α石膏粉生产线自动控制系统的设计与开发

摘要

工业石膏粉的处理应用符合国家可持续发展的产业政策，是利国利民的大事。处理后得到的主要是α型石膏粉和β型石膏粉。β型石膏粉的生产工艺相对简单，在国内外都已比较成熟。α石膏粉相对β石膏粉来说，生产工艺比较复杂，主要有干法和湿法两种方式。目前，在国内生产的α石膏粉基本都是通过干法生产方式获得，但此法得到的产物是一个混合物，产品性能指标不稳定。通过湿法生产的α型石膏粉，其可以在生产过程中控制晶型生长，获得强度达50～100Mpa的高强石膏。α型石膏粉广泛应用于新型建筑材料工业、陶瓷工业、精密仪器磨具工业等。但目前国内唯一一条通过湿法生产α型石膏粉的生产线也是山东金信新型建材有限公司从德国引进一条年产4万吨的α型高强度石膏湿法生产线。
　　 本文总体介绍了湿法生产α石膏粉的生产工艺，详细分析了料浆制备、转晶、烘干造粒、细磨选粉等工段的控制特点和控制要求，根据山东金正大生态工程股份有限公司的α石膏粉生产线的现场工况和控制要求，为整条生产线设计了一套符合现场工艺要求的集散控制系统，包括硬件的配置和软件的组态。进行了现场安装调试，并投入运行。
　　 整条系统采用的是ABB公司的IndustrialIT控制系统，配置了一个工程师站，四个操作员站和一个过程站，控制器选用的是一对冗余的AC800F控制器。硬件配置部分主要完成点号表的统计、模块选型和数量统计、柜面图和接线图设计等。系统采用一套上下位机一体化的编程软件CBF软件，编程主要完成项目树的建立，模块通道分配，控制程序的编写和监控画面的组态。
　　 根据各个工段的具体要求，采用了不同的控制策略。转晶工段是整条生产线的控制要点和难点，对其温度采用单回路PID进行控制;并且此工段的料浆流通管道非常容易造成堵塞，做了一套清洗水的自动控制程序。料浆制备过程中，料浆的密度有严格的要求，本部分我们采用双闭环的比值控制，以石膏粉的流量作为主流量，以水流量作为副流量，这样石膏粉和水都能得到稳定控制。投运后，对现场出现的问题进行总结，提取系统连续运行后各个控制量的实时数据，分析研究，对温度和压力的控制做出合理化建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 石膏粉特性介绍

1．2 α石膏粉生产工艺现状

1．3 石膏粉生产线控制现状

1．4 课题主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 石膏粉生产线工艺流程

2．1 石膏粉生产线工艺流程概述

2．2 α石膏粉生产线典型工段介绍

2．2．1 生粉供料工段

2．2．2 料浆制备工段

2．2．3 转晶工段

2．2．4 烘干造粒工段

2．2．5 细磨选粉工段

2．2．6 清洗水工段

2．3 本章小结

第三章 α石膏粉生产线集散控制系统设计

3．1 集散控制系统概述

3．2 石膏粉生产线整体控制方案确定

3．3 控制系统硬件设计

3．3．1 系统硬件配置

3．3．2 控制点的统计

3．3．3 模块选型与数量统计

3．3．4 DCS控制柜柜面图纸的设计

3．3．5 DCS控制柜接线图设计

3．4 控制系统软件设计

3．4．1 软件介绍

3．4．2 下位机编程

3．4．3 上位机编程

3．5 仿真调试

3．6 本章小结

第四章 典型环节控制介绍

4．1 清洗水自动控制环节

4．2 电机保护控制

4．3 计量皮带累计控制

4．4 料浆制备比值控制

4．5 离心干燥环节电加热器控制

4．6 转晶过程温度控制

4．7 本章小结

第五章 集散控制系统的现场投运及调试

5．1 中控室组网

5．2 通道测试及参数调整

5．3 调试过程遇到的问题总结

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 论文总结

6．2 课题研究展望

参考文献

致谢

附录