1引言
石灰是一种重要个工业原料。随着现代工业的发展，石灰生产的自动化水平越来越高。本文基于和利时LK系列PLC开发出石灰窑配料控制系统。和利时LK系列PLC不仅能实现复杂的逻辑控制、顺序控制和定时控制，而且还具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小、编程简单、开放性好等特点。上位监控系统采用和利时HollyView组态软件开发。通过本系统的应用，大大提高了石灰窑配料控制过程的稳定性和可靠性，从而保证系统运营的经济性、合理性和高效性。
2石灰窑配料工艺介绍
石灰窑配料系统的工艺主要包括配料计量和上料过程。
（1）配料计量过程
根据称量要求，控制每次石灰石给料器出料至计量槽的时间，从而控制进入计量槽的石灰石量。然后根据石灰石和焦炭的配比要求，控制每次焦炭给料器出料至计量槽的时间，从而控制进入计量槽的焦炭量。这样完成一次称量过程。最终完成规定的每次烧制需要进行的称量
次数。
（2）上料过程
每次计量完成后，控制卷扬机及附件运动，把石灰石和焦炭的混合料运至窑顶。石灰窑上钟帽打开后，混合料通过窑顶布料器进入石灰窑进行煅烧。
石灰窑配料系统的控制程序包括小车上料、配料、称重、布料、出灰、风量等控制部分，以及电机电流、温度、压力、流量等模拟量的显示报警。其中配料称重和上料控制是本系统的控制难点和重点。供料系统示意图如图1所示，消化系统示意图如图2所示。供料系统和消化系统的每条线都可以联锁或者独立进行操作。当联锁时，每个设备顺序启停，系统开车画面示意图如图3所示。
3石灰窑配料控制系统设计
石灰窑配料控制系统以和利时公司LK系列PLC为控制核心，包括执行机构、声控报警、仪表系统等部分，主要控制提升机、分级机、皮带机、破碎机、下料器、螺旋、阀门等元件。在中央控制室设置操作员站和工程师站，并联网至总控室，以便对全厂进行系统监控与管理。
石灰窑配料控制系统的结构示意图如图4所示。
图4 石灰窑配料控制系统的结构示意图
石灰窑配料控制系统分为操作员站和工程师站，并通过以太网连接。操作员站的置与工程师站相同，只是部分功能受限。上位机画面模拟现场的立体化动态工艺流程，可以根据需要对阀门、皮带秤、物料、用水等进行设定，并显示温度、流量、电流、控制元件状态等信息。液位采用比例棒图及字符数据，并辅以直观的立体图的形式显示各仓实际液位。阀门及泵的控制也是根据实际进行操作，并有相互连锁关系。每个仓的信息每10毫秒内采样一次，并实时显示各种信息。在系统中分别设置各种报警，使工作人员能够方便快捷地查询各种信息。
石灰窑配料控制系统的PLC硬件配置清单如附表所示。上位机操作系统采用和利时公司的HollyView进行开发，实现对PLC控制站的监视与控制。为了保证系统的可靠性，本系统采用两台PC机互为备份，并实现数据库同步，确保监控系统的不间断运行。
附表 PLC硬件清单
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序号
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设备名称
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型号及规格描述
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数量
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生产商
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1
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CPU模块
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LK202，CPU模块，100MHZ，位指令 0.32ms/K，程序4MB，数据8MB+1MB掉电保持区
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1
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和利时
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2
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DP通信接口模块
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LK231，PROFIBUS-DP通信接口模块
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2
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和利时
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3
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电源模块5A
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LK910，电源模块，输入120/230VAC，输出24VDC，5A
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2
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和利时
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4
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16点数字量输入模块
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LK610，16通道数字量输入模块，12/24V DC，漏型
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4
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和利时
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5
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16点数字量输出模块
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LK710，16通道数字量输出模块，24V DC，晶体管输出
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5
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和利时
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6
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8点模拟量输入模块
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LK411，8通道模拟量输入模块，16位，电流信号
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2
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和利时
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7
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4模拟量输出模块
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LK511，4通道模拟量输出模块，12位，电流信号，通道间隔离
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1
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和利时
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8
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10槽本地背板
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LK101，本地背板，单CPU插槽，10槽
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1
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和利时
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9
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11槽扩展背板
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LK111，扩展背板，11槽
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1
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和利时
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10
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扩展电缆
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LKX002，扩展电缆，3M
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2
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和利时
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11
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占空模块
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LKC131，占空模块
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6
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和利时
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12
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LK I/O端子矮盖板
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LKC110，LK I/O端子矮盖板
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12
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和利时
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13
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LK I/O端子矮盖板透明标签
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LKL022，LK I/O端子矮盖板透明标签
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12
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和利时
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4石灰窑配料控制系统的特点
基于LK系列PLC的石灰窑配料系统具有如下特点：
4.1稳定性和可靠性高
系统采用和利时公司LK系列PLC。LK系列PLC主要针对中大型或对可靠性要求高的控制系统，产品设计借鉴了和利时公司DCS产品的成功经验，在恶劣的工作环境下仍然可以保证长时间可靠的工作。LK系列PLC还通过了UL和CE两大国际认证。
4.2运算速度快
LK系列PLC运算速度高达0.013us，逻辑控制容量大，支持SD卡程序下装，支持LD、ST等多种语言混合编程。LK编程软件中带有增量PID功能块，通过配置参数就可以很方便的实现PID运算功能。
4.3数据采集精度高
PLC实时采集高精度的模拟信号，采样周期只有10ms。再通过以太网传送至上位机。
4.4输出联锁控制
通过PID调节，控制变频器的频率和用水阀门的开度设定，联锁控制个阀门、泵、电机，实时显示输出状态。
4.5数据处理及计算能力强
模拟量输入信号通过A/D转换，实现超限检查、最大最小值的计算、流量及累计流量计算等功能。
4.6画面显示功能强
画面显示整个工艺流程及控制控制环节，包括各种采信号的趋势图、棒图、数据表格等。工程师站和操作员站画面相同，只是部分功能操作员站受限。显示内容包括开关状态、泵的运行停止及故障状态，动态显示测量值。
4.7具有历史数据查询和报表功能
通过上位机可以方便的查询和统计历史数据，并可以保存历史数据。根据历史数据，可以预测相关量的趋势曲线。根据用户的需要，可以提供报表。
4.8具有多级管理系统
根据需求可以进行分级管理，操作员站、工程师站和总控室均可通过以太网进行连接。可以进行详细的操作记录，使管理更加科学和有效。
5结束语
基于和利时LK系列PLC的石灰窑配料控制系统已经投入实际运行，性能稳定可靠，较好地满足了控制过程中的控制与管理相结合的要求，降低了石灰工段上料人员的劳动强度，避免了由于操作人员操作失误而造成的事故。系统在自动化程度、安全可靠性和网络互联性等方面达到了先进水平。
作者简介
孙峰 毕业于山东轻工业学院自动化专业，现任北京和利时自动化驱动技术有限公司区域技术支持。
参考文献（略）
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