地址相符時(shí)，表示該機(jī)被選中，再將該機(jī)信息發(fā)給主機(jī)(執(zhí)行CLR SM2指令，使SM2為0)，方便主機(jī)隨后發(fā)出的信息能接收。對(duì)于未被選中的從機(jī)，因SM2仍為1，因此不能接收主機(jī)發(fā)出的指令；

3) 主機(jī)接收到從機(jī)應(yīng)答信號(hào)，發(fā)出指令信息；

4) 從機(jī)正確接收主機(jī)指令信息后，發(fā)出應(yīng)答信號(hào)給主機(jī)，主-從機(jī)通訊過(guò)程結(jié)束。

（2） 從機(jī)與主機(jī)通訊過(guò)程

1) 發(fā)送前從機(jī)先檢測(cè)TXD引腳，如果為高電平，則表明沒(méi)有其它從機(jī)給主機(jī)發(fā)送信息，主機(jī)的RXD引腳處于空閑狀態(tài)；

2) 從機(jī)確認(rèn)主機(jī)的RXD引腳處于空閑狀態(tài)后，發(fā)出地址信息到主機(jī)；

3) 從機(jī)接收到主機(jī)應(yīng)答信號(hào)后，發(fā)出數(shù)據(jù)給主機(jī)，然后令從機(jī)SM2為0，以便接收主機(jī)正確信號(hào)；

4) 主機(jī)正確接收后，再發(fā)接收正確信號(hào)給從機(jī)；

5) 從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的“接收正確”信號(hào)后，表明數(shù)據(jù)通訊結(jié)束。

3.2 軟件組成

軟件由Fameview集成控制、PLC程序、集成儀表專(zhuān)用程序等組成。

3.2.1軟件功能

80m全自動(dòng)隧道窯監(jiān)控軟件主要采用集成控制軟件Fameview，具有集成PLC程序、集成儀表專(zhuān)用程序的功能。它主要有三大部分：主程序、中斷程序和PLC、集成儀表應(yīng)用程序。主程序、中斷程序流程方框圖見(jiàn)圖4、圖5。

3.2.2軟件要求

(1) 用戶組直觀，操作簡(jiǎn)便，全中文顯示，菜單加鍵盤(pán)操作；

(2) 高可靠性結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)有冗余設(shè)計(jì)，以避免局部失效而導(dǎo)致整體失效，使系統(tǒng)發(fā)生混亂；

(3) 所有的軟件都能在WINDOWS下運(yùn)行，確保軟件不發(fā)生沖突。

3.2.3軟件控制運(yùn)用

Fameview開(kāi)發(fā)中以windowsNT為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，全部代碼采用VC++進(jìn)行編寫(xiě)，并自然過(guò)渡到windows2000/XP平臺(tái)，所以是純32位代碼，多任務(wù)系統(tǒng)。它保證了系統(tǒng)內(nèi)核的先進(jìn)性和穩(wěn)定性，無(wú)內(nèi)存泄露，能長(zhǎng)期運(yùn)行，被譽(yù)為“不會(huì)死”的組態(tài)軟件。

Fameview一直把可編程控制器（PLC）作為適合對(duì)象定位于自動(dòng)化控制應(yīng)用中，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了設(shè)備數(shù)據(jù)表，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理，多線程同時(shí)處理多個(gè)通訊設(shè)備，通訊速度和穩(wěn)定性好。

Fameview功能強(qiáng)大，除提供通訊、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)等功能外，還提供了實(shí)用數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用、數(shù)據(jù)服務(wù)、報(bào)表、報(bào)警記錄、用戶編程等增強(qiáng)功能，許多棘手的問(wèn)題都能迎刃而解。

（1） 設(shè)備通訊

通訊驅(qū)動(dòng)程序指Fameview與設(shè)備進(jìn)行通訊并讀寫(xiě)設(shè)備數(shù)據(jù)的程序，是監(jiān)控系統(tǒng)最基本、最底層的功能；根據(jù)連接設(shè)備的不同，可分為PLC驅(qū)動(dòng)、儀表驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)；根據(jù)通訊連接方式不同可分為串口驅(qū)動(dòng)、以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)、GPRS驅(qū)動(dòng)、總線驅(qū)動(dòng)等。

（2） 驅(qū)動(dòng)安裝

利用Fameview可以方便地安裝儀表、PLC、變頻器的驅(qū)動(dòng)程序，只要在安裝驅(qū)動(dòng)菜單下選擇不同的公司儀表、PLC、變頻器的型號(hào)，按照畫(huà)面提示逐步安裝即可。

（3） 設(shè)備數(shù)據(jù)表

Fameview中設(shè)置了內(nèi)存緩沖區(qū)，用來(lái)存放與外部控制設(shè)備通訊的數(shù)據(jù)，通過(guò)通訊驅(qū)動(dòng)進(jìn)行刷新和輸出，運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)需要的過(guò)程數(shù)據(jù)可從設(shè)備數(shù)據(jù)表中取得。

（4） 運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)

Fameview監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)通訊驅(qū)動(dòng)，把外部控制設(shè)備中成批的數(shù)據(jù)映象到設(shè)備數(shù)據(jù)表中，但成批數(shù)據(jù)無(wú)法直接使用，所以系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種變量，以各種方式來(lái)訪問(wèn)設(shè)備數(shù)據(jù)表；運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)是控制系統(tǒng)的中心樞紐，運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種變量供其他程序使用，如畫(huà)面、報(bào)警、報(bào)表等。

運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)是一種面向?qū)ο蟮摹⒔Y(jié)構(gòu)化的、組態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，仿真和模擬為一臺(tái)超級(jí)控制設(shè)備，有各種數(shù)據(jù)和功能模塊，具有模擬輸入變量、模擬輸出變量、模擬輸入/輸出變量、開(kāi)關(guān)輸入變量、開(kāi)關(guān)輸出變量、開(kāi)關(guān)輸入/輸出變量等六種變量與設(shè)備數(shù)據(jù)表進(jìn)行各種方式的數(shù)據(jù)交換，用來(lái)讀寫(xiě)、修改設(shè)備數(shù)據(jù)值和位狀態(tài)。

（5） 擴(kuò)展運(yùn)用

1） Fameview提供了功能強(qiáng)大的報(bào)警功能，如果某變量不在其規(guī)定的范圍內(nèi)，則可以通過(guò)各種方式進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)還提供了報(bào)警查看和報(bào)警管理功能。

2） 歷史數(shù)據(jù)

系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源為Fameview docdata source，系統(tǒng)數(shù)據(jù)源類(lèi)型為Access或SQL Server。在查詢歷史數(shù)據(jù)時(shí)，可以由Fameview提供的歷史數(shù)據(jù)曲線查詢，方便數(shù)據(jù)比較。

3） 實(shí)時(shí)報(bào)表

Fameview系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)報(bào)表打印功能，可以打印/瀏覽運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)顯示某變量的當(dāng)前值。

4在全自動(dòng)循環(huán)中的監(jiān)控

4.1 自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)中監(jiān)控的運(yùn)用

自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)步進(jìn)機(jī)、窯頭托車(chē)、窯體頂桿機(jī)、窯尾托車(chē)等組成。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)半成品到成品的全自動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程。系統(tǒng)要完成半成品進(jìn)窯、成品出窯等工序。窯頭自動(dòng)運(yùn)行要完成以下動(dòng)作：勾車(chē)機(jī)將步進(jìn)機(jī)送來(lái)的窯車(chē)勾至托車(chē)、托車(chē)解剎、托車(chē)運(yùn)行、定位、剎車(chē)、勾車(chē)機(jī)將窯車(chē)送至窯體軌道、再返回自動(dòng)循環(huán)軌道等待。窯尾自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程正好相反，它將窯車(chē)從窯體軌道勾至托車(chē)并送至自動(dòng)循環(huán)軌道，再返回窯體軌道等待。確保其動(dòng)作的過(guò)程準(zhǔn)確無(wú)誤，保護(hù)措施得當(dāng)。因此傳動(dòng)系統(tǒng)選用PLC編程控制器，使得控制靈活，維修方便。

4.2 主控制監(jiān)控系統(tǒng)

主控制監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控窯爐上所有風(fēng)機(jī)的啟、停；窯車(chē)的全自動(dòng)循環(huán)啟、停；燃?xì)饪傞y的啟、停；報(bào)警電路的啟、停并能對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)鎖。

（1） 運(yùn)用在主控系統(tǒng)中的 FX2N－64 PLC 可編程控制器負(fù)責(zé)對(duì)全窯的風(fēng)機(jī)、燃?xì)狻?bào)警電路進(jìn)行控制（原理圖見(jiàn)圖6）。全自動(dòng)隧道窯主控制部分要完成以下工作：

1） 完成窯爐上所有風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止；

2） 完成窯爐的風(fēng)機(jī)過(guò)載報(bào)警、燃?xì)猱惓?bào)警、變頻器異常報(bào)警、溫度異常報(bào)警、助燃?jí)毫Ξ惓?bào)警；

3） 對(duì)有備用風(fēng)機(jī)的電路進(jìn)行互鎖、對(duì)主燃?xì)怆姶砰y進(jìn)行聯(lián)鎖程序控制。

（2） I/O輸入輸出接口的分配

1） 輸入接口：SB1～26為各種風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停止按鈕，分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0～31，X32～37為各報(bào)警電路輸入；

2） 輸出接口：編程器輸出口Y0～17分別對(duì)應(yīng)控制各風(fēng)機(jī)電路部分、輸出口Y20對(duì)應(yīng)控制電磁總閥， Y22～23對(duì)應(yīng)控制各種報(bào)警電路部分。

（3） 主控制系統(tǒng)的要求

1） 所有的風(fēng)機(jī)電機(jī)不能超載，溫度、壓力不能超限，否則報(bào)警；

2） 所有的變頻器無(wú)異常，否則報(bào)警；

3） 燃?xì)饪傠姶砰y與排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，必須在排煙風(fēng)機(jī)和助燃風(fēng)機(jī)全部啟動(dòng)后，才能開(kāi)啟燃?xì)饪傞y；

4） 運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)必須互鎖，防止誤操作；

5） 窯頭排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)都使用變頻器起動(dòng)開(kāi)關(guān)加以控制；

6）在總空氣開(kāi)關(guān)中另加入脫扣按鈕作為總電源的緊急關(guān)閉按鈕。

4.3 在窯頭控制中的運(yùn)用

用 FX1N-60 PLC 可編程控制器，對(duì)窯頭自動(dòng)進(jìn)窯進(jìn)行控制（電路原理圖見(jiàn)圖7）。

（1） 窯頭控制系統(tǒng)中能完成以下工作：

1） 能進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)的切換；

2） 完成進(jìn)窯托車(chē)的前進(jìn)、后退、定位剎車(chē)、解剎和勾車(chē)機(jī)的前進(jìn)、后退；

3） 完成對(duì)自動(dòng)回車(chē)線和備用回車(chē)線進(jìn)行識(shí)別；

4） 完成頂桿機(jī)的前進(jìn)、后退以及與窯尾電路的聯(lián)鎖，保證窯車(chē)進(jìn)車(chē)的安全。

（2） I/O輸入輸出接口的分配

1） 輸入接口：SB1為自動(dòng)、手動(dòng)切換，SB2～13為各種電機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)、后退按鈕，分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0，X1～13，X14～24為各限位行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)的輸入；

2）輸出接口：Y0～14輸出為各電機(jī)和油泵電磁閥控制電路。Y15～16為備用電磁閥電路，Y20～26為各機(jī)械工作指示。

4.4 在窯尾控制中的運(yùn)用

用FX1N-40 PLC 可編程控制器，對(duì)窯尾窯車(chē)出窯電路進(jìn)行控制（電路原理見(jiàn)圖8）。

（1） 出窯控制系統(tǒng)中完成以下工作：

1） 能進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)的切換；

2） 完成出窯托車(chē)的前進(jìn)、后退、定位剎車(chē)、解剎和勾車(chē)機(jī)的前進(jìn)、后退；

3） 完成對(duì)自動(dòng)回車(chē)線和備用回車(chē)線進(jìn)行識(shí)別；

4） 與窯頭電路的聯(lián)鎖，保證窯車(chē)進(jìn)車(chē)的安全。

（2） I/O輸入輸出接口的分配

1） 輸入接口：SB1為自動(dòng)、手動(dòng)切換，SB2～8為各種電機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)、后退按鈕，回車(chē)線備用道分別對(duì)應(yīng)編程器輸入口中的X0，X1～7，X8～21為各限位行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)的輸入；

2） 輸出接口：Y0為與窯頭聯(lián)鎖，Y1～6輸出為各電機(jī)和油泵電磁閥控制電路。Y14～16為托車(chē)、勾車(chē)、定位機(jī)指示電路。

5溫度控制系統(tǒng)中的監(jiān)控

燃燒系統(tǒng)由燃?xì)狻⒅硷L(fēng)、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、燒嘴等組成。其中由調(diào)節(jié)器、熱電偶、執(zhí)行器、集成儀表等組成溫度控制回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)窯爐溫度的全面控制。

（1） 系統(tǒng)要求：窯內(nèi)截面的溫度均勻，上下溫差小。避免局部溫度過(guò)高，使釉面提前封閉，造成氧化、還原不徹底；

（2） 系統(tǒng)在還原區(qū)域?yàn)椴煌耆紵鹧鏋檫€原焰，在氧化區(qū)域要完全充分燃燒；

（3） 系統(tǒng)在整個(gè)燃燒區(qū)域的溫度可調(diào)，并且調(diào)溫迅速，溫度擺動(dòng)小。

本系統(tǒng)溫度檢測(cè)點(diǎn)共有18個(gè)，N型熱電偶7個(gè)，分別安裝在3、8、11、13、28、33、36單元的窯頂上。S型熱電偶11支，分別安裝在15、17～26單元的窯頂上。在整個(gè)燒成帶，幾乎每節(jié)都安裝S型熱電偶作為溫度調(diào)節(jié)單元的信號(hào)輸入，由熱電偶檢測(cè)窯內(nèi)該溫度段的熱電信號(hào)。通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線送至AI708M型集成儀表，在集成儀表內(nèi)完成溫度變送、A/D、D/A、數(shù)碼顯示、數(shù)碼設(shè)定、光電隔離、信號(hào)輸出等功能。溫度控制系統(tǒng)帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥體的角度以控制助燃的流量（原理圖見(jiàn)圖9），與助燃風(fēng)相配套的空/燃比例閥改變?nèi)細(xì)膺M(jìn)入燒嘴量的大小，從而控制該段窯爐的溫度。選用空/燃比例閥是為了保證系統(tǒng)在投入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)燒嘴火焰的還原性質(zhì)不變。

6壓力控制系統(tǒng)中的監(jiān)控

壓力系統(tǒng)由排煙風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)、燃?xì)鈮毫Φ冉M成，確保窯風(fēng)壓力在正常燃燒時(shí)的穩(wěn)定。

（1） 排煙區(qū)域要處于大負(fù)壓，還原區(qū)域處于小負(fù)壓，急冷區(qū)處于小負(fù)壓或零壓，燃?xì)鈮毫υ?000～4000kPa之間；

（2） 系統(tǒng)在窯內(nèi)設(shè)立3個(gè)壓力測(cè)量控制點(diǎn)、2個(gè)壓力測(cè)量顯示點(diǎn)，燃?xì)饪偣苌显O(shè)立2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)線將壓力傳感器的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后送入集成儀表，在集成儀表內(nèi)完成溫度變送、A/D、D/A、數(shù)碼顯示、數(shù)碼設(shè)定、光電隔離、信號(hào)輸出等功能。用此信號(hào)來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速和燃?xì)饪傞y的開(kāi)關(guān)。

所有的儀表采用AI708M、NE600系列集成儀表。

7事故報(bào)警中的監(jiān)控

（1） 當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警：

1） 燃?xì)鈮毫Α⒅級(jí)毫Α⒏G內(nèi)負(fù)壓不正常；

2） 風(fēng)機(jī)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器發(fā)生故障；

3） 托車(chē)超出運(yùn)行區(qū)域，窯頭窯尾不能聯(lián)動(dòng)；

4） 某段溫度超限時(shí)。

（2） 報(bào)警處理：

當(dāng)窯爐溫度、燃?xì)鈮毫ΑL(fēng)機(jī)壓力超過(guò)設(shè)定的上、下限值、自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障、電機(jī)過(guò)載等情況發(fā)生時(shí)，監(jiān)控報(bào)警立即發(fā)出聲光報(bào)警，并切斷相應(yīng)的電源電路，同時(shí)在控制儀表面板上發(fā)出相應(yīng)故障顯示燈，提示值班人員及時(shí)排除以快速地恢復(fù)窯爐系統(tǒng)的正常工作。

天然氣是一種熱值較高的無(wú)污染燃料，它具有很低的燃點(diǎn)，產(chǎn)生故障時(shí)處理不及時(shí)很容易發(fā)生事故。因此在天然氣管路安全控制上設(shè)有許多自動(dòng)控制系統(tǒng)。只有當(dāng)排煙風(fēng)機(jī)正常、助燃風(fēng)機(jī)正常、主燃?xì)夤艿缐毫φ！⒆詣?dòng)循環(huán)系統(tǒng)正常、燒嘴點(diǎn)火都正常時(shí)(見(jiàn)圖10)，燃?xì)饪傞y才能打開(kāi)，進(jìn)行正常供氣，確保其安全工作。窯爐正常工作時(shí)，天然氣總管上的變送器將液化氣壓力信號(hào)傳送給壓力表，當(dāng)減壓閥損壞或燃料發(fā)生泄漏并產(chǎn)生的壓降超過(guò)設(shè)定的上、下限值時(shí)，與壓力表聯(lián)鎖狀態(tài)的電磁閥立即切斷燃料供應(yīng)，并發(fā)出聲、光報(bào)警，同時(shí)從Fameview控制屏幕上也能直觀地觀察到故障情況，以便排除故障。

8施工要求

（1） 上位機(jī)需外接RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口。為保證通信質(zhì)量，建議采用雙絞線，終端安裝匹配電阻（R120Ω1/4w）；

（2） 上位機(jī)運(yùn)用專(zhuān)用監(jiān)控軟件，檢查、修改儀表中的各種參數(shù)。儀表前的各種按鍵功能都可以由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)；

（3） 儀表采用先進(jìn)的專(zhuān)家模糊PID自適應(yīng)算法。儀表應(yīng)設(shè)置好相應(yīng)的通訊地址，上位機(jī)才能識(shí)別地址不同的儀表；

（4） PLC可以運(yùn)用SWOPC-FXGP/WIN-C軟件，自帶SC-09長(zhǎng)專(zhuān)用通訊電纜，集成儀表可使用AIDCS應(yīng)用軟件。兩種軟件與用C++語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，可運(yùn)行在中文WINDOWS2000/NT/XP等操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

9結(jié) 束 語(yǔ)

該監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合天然氣隧道窯的工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理，能夠?qū)φ麄€(gè)窯爐的系統(tǒng)參數(shù)作全面的監(jiān)控，可以顯示溫度設(shè)定界面、風(fēng)機(jī)、燒嘴工況界面、窯內(nèi)壓力工況界面、溫度壓力直方圖、溫度壓力曲線、溫度、壓力、故障報(bào)警的歷史記錄、窯車(chē)車(chē)位圖等。它還采用了先進(jìn)的專(zhuān)家模糊PID自適控制原理。在總結(jié)人工操作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)。保證了窯爐燒成制度的穩(wěn)定，節(jié)約了能源，同時(shí)也大大提高了窯爐的自動(dòng)化程度，投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)穩(wěn)定，故障極少。

工程完工后運(yùn)行至今，各項(xiàng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，燒制的產(chǎn)品符合國(guó)家日用細(xì)瓷標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品合格率為99.4%。日進(jìn)產(chǎn)品達(dá)6萬(wàn)件，耗氣量為4500Nm3，單位能耗僅為8873.75kJ/kg瓷。與改造前的原煤燒成相比，節(jié)約能耗27%以上。由于燃燒系統(tǒng)中采用了空/燃比例閥，改變?nèi)細(xì)饬康耐瑫r(shí)也按比例改變了進(jìn)入燒嘴中的助燃風(fēng)，保證了空/燃比例的穩(wěn)定，從而保證了火焰的強(qiáng)還原氣氛，使燒成的產(chǎn)品色澤一致，避免了產(chǎn)品發(fā)黃、起泡現(xiàn)象的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

1 宋 瑞.現(xiàn)代陶瓷窯爐[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996

2 廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

3 潘永雄主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2002

4 梁善良.PLC在液化氣輥道窯上的運(yùn)用[J].山東陶瓷，2004，5

5 左國(guó)慶.DCS在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用[J].煉油化工自動(dòng)化，1993，1

6 陳立定，吳玉香，蘇開(kāi)才.電氣控制與可編程控制器[M].華南理工大學(xué)出版社，2001

7 內(nèi)部資料.Fameview集成控制說(shuō)明書(shū)，2005