1简介
一座1920t/d国产化循环焙烧炉，在保证产品质量的前提下达到节约外资并使产能超过进口焙烧炉之目的。同样，其过程控制也由原霍尼威尔的UNIX集散控制系统改为北京西玛高科公司生产的CMT-300型DCS控制系统，其应用软件组态及控制系统的设计、安装、调试均由我公司自主完成。循环焙烧炉的工艺流程为将前道过滤工序输送来的湿氢氧化铝送人氢氧化铝储仓，储仓出口的螺旋给料机将湿料加人到一级文丘里干燥器，在此与来自预热系统的热烟气进行热交换，经热气流烘干后的干氢氧化铝进人第一级机械收尘器，再经电收尘器收下较细颗粒的氢氧化铝。收下的全部氢氧化铝经螺旋输送机、空气斜槽输送机、空气提升机送至螺旋分离器，分离后的干氢氧化铝进人二级文丘里预热器，脱去部分结晶水、经二级旋风分离器分离后的氢氧化铝进人焙烧炉，完成由再循环分离器、返料槽组成的循环焙烧系统循环焙烧。焙烧后经分离的氧化铝进人一级冷却器与空气进行间接换热，再进入二级冷却器与冷却水进行间接换热，冷却后的氧化铝经出料阀、皮带输送机进人料仓。
1系统结构及功能
1.1系统结构
DCS系统主要由1台工程师站，2台操作员站，2台服务器，1个I/O站和以太网，网络分为系统网络(CTNET)和控制网络(CMNET)两部分，体系结构见图14个HUB组成100MB以工程师站和操作员站选用DELL机，主频PIV1.3GHz;内存128MB;硬盘500GB，并配有3个FB006型触膜式专用键盘，EPSONLQ1600K,HP1125C打印机各一台。服务器选用DELL机，主频PIV2.13GHz;内存128MB;硬盘146GB,I/O站选用CMT-300型机，由2个互为热备用的主控单元，12个电源模块，40个AI,AO,DI,DO模块，1个冷端补偿模块，2个终端匹配器组成。考虑大电流风机启动对AI信号的干扰，我们选用了20个WS1562型隔离端子，安装于主控室电源柜中。
系统网络集线器选用DUNKDEF-908DX型，共计4个。
1.2功能
工程师站主要完成对系统软件的组态、编译及下装，并执行对系统运行的监视。
² 操作员站具有:
(1)通过全汉化的中文友好界面及动画的设备运行状态，实时监控系统运行状况。本系统提供1个主画面、7个子系统画面、8个操作画面、2个数据显示画面、1个报表显示画面、及历史曲线设备日志、操作日志等30余幅。
(2)完备的报警管理功能。工艺、设备过程报警信号可通过操作员站声屏报警，AI信号根据工艺要求设置成上、下限报警，DI信号中故障信号亦提供报警，实时提醒操作员进行必要的处理。同时本系统对自身的网络、硬件故障提供报警功能，并提供DCS系统网络、设备状态图。
(3)事故追忆功能。对于工艺设备运行中出现的故障可实时调出历史曲线、操作日志、设备日志，便于分析。
(4)打印功能。本系统定时打印班、日报，并任意打印屏幕所有数据、图形、曲线，为生产计划、质量分析及产品、能耗考核提供必要的依据。
服务器主要完成控制软件由工程师站向I/O站的下装，实时数据、历史数据、操作记录、日志记录的存储，报表数据的计算，并保证操作数据的一致性。
² I/O站主要完成:
(1)环路控制。包括鼓风机出口温度控制，炉膛差压控制，两个回转阀单回路控制及炉顶温度控制中温度调节PID与辅助风机和重油阀优化算法温度控制。
(2)逻辑控制:通过梯形图组态，完成系统顺序控制、联锁/解锁电机开停等控制。
(3)数据采集。通过DI,AI模块完成所有控制系统所需开人、模人量的采集。
(4)信号输出。1/O站主控单元运算后发出的指令通过DO,AO模块输出到控制现场设备。
(5)掉电保护。组态软件固化在主控单元的半导体盘中，实时数据存储于带掉电保护的SRAM中，可满足系统可靠性、安全性、实时性的要求。系统的可靠性及开放性高。本系统采用互为热备的双服务器、双主控单元、双网线，使系统运行的可靠性大大提高。同时由于系统采用开放式的WindowsNT操作系统，可通过网关与厂内局域网相联进行数据交换，为将来加入公司管理网打下坚实基础。
2主要工艺参量的检测与控制
2.1工艺参量的检测
压力、差压检测点共计38个，其中焙烧炉及烟道的正压系统采用仪表进行可靠检测，克服了引压堵塞现象。流量检测点共计31个，其中根据焙烧炉送风系统工艺流程的要求，流量检测均采用压力损失极小的牛巴流量计完成;对粘度较大的重油测量则采用奈士德的质量流量计实现;对蒸汽流量选用涡街流量计;而水的计量则选用电磁流量计。另外，物位检测采用缆式雷达物位计，二级旋风器出口氧量选用进口的氧化锆分析仪表，烟气浓度的浓度分析仪，温度测量主要采用热电偶、热电阻，成品氧化铝的计量则用的电子皮带秤、电子冲板秤。主燃烧器3套及点化和火焰检测，辅助燃烧器二套点火及火焰检测等。
2.2逻辑控制
用DCS对现场设备进行逻辑控制，以076风机(输送和密封槽空气鼓风机)开停控制为例，既要考虑电机控制原理，又要考虑受控设备的功率。因此，我们首先为电器设计提资，使其将接触器电器控制电路加人中间继电器(其受控于DCS系统I/O站DO模块上的继电器)，以满足DO模块上继电器的要求(I<-8A)。逻辑控制采用梯形图方式组态，应用中需要用到“遥控”、“故障”、“运行”信号，我们通过1/O站将这些DI量引人DCS系统。当操作人员在控制面板上按下“启动”键时，系统在满足“遥控”置1,“故障”置。条件(联锁条件以后讨论，在此忽略)的基础上使DO模块相应点继电器接点闭合。考虑到电机在规定时间内电机未启动情况，在梯形图中引人了“时间继电器”，当DO信号输出且在时间常数内无“运行”信号反馈，则DCS停止输出。
2.3调节功能
DCS系统中的过程控制是通过组态软件功能块实现的。本系统较复杂的是炉顶温度控制，有两种控制方式(见图3方式开关)，其中一种的基本原理是:设定生产负荷，控制给料螺旋电机，由变频风机076风机梯形图组态和重油调节阀FV150与炉顶温度控制组成算法调节回路控制炉顶温度;另一种是根据设定的炉顶温度控制给料螺旋电机，由变频风机072和重油调节阀FV150与生产负荷组成的优化算法调节实现对给定生产负荷的控制。两种控制的关键点都在于根据最佳的风油比系数FY150A值优化算法计算出最佳比值，调节072风机频率和FV150油阀，使整个系统达到最大限度地用风和最小程度地用油，且使系统处于最佳运行状态。
3两种控制系统的比较
3.1控制系统
进口炉控制系统采用的是霍尼威尔公司的UNIX集散系统，不利于与厂内局域网特别是Internet网联接，难于实现数据共享。
国产炉控制系统采用的是北京西玛高科公司生产的CMT-300型DCS控制系统，由于使用的是WindosNT操作系统，故易于与厂内局域网及Internet网联接，实现数据共享。
3.2操作界面
进口炉操作系统为纯英文界面且只用两种颜色表示设备运行状态，因而对操作人员英文水平要求较高，操作难度加大。
国产炉操作系统为纯中文界面且用多种颜色及动画表示设备运行状态，操作工人经短期培训即能掌握这种友好界面的操作系统。
3.3监视系统
国产炉控制系统在主控室内安装了34英寸的监视器，可对12个生产关键部位进行监视，操作更直观、便捷。
3.4控制范围
国产炉控制不仅包含对主工艺流程(进口炉控制系统仅限于此)的控制，而且将出料系统(皮带至料仓段)的控制融人主流程控制系统中，减少了现场操作的人力资源。
3.5联锁/解锁
由于进口炉无设备解锁功能，使最初系统单机调试难度加大，系统运行时由于上一级设备故障导致后续设备停止运行，难以恢复、影响生产。国产系统设有软解锁功能，将40余个联锁分组，通过计算机12个按键(密码)完成软解锁，使最初系统调试难度降低。当系统运行出现故障时，可使故障设备的后续设备解锁，使之继续运行，压低负荷，保持生产，为设备维修提供宝贵的时间。
3.6抗干扰能力
进口炉由于系统的接线方式为现场信号线按分类进9个BC箱(模/数转换),BC箱通信线接人主控室CMT-3000控制柜。由于BC箱放在现场，与控制柜距离较长且通信线抗干扰能力差，故风机启动时经常对通信线产生干扰导致停炉，每年由此造成的停炉时间总计不少于20天。
国产炉系统由于将现场信号线直接接人I/O站，部分重要信号采用先接人WS1562隔离端子柜(在主控室内)再接入I/O站的方法，从而避免因风机启动对通信线产生的干扰，能保证控制系统运行的可靠性。