基于以太网的工业石灰窑PLC自动控制系统的研究与设计

石灰的主要化学成分为CaO，它是钢铁企业炼钢过程中重要的辅助材料，石灰是在石灰窑中通过将石灰石进行煅烧产生的，其工艺包含称重、配料、加料、煅烧、出灰、破碎、仓储等一系列过程。传统的石灰窑炉产品技术指标市场不稳定，同时容易造成严重的烟尘、粉尘污染以及生产效率低下。

PLC（1384规格7223）是一种作为传统继电器的替换产品而出现的采用现代先进自动化控制技术开发的适应工业 恶劣环境的新型通用自动控制装置，因此本系统研究采用现场PLC、本地IPC与工厂以太网对石灰窑实现本地与远程联合控制，它对于提高石灰的产品品质、保证工序设备协调安全运行、方便用户远程操作管理、提高工作效率与降低生产成本等具有重要的意义。

1. 石灰窑生产工艺运行流程

石灰窑生产石灰的过程需要经历一系列的工序，这些工序环环相扣，其主要包括：石料仓、煤料仓、振动筛、电子秤、混料皮带、提升料斗机、布料器、煅烧、出灰机、破碎机、斗提机以及成品库等。

首先是选择优异的石头和煤炭分别存放在生产线的石料仓和煤料仓中，它们分别经过各自的振动筛去除细小杂质传送到各自的电子秤按照设定产品配方要求的配比重量后，通过混料皮带均匀混合送入提升料斗机，继而由窑底的卷扬机将装满混料的料斗机通过斜拉提升架至窑顶布料器，较后布料器完成给石灰窑均匀料并从顶部滑落到石灰窑窑内。

石头与煤炭的混料依靠自身重力从顶部下落，先后经理石灰窑的预热带预热、煅烧带煅烧、冷却带降温过程，在整个过程中，混料中的煤炭与助燃风和窑炉鼓风机的二次风进行混合燃烧，其燃烧产物对石头进行复杂的煅烧化学反应后，从而导致石头中的石灰石得到充分的分解形成锌的石灰晶体，较后到达窑炉底部被风机吹来的冷风降温冷却。继而通过石灰窑的星型出灰机送到破碎机进行皮髓并细化筛分，较后经过斗提机运送到工厂石灰成品仓库中。

2. 石灰窑控制软件以太网远程子系统设计

石灰窑以太网远程子系统根据工厂局域网的实时性要求以及专项使用型要求，其设计采用网络拓扑结构，IPC本地子系统为中心服务器节点，它为工厂内所有的远程访问以太网客户机提供数据访问服务，他们的通信采用主流的TCP/IP协议。该子系统的运行环境与开发工具跟IPC子系统的要求完全相同，两端通信编程使用同样规范的控件。

各个部分解释如下：

① 以太网通信时标志一个数据命令的开始。长度为一个字节，内容固定为0_x02。

② 数据长度  发送数据从命令到数据城长度，不包括数据块校验值。

③ 源节点地址  该地址为以太网中发送段节点地址，节点地址编号在网络中，占据2个字节，可以设置成IP地址的第4个字节数值等同。

④ 目标端节点  该地址为以太网中接受段节点地址，节点地址标号在网络中，占据2个字节，可以设置成IP地址的第4个字节数值等同。

⑤ 数据域信息  该项为信息内容载体，包含发送控制指令信息2个字节和数据信息8个字节，总共长度10个字节。

3. 结语

本文论述的基于以太网的工业石灰窑PLC（1384规格7223）自动控制系统在国内多个钢铁企业得到了成功的实施应用，其系统实际开发的以太网客户端运行的工业人机界面，通过多个企业里面实际运行指标数据考核反应，它在很大程度上改变了石灰窑传统控制过程中表现出的产品质量差，工人劳动强度高、出现故障响应相差、生产管理效率低下等落后状况。

本文论述的采用层次化方式设计DCS系统简单易行，将复杂的现场控制与远程监控问题简单分解化，具有很强的通用性与适应性，为类似的运行环境恶劣的工矿设备管理控制行业提供了较好的设计模型和实现方法，具有较高的实用推广价值。