（机械工程专业论文）碳素阴极中碎、筛分及磨粉工艺控制系统开发.pdf

| j_1 j1。 j-l、j-，、 ad i s s e r t a t i o ni nm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g l i l ll li lli l lii l l li iu l y 18 4 17 6 6 t h ec a r b o n n e g a t i v ee l e c t r o d ei n t e r m e d i a t e g r i n d i n g ，s i e v i n ga n dm i l lp o w d e rt e c h n i c s c o n t r o ls y s t e md e v e l o p s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n g l e i n o r t e a s t e mu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 ，rl j ，t j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期：年月日 导师签名： 签字日期： 屯 寸 乞 ， ， i 一 一 k口r - _ 东北大学硕士学位论文摘要 碳素阴极中碎、筛分及磨粉工艺控制系统开发 摘要 随着我国铝电解生产的快速发展，对碳素阴极制品的需求不断增加。中铝贵州分公 司八十年代从日本引进的铝电解阴极制品生产线，已不能满足目前生产发展的需要，急 需扩大生产产能。原系统使用的是早期技术，采用常规显示仪表和模拟屏显示现场的设 备状态和工艺参数，功能简单，数据信息量少，不能全面地反映工艺流程和现场设备的 情况；导致现场操作人员不能及时、准确、全面地了解生产过程和设备运行状况，及时 发现并处理生产中出现的问题和设备故障。 ， 在碳素阴极制品生产过程中，中碎、筛分及磨粉系统是其非常关键的工序之一，其 运行状况直接影响碳素阴极制品生产的产量和质量。在对原系统进行充分调研，消化吸 收的基础上，通过对大量文献的分析、综合，在碳素阴极中碎、筛分及磨粉系统的开发 中，结合自控领域的发展动态，采用国际先进的控制技术和设计理念，完善人机界面， 丰富工艺流程信息，提高系统可靠性。本文详细介绍了采用两套a l l e nb r a d l e ys l c 5 0 5 系列p l c 作为控制核心，分别控制碳素阴极中碎、筛分及磨粉系统，针对工艺控制要求， 开发适应生产需求的控制系统。同时，采用功能强大的i n t e l l u t i o n 公司礤组态软件开 发上位机监控系统。p l c 之间，上位机和现场p l c 通过以太网组成控制和监控网络。由 于设计过程中很好地结合用户的实际需求和先进的控制技术，系统具有操作方便、运行 稳定、控制效果良好和易维护的优点。 论文主要研究了以下内容： ( 1 ) 应用目前国际上流行的先进控制技术和设计理念，用p l c 分散控制，计算机集 中监控操作的控制方式； ( 2 ) 应用以太网技术实现了分散的p l c 之间的信息共享； ( 3 ) 应用i f 组态软件开发生产过程监控系统； ( 4 ) 开发针对雷蒙磨控制的应用控制软件； ( 5 ) 应用r i o 远程链路控制技术，实现系统的远程控制； ( 6 ) 应用软件技术编程实现各种工艺控制路径的安全切换。 关键词：p l c ：磨粉控制；r i o ；集散控制；以太网 - i i - 一 t t 一 专 ， 东北大学硕士学位论文 a b s t r a e t d e v e l o p m e n t o fc o n t r o ls y s t e mo fi n t e r m e d i a t eg r i n d i n g ，s i e v i n g a n dp u l v e r i z i n gp r o c e s si nc a t h o d ec a r b o np r o d u c t i o n a bs t r a c t w i 廿1t h ef a s td e v e l o p m e n to fc h i n a se l e c t r o l y t i ca l u m i n i u mp r o d u c t i o n , t h en e e do f c a t h o d ec a r b o ni ss h a r p l yi n c r e a s i n g t h ec a t h o d ec a r b o np r o d u c tl i n eo fg u i z h o ub r a n c h c o m p a n y ，i n t r o d u c e df r o mj a p a ns i n c e 19 8 0 s ，h a sn o tm e e tt h e r e q u i r e m e n to fp r e s e n t a l u m i n i u mp r o d u c t i o ns i t u a t i o n t h et e c h n o l o g yo fo l ds y s t e mh a sb e e no u to fd a t e t h e o u t m o d e dd i s p l a yi n s t r u m e n ta n dm i m i cb o a r di n t e g r a t e di nt h eo l ds y s t e mc a n n o to f f e rt h e c o m p l e t ea n da c c u r a t ep r o c e s s & e q u i p m e n td a t af o ro p e r a t o r sw h oh a v en oc l e a ri d e aa b o u tt h e p r o d u c t i o np r o c e s sa n ds i t ee q u i p m e n t sd u et op o o ra n di n c o m p l e t ei n f o r m a t i o nf r o mo l d c o n t r o ls y s t e m ，a n df u r t h e r m o r ec a n n o tp r o m p t l ys o l v et h ep r o b l e m so f p r o c e s sa n df a c i l i t i e s i n t e r m e d i a t eg r i n d i n g ，s i e v i n ga n dp u l v e r i z i n g ，c r u c i a lp r o c e s s e so ft h ec a t h o d ec a r b o n p r o d u c t i o n ，a f f e c td i r e c t l yt h eo u t p u ta n dq u a l i t yo ft h ec a t h o d ec a r b o n a f t e rc a r e f u la n a l y s i so f o l ds y s t e ma n d s t u d y o fn e wt e c h n o l o g yf r o ms u b s t a n t i a ll i t e r a t u r e s ，as t a t eo fa r tc o n t r o l s y s t e mo fi n t e r m e d i a t eg r i n d i n g ，s i e v i n ga n dp u l v e r i z i n gi s d e v e l o p e d n e ws y s t e m c h a r a c t e r i z e f r i e n d l yi n t e r f a c e ，c o m p l e t ep r o c e s sd a t a ，h i g hr e l i a b i l i t y & s t a b i l i t ya n d m a i n t e n a n c ef r i e n d l y t h ep a p e r p r e s e n t a l l e nb r a d l e ys l c 5 0 5w i t hp l ca sw e l la s i n t c l l u t i o n si f i xc o n f i g u r es o f t w a r e 弱m o n i t o rs y s t e mo fp c s l i n k sb e t w e e np l c sa n dp c s f o r mc o n t r o la n dm o n i t o r i n gs y s t e mv i ae t h c r n e lt h er e s e a r c h i n ga s p e c t so ft h ep a p e ra r ea s f o l l o w s ： ( 1 ) m o n i t o r i n gs y s t e m 埘廿la d v a n c e dp l cc o n t r o lt e c h n o l o g y ( 2 ) i n f o r m a t i o ns h a r eb e t w e e np l c sb yd i s t r i b u t e dc o n t r o lv i ae t h e m e t ( 3 ) d e v e l o p m e n to f p r o d u c t i o np r o c e s sm o n i t o r i n gs y s t e mb y c o n f i g u r es o r w a r c ( 4 ) d e v e l o p m e n to fc o n t r o ls o f t ：w a r ef o rr a y m o n dm i l l ( 5 ) i m p l e m e n to f r e m o t es y s t c r nc o n t r o lb yr i or e m o t el i n kt e c h n o l o g y ( 6 ) s a f e t yt r a n s i t i o no f p r o c e s sc o n t r o lp a t hb ys o f t w a r ep r o g r a m m i n g k e y w o r d s ：p l c ；p u l v e r i z i n gc o n t r o l ；r i o ；d i s t r i b u t e dc o n t r o l ；e t h e m e t ， 目录 独创性声明i 摘要。i i a b s t r a c t 。i i i 第一章绪论l 1 1 项目来源1 1 2 项目技术背景及国内外发展水平1 1 2 1 项目技术背景1 1 2 2 国内外发展水平4 1 3 选题的目的及意义4 1 4 主要研究内容和完成的工作5 第二章系统工艺要求6 2 1 系统工艺术语6 2 2 工艺流程概貌7 2 3b 1 0 0 系统。：7 2 3 1b10 0 工艺流程8 2 3 2b10 0 控制要求8 2 4b 2 0 0 豸；统9 2 4 1b 2 0 0 工艺流程。1 0 2 4 2b 2 0 0 控制要求l o 2 5b 4 0 0 系统1 2 2 5 1b 4 0 0 工艺流程1 2 2 5 2b 4 0 0 控制要求1 2 2 6b 5 0 0 勇统。l 3 2 6 1b 5 0 0 工艺流程1 4 2 6 2b 5 0 0 控制要求1 5 2 7b 6 0 0 勇统。16 2 7 1b 6 0 0 工艺流程1 6 2 7 2b 6 0 0 控制要求1 7 2 8b10 0 2 0 0 系统1 8 东北大学硕士学位论文 目 录 2 8 1b 1 0 0 2 0 0 系统工艺流程1 9 2 8 2b 1 0 0 2 0 0 系统控制要求1 9 2 9 收尘系统2 0 2 9 1 工艺流程：2 0 2 9 2 控制要求2 1 第三章系统组成原理及总体设计2 2 3 1 用户需求分析：2 2 3 2 系统组成原理2 2 3 2 1 网络结构采用工业以太网技术2 2 3 2 2 控制核心采用p l c 控制技术2 5 3 2 3r i o 远程链路控制传输技术2 8 3 2 4 人机接口采用组态软件进行集中监控2 8 3 3 系统总体设计2 9 第四章系统硬件设计与组态3 1 4 1p l c 系统硬件配置31 4 1 1i # p l c 系统硬件配置3 1 4 1 22 # p l c 系统硬件配置3 1 4 2 模块选型说明3 2 4 2 1c p u 模块：17 4 7 l 5 5 3 3 2 4 2 2 模拟量输入m 模块3 2 4 2 3 模拟量输出a o 模块3 3 4 2 4d i 数字量输入模块3 3 4 2 5d o 数字量输出模块3 3 4 2 6 扫描器模块17 4 7 s n 3 4 4 2 7 适配器模块17 4 7 a s b 3 6 4 2 8 电源模块17 4 6 p 4 3 7 4 3 集中监控计算机3 7 4 4p l c 系统i o 接口地址分配3 7 4 4 1i # p l c 系统i o 接口地址分配3 7 4 4 22 # p l c 系统i o 接口地址分配3 7 第五章系统软件设计3 8 5 1 系统程序开发软件简介3 8 v 千 ， ， 东北大学硕士学位论文 目 录 5 1 1p l c 编程软件r s l o g i x 5 0 0 3 8 5 1 2p l c 仿真软件r s l o g i x t m e m u l a t e5 0 0 3 8 5 1 3 通讯软件r s l i n x 3 8 5 1 4 组态软件i f i x 3 0 。3 8 5 1 5 第三方软件o p c 简介3 9 5 2i # p l c 系统软件组态3 9 5 2 1i # p l c 系统组态配置3 9 5 2 2 扫描器1 7 4 7 s n 模块组态4 1 5 2 3 适配器17 4 7 a s b 组态4 2 5 2 4 模拟输入模块组态4 4 5 32 # p l c 系统软件组态4 5 5 3 1 扫描器1 7 4 7 s n 模块的组态4 5 5 3 2 第一个17 4 7 a s b 模块组态4 5 5 3 2 第二个17 4 7 a s b 模块组态4 6 5 4 系统程序设计4 8 5 4 1i # p l c 系统程序设计4 8 5 4 22 # p l c 程序设计5 1 5 5 组态软件设计5 3 第六章系统调试与运行5 4 6 1 控制程序仿真调试5 4 6 2 系统现场调试5 6 6 3 系统运行及效果5 7 第七章结论及展望5 8 参考文献5 9 致访十6 1 附录。6 2 附录a ：系统工艺流程框图6 2 附录b ：中碎、筛分及磨粉工艺流程图6 3 附录c ：p l c 系统硬件配置图6 4 附录d - p l c 系统i o 地址分配6 6 附录e ：系统程序流程图8 3 v i 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论弟一早珀。y 匕 1 1 项目来源 随着我国铝电解生产的快速发展，对碳素阴极制品的需求不断增加。中铝贵州分公 司八十年代从日本引进的铝电解阴极制品生产线，已不能满足目前生产发展的需要，急 需扩大产能。碳素阴极中碎、筛分及磨粉系统项目的实施，正是为了实现公司的发展战 略，提高阴极碳素的产量、质量，提升阴极碳素生产先进工业控制技术的应用。 1 2 项目技术背景及国内外发展水平 1 2 1 项目技术背景 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的工业控制领域正经历着一场 前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的c c s ( 计算机集中 控制系统) ，到第二代的d c s ( 分散控制系统) ，发展到现在流行的f c s ( 现场总线控 制系统) 。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商 业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式 技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了 工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。 在工业控制系统中应用了现场总线技术、以太网技术、嵌入式技术等，实现了系统 的网络化，提高了系统的性能和开放性，随着计算机技术迅速发展，铝行业自控系统也 逐渐向数字化、网络化、模型化，智能化方向发展。在发展现有信息系统的基础上，不 断深化企业综合自动化系统，加强安全控制系统的应用，提高企业基础自动化和先进控 制水平，以增强企业的市场竞争力。 ( 1 ) 新型自动检测技术的应用 国内外仪表系统向数字化、智能化、网络化、微型化的发展，使企业提高了自动检 测技术的应用水平。 ( 2 ) d c s 与f c s 应用水平有很大提高 由于计算机技术迅速发展，国内外出现了新一代d c s ，其主要特点是采用开放性系 统、容错的工业以太网和o p c 等技术，从而解决了不同生产厂家d c s 的互联，并可组成 大规模的网络控制系统。 1 - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 ) 新一代d c s 系统的主要特点如下： a 、开放的网络结构。采用w i n d o w sn t 标准操作系统，支持d d e o p c 。既可直接 使用p c 机通用的m s 。e x c e l ，v i s u a lb a s i c 编制报表，也可同在u n i x 上运行的大型o r a c l e 数据库进行数据交换。此外，还可提供系统接口和网络接口用于与不同厂家产品管理系 统、设备管理系统和安全管理系统进行通信。 b 、高可靠性。控制站采用多c p u 冗余容错技术，可实现在任何故障及随机错误产 生的情况下连续不间断控制；机柜采用微正压结构设计；v o 模件采用表面封装技术，具 有1 5 0 0 v a c 分抗冲击性能。 c 、控制网络是容错以太网，容错以太网特点是：在容错以太网节点间有4 个通信路 径、允许有1 个通信路径故障、快速( 1 秒) 检测和恢复时间、可在线增加和减少节点、 对应用p c 机完全透明、允许正常以太网结点接入、完全分布式结构没有主结点、快速 1 0 0 m b p s 性能、传输介质为同轴电缆或光纤。 d 、可扩展性。具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构成多工段，多集控单 元，全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。 2 ) 现场总线控制系统。现场总线控制系统( f c s ) 具有开放性、全数字化和互操作 性的特点，已成为新型工业控制系统发展方向之一。随着f c s 技术完善和国际标准统一， 其应用将日益增加，f c s 主要特点如下： a 、开放式系统。现场总线工作站同时挂在现场总线和局域网两层网络，通过后者可 与其他计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外现场总线的技术标 准是对所有制造商和用户公开的，可实现技术共享。 b 、全数字化通信。f c s 智能型现场仪表传感器及其a d 转换器其数字信号在传送出 仪表之前可得到补偿，因此提高了系统的测量和控制精确度。由于采用双向数字通信不 仅系统的可靠性高而且系统组态和调试也很方便。 、 c 、可互操作性。现场总线智能仪表按统一的技术标准。不同厂家的产品只要遵守相 同的现场总线标准就可互连互换、即插即用，以方便设备更新或系统扩展。 d 、控制分散度高。现场总线智能仪表除具有基本功能外，还有控制和运算等功能， 可实现彻底分散控制。每条总线连接多台现场仪表，可节省电缆，大幅度节省了用于系 统安装、调试和维修的费用。 ( 3 ) 企业综合自动化发展较快 随着信息技术和控制技术的发展，有些企业已建立了综合自动化系统，并取得了较 为明显的效果。因此，今后将进一步推广企业的综合自动化系统，提高经济效益。企业 综合自动化系统是采取e r p m e s p c s 三层结构，由系统过程控制层( p c s ) 、制造执行 2 - - _ - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 层( m e s ) 、经营管理层( e r p ) 集成的现代化系统，可对生产经营进行科学地分析、评 价和预测，对生产计划和经营策略及时进行调整，以适应多变的市场要求。e r p 是一种 现代企业先进管理方法，采用企业资源计划( e r p ) 系统，将使企业获得最大的经济效 益。m e s 是企业综合自动化系统的中心环节，在e r p m e s p c s 整个系统中起到承上启 下的作用。m e s 主要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与 管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能。m e s 将生 产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行转换、加工、传递， 是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁。石化企业积极开展m e s 技术的应用，并推 广实时数据库系统、物料平衡系统、生产动态调度系统、实验室管理信息系统等，为企 业e r p 建设打下良好的数据基础；制造执行层m e s 的优化管理和控制，为企业增效节能、 降低成本取得了良好经济效益。 ( 4 ) 先进控制及优化的应用 先进控制技术用来处理常规p i d 控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制 问题。通过实施先进控制，可达到增强装置运行稳定性和安全性、提高产品质量和效率、 增加装置处理量、降低运行成本、带来显著经济效益。目前一些先进控制技术已比较成 熟，其中应用比较成功的是鲁棒p i d 控制和多变量预测控制技术。 ( 5 ) 安全控制系统的应用 由于现代企业装置规模大、工艺过程复杂，对设备的安全性、可靠性和有效性的要 求比较高。安全控制技术对企业的生产是至关重要的，紧急停车系统e s d 在避免工业灾 难、减少工业事故损失方面起到了积极和重要的作用。 1 ) 紧急停车系统( e s d ) 为适应这种要求，紧急停车系统( e s d ) 和压缩机组综合控制系统( i t c c ) 相继诞 生。9 0 年代国外一些大公司推出三重化( 咖己) 、冗错功能的系统。如美国w o o d w a r d 公司的m i c r on e tt m r 系统、t d c o n e x 公司的t d c o n 系统、h o n e y w e l l 公司的f s c 系统、 英国i c st r i p l e x 公司的r e g e n t 系统t r u s t e d 系统等。 2 ) 生产装置健康监控技术 石化企业加强对生产设备的监测，尤其是对强腐蚀设备、高速旋转设备等高危设备， 实现在线精确测量，这是故障预测和诊断的关键。开发故障预测和诊断模型及方法，提 高故障检测的及时性和鲁棒性，以及故障定位的准确性，防止误报和漏报，及时消除隐 患，以提高系统的可靠性和安全性。采用设备管理系统和多元统计过程监控( m s p m ) 对 高压、强腐蚀、高速旋转等设备进行在线监测和分析，有利于设备的安全运行。 3 ) 安全仪表系统发展迅速 3 - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 国外推出了最新的s i s 智能安全仪表管理方案，将传感器数字智能和诊断技术运用 到逻辑控制器中实施最终控制，也是首次通过采用整体安全回路的方式来进行控制，使 得因仪表控制系统故障引起非计划停车减至最少。现代企业中的安全控制系统将向着仪 表控制、安全仪表及信息管理系统一体化的方向发展。智能化安全仪表控制系统将会得 到广泛应用。 1 2 2 国内外发展水平 自6 0 年代计算机进入工业应用领域后，美国、加拿大、德国等发达国家，纷纷将计 算机控制技术应用到阴极碳素制品的生产过程中，使碳素制品的生产从设计、建设、生 产到指标优化等方面逐步取得了显著进步，特别是从二十世纪八十年代开始更是发展迅 速。 最近几年，我国内铝电解生产发展迅猛，对铝电解用碳素阴极制品的需求也不断增 加，这给碳素阴极制品的发展带来了良好的机遇。但由于我国大多数碳素企业的基础薄 弱，控制水平低，许多企业的控制水平还停留在2 0 多年前的水平上，具体来说主要还存 在以下不足： ( 1 ) 系统监控水平简单，无法满足系统安全平稳运行的需要。 ( 2 ) 自动化程度远远落后于现代化企业应具备的装备水平，致使系统运行效率低下。 大量的巡视检查工作仍依赖人工完成，工人劳动强度大，人力成本难以降低。另外，所 有系统运行的工艺参数以及设备运行的状态参数完全依靠人工记录，可靠度不高。 ( 3 ) 由继电器组成的电气控制线路故障频繁，成为制约系统运行效率提高的突出问 题。 ( 4 ) 现有生产的组织运行大都采用操作人员手动进行的方式，生产质量的好坏取决 于操作人员的劳动技能和责任心，缺乏产品质量保证的有效措施，同时，由于缺乏对生 产过程的历史数据，对产品质量缺陷没有有效的跟踪和解决手段，这些都极大地制约了 企业进一步的发展。 1 3 选题的目的及意义 通过采用国际先进的控制技术和先进的设计理念实施项目，提高碳素制品生产的产 量和质量稳定性，提升国内碳素制品生产控制水平，缩小同国外发达国家控制水平的差 距，满足企业实现生产技术升级，降低能源消耗，提高劳动生产率的需要。 4 t ， 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 4 主要研究内容和完成的工作 本论文结合实际项目，针对实际情况，设计了一套针对碳素阴极中碎、筛分、磨粉 工艺的控制系统，提高生产效率，节省了能源消耗，改善了生产环境。 本论文以解决碳素阴极中碎、筛分及磨粉生产的自动化控制、提高产品产量和质量 为目的，研究了目前比较先进的工业控制技术和网络技术，结合工艺生产自身的特点， 设计了功能完善，自动化程度高、控制稳定可靠的控制系统，该系统实现了控制工艺路 径的安全切换，磨粉系统的下料控制及各种物料的输送控制。 在项目实施过程中，主要研究和完成了以下工作： ( 1 ) 针对论文的课题来源，结合控制系统发展的技术背景，研究了国内外碳素生产 控制水平的现状和发展趋势。 ( 2 ) 充分了解碳素阴极中碎、筛分及磨粉系统工艺流程状况，把握主要现场生产设 各以及工艺系统对控制的要求。 ( 3 ) 应用所学专业知识和系统的组成原理进行总体设计方案，对目前应用广泛的控 制设备和网络结构进行了说明， ( 4 ) 进行系统的硬件设计，首先就控制设备的硬件选型过程进行了描述，介绍了p l c 系统控制模块的性能、特点及用途。然后对系统的上位机硬件进行了简单说明。 ( 5 ) 进行系统软件开发工作，首先了解应用编程软件的一些基本特点、功能、用途， 然后进行系统的组态，最后对各个系统控制程序进行开发设计。 ( 6 ) 系统调试和运行，主要介绍了应用仿真软件进行系统调试的基本方法，以及系 统无负荷联动调试及系统负荷调试的过程。 ( 7 ) 对本文所做工作进行了总结，并对还未完善的部分措施进行了分析。 - 5 - 东北大学硕士学位论文第二章系统工艺要求 第二章系统工艺要求 2 1 系统工艺术语 碳素阴极制品的的生产包括破碎、筛分、磨粉、沥青调质、配料、混捏、成型、焙 烧、加工等工序。在本论文中仅涉及其中的破碎、筛分及磨粉工艺部分。 ( 1 ) 系统在生产过程中的主要工艺过程： 1 ) 原料的破碎 一般分为3 4 个级别：粗碎是将2 0 0 m m 左右的大块破碎至5 0 7 0 m m 中块。 2 ) 原料的中碎 是将5 0 m m 左右的中块破碎至1 - 2 0 m m 左右的粒子。在破碎的过程中，破碎机进口 物料粒度与出1 2 1 物料粒度之比称为粉碎比或破碎比，破碎比大小与粉碎设备特性、物料 特性以及工艺要求和产量有关。破碎比过大，会使物料过分研磨或破碎，使小粒度增加， 粒度分布不合理，产量下降。破碎比过小，也会使破碎的物料粒度不合理，并增加破碎 次数。 3 ) 原料筛分 破碎的物料通过筛子，按尺寸大小分成若干粒级，称为筛分。筛分效率指筛下料量 1 3 2 与入筛物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料量g l 之比，即： r i = g 2 g 1 幸1 0 0 。 实际生产中常用筛分纯度来衡量筛分效果。筛分纯度为： q = q 1 0 0 1 0 0 式中q 为去1 0 0 9 某种小于筛孔尺寸的粒度物料，在检验筛中，筛一定时间后筛面下所残 留的物料克数。 生产干料是按一定的纯度要求来计算的，若纯度低或不稳定，会破坏正常的粒度组 成，影响产品质量。一定的配方要与各粒级一定的纯度要求相适应。 4 ) 磨粉 是将i m m 左右的粒子磨到0 0 7 5 m m 左右的的细粉。 ( 2 ) 工艺生产中的几个名词术语 1 ) 粒级纯度 某一名义尺寸级别的物料中实际符合该尺寸要求的颗粒的百分数称作粒级纯度； 2 ) 返回料 6 东北大学硕士学位论文g - - 章系统工艺要求 返回料是碳制品生产过程中产生的废品加工时产生的切削碎和通风系统收集的粉尘 等挥手后可以利用的物料的统称； 3 ) 生碎 碳制品成型时经技术检查不合格的废品，成型过程中掉落的糊渣和挤压成型时切下 的残头等物料的统称。 4 ) 焙烧碎 碳制品在焙烧后产生的废品以及碳块等碳制品在加工时的切削碎等物料的统称。 2 2 工艺流程概貌 系统主要是进行阴极碳素各种原料的破碎、输送、筛分及磨粉工作。其工艺过程十 分复杂，具有设备多、流程长、物料多的特点，用常规的控制手段很难实现稳定、高效 的效果。该系统由生产工艺主要分为b 1 0 0 系、b 2 0 0 系、b 4 0 0 系、b 5 0 0 系、b 6 0 0 系等 五个子系统，以及p 1 p 1 0 十个收尘系统，其中各系统之间又有物料的交叉控制，各种 不同的物料选择不同，相应的工艺流程也不同，控制方式也不同。 碳素阴极中碎、筛分及磨粉工段自动控制系统的组成是根据工艺的构成情况，将自 动控制系统划分为五个子系统。分别为1 个输送控制系统( b 4 0 0 系) ，2 个中碎筛分控 制系统( b 1 0 0 系、b 2 0 0 系) ，2 个磨粉控制系统( b 5 0 0 系、b 6 0 0 系) 。其中b 5 0 0 系 和b 6 0 0 系的工艺流程、工艺设备完全相同，因而控制方法和手段也完全一样，在本文中， 只针对b 5 0 0 进行描述。 b 1 0 0 系中碎筛分系统，主要负责焙烧碎、生碎、石墨碎、沥青焦等物料的破碎和筛 分工艺；b 2 0 0 系中碎筛分系统，主要负责高温煤、中温煤、以及“5 、 1 石墨碎的破碎 和碎筛分工艺；输送控制系统主要负责将各料仓的碎料自动输送到1 撑或2 撑磨粉仓并对相 应设备进行自动控制；b 5 0 0 系磨粉自动控制系统主要负责磨制煅后煤和焙烧碎并根据料 仓料位情况自动输送到5 撑、硎、7 群、8 撑粉仓。b 6 0 0 系磨粉自动控制系统，主要负责自动 磨制原料库来石墨碎或沥青焦，并根据料仓料位情况自动输送到1 撑、2 j 5 i 、3 群、4 群粉仓。 系统工艺流程框图见附录a ，图a 1 ，工艺生成流程图见附录b ，图b 1 。 2 3b10 0 系统 b 1 0 0 系中碎筛分系统。主要负责焙烧碎、生碎、石墨碎、沥青焦等物料经b w l 0 2 残极破碎机破碎后，由b w l 0 5 大倾角胶带输送机送到电动三通分料器b w l 0 9 0 1 ，进入 锤式破碎机b w l 0 6 破碎后，由斗提b w l 0 7 提升，经除铁器b w 0 0 9 0 1 除铁后，经过电液 7 东北大学硕士学位论文 第二章系统工艺要求 三通分料器b w l 0 9 0 2 、b w l 0 9 0 3 进入振动筛b w l 0 8 筛分，最后不同粒度的物料经电液 三通分料器b w l0 9 0 4 、b w l 0 9 0 5 、b w l0 9 0 6 分别进入工艺要求规定的料仓。 2 3 1b 1 0 0 工艺流程 图2 1b 1 0 0 系工艺流程界面图 f i 9 2 - 1b10 0s y s t e mp r o c e s si n t e r f a c ef l o w s h e e t ( 1 ) b w l 0 5 ：大倾角胶带输送机，用于物料的输送； ( 2 ) b w l 0 9 0 1 、b w l 0 9 0 2 、b w l 0 9 0 3 、b w l 0 9 0 4 、b w l 0 9 0 5 、b w l 0 9 0 6 ：电动三 通分料器，用于控制物料的路径； ( 3 ) b w l 0 6 ：锤式破碎机，物料在其中被快速旋转冲击体的冲击和磨檫而破碎。 ( 4 ) b w l 0 7 ：斗式提升机，将物料由低处提升到高处： ( 5 ) b w 0 0 9 0 1 ：除铁器，清除物料中的铁质物质； ( 6 ) b w l 0 8 ：振动筛，用于物料的粒度分级。 2 3 2b 1 0 0 控制要求 ( 1 ) 在系统启动时，必须先启动和b 1 0 0 系关联的收尘系统p 2 、收尘风机b w 5 0 9 ， 收尘系统启动后才能启动b 1 0 0 系统： 8 - 东北大学硕士学位论文第二章系统工艺要求 ( 2 ) 在系统启动前各个电液三通分料器必须根据工艺控制的要求转到相应的位置 上，否则系统不能启动； ( 3 ) 在流程工艺设备中如果有任意一台设备有故障现象，或处于就地、检修位置， 系统不能启动； ( 4 ) 在系统运行过程中，如有流程中的任意一台设备出现故障，如热跳闸等，则其 上游设备应立即停止运行，下游设备按规定的停车间隔时间顺序停车； ( 5 ) 在系统运行过程中，不允许操作相应的电液三通分料器，如有误操作，分料器 应不动作； ( 6 ) 当和其有关联的b 1 0 0 2 0 0 系已经启动后，则b 1 0 0 系不能启动，即先启动的系 统有优先权； ( 7 ) 系统设备启动时间间隔为5 秒： ( 8 ) 系统停止时间间隔为2 0 秒5 分钟不等； ( 9 ) 系统启动顺序为b w 5 0 9 - - - ，p 2 收尘系统_ b w l 0 8 - - b w 0 0 9 0 1 - - , b w l 0 6 - - * b w l 0 5 - b w l 0 2 ； ( 1 0 ) 系统停车顺序为b w l 0 2 _ b w l 0 5 _ b w l 0 6 一b w 0 0 9 0 l _ b w l 0 8 一p 2 收尘系 统 - * b w 5 0 9 ； ( 1 1 ) 当相应的料仓料位为高时，系统能自动停车； ( 1 2 ) 在中控室计算机上，操作人员能够监控系统流程范围内的所有控制设备的状 态信息和生产过程信息，如就地远程状态、料仓料位、温度、压力等； ( 1 3 ) 操作人员能够在中控室计算机上启动、停止、紧急停止系统，当出现报警时， 计算机应能记录报警发生的时间和事件。 2 4b 2 0 0 系统 b 2 0 0 系中碎筛分系统，主要负责高温煤、中温煤、以及 4 5 、 进入c o n f i g u r ea l l e n - b r a d l e yd f lc o m m u n i c a t i o n sd e v i c e 对话框。 在c o m mp o r t 中选择串口电缆所连接计算机的串口号，在d e v i c e 中必须选择 s l c c h 0 m i c r o p a n e l v i e w ，然后点击a u t o c o n f i g u r e ，在右框中会看到a u t oc o n f i g u r a t i o n s u e c e s s f u l l 点击o k 。 返回c o n f i g u r ed r i v e r s 窗体，在c o n f i g u r e dd r i v e r s 对话框中看到a b d f l