复合肥生产小型集散控制系统
日期：2006-4-20 23:17:12 来源：本文摘自《PLC&FA》
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目前，复合肥生产线大多为人工操作，工人生产环境差，劳动强度高，而且配料不精确，常常由于人为因素较多而造成产品质量不稳定。锦州特肥厂原有10万吨/年氮磷钾三元素复合肥生产线，2000年通过技术改造，调整为30万吨/年的生产规模。为了进一步提高生产和管理水平，该厂成套配置了复合肥生产计算机控制系统。
生产工艺及控制要点:
氮磷钾三元素复合肥生产分为3个工段:磷酸和硫酸工段、转化和复肥工段、造粒工段。第一个工段主要是生产磷酸和浓硫酸，包括磷酸萃取、硫酸焙烧等工序;在转化和复肥工段，先在反应釜中按比例加入硫酸和氯化钾，加温至110℃并恒温固定时间后进入收集槽，然后在收集槽加入磷酸，混合后经混酸泵打入管式反应器，最后向管式反应器加入中和氨气，生产成品料浆;在造粒工段，成品料浆等经喷浆控制进入造粒机造粒，再经过烘干等处理最后成为成品复合肥。
生产中控制回路主要包括各种原料的比值控制系统、反应器和造粒机温度控制系统、喷浆流量控制系统等;开关控制主要包括各种矿浆物料变频器启/停、各种反应器阀门开/关等。有些设备需要顺序控制和联锁控制。监测参数包括温度、压力、流量、液位等多种参数。
控制系统采用下位机+上位机+服务器三层模式。下位机包括两套Eurotherm 公司的E2500小型DCS控制装置和一套研华ADAM5510 PLC;上位机为2台工控机，互为热备份;服务器为普通PC机，具体结构如图1所示。
图1 复合肥生产计算机控制系统结构
E2500支持Modbus、Profibus、OPC等多种通讯协议，控制功能丰富。ADAM5510是研华公司的Pc Based产品，支持Modbus协议，采用C语言编程，方便灵活。上位机和服务器分别运行iFIX运行版和开发版工业组态软件，3套计算机通过以太网互联。上位机和下位机连接采用了485网络，Modbus RTU通讯协议，通讯速率19200bps。ADAM5510安装在现场，系统中加装RS485中继器。
生产线的控制主要由下位机完成，上位机按工段提供人机交互界面，进行数据显示、存储、和统计等功能。服务器备份运行操作和数据，对历史数据进行分析管理。
3.1 上位机主要功能及实现
在上位机，可以通过主界面进入各个工段监控界面。在每个工段监控界面中可以进入其它工段。在工段监控界面中显示有关工艺流程，在相应位置显示过程参数。为适应现场人员习惯，系统设置一个参数列表界面，以表格形式分门别类显示系统所有监控参数。各个工段主要控制回路和监控参数如下:
(1) 磷酸和硫酸工段
· 控制回路:萃取矿浆流量和萃取硫酸流量比值控制;冲盘水流量单回路PID控制;
· 监控参数:萃取矿浆变频器、萃取硫酸变频器启停;硫酸过氧焙烧温度、酸池液位等;
(2) 转化和复肥工段
·控制回路:硫酸流量、氯化钾流量、磷酸流量三比值控制系统;中和混酸流量、中和氨流量比值控制系统;
·监控参数:硫酸变频器、氯化钾变频器、磷酸变频器启停;盐酸流量、水流量、混酸池液位、中和氨压力;
(3) 造粒工段
·控制回路:喷浆流量单回路PID控制A、B、C;温度控制单回路PID控制;
·监控参数:机头温度A、B、C;机尾温度A、B、C;成品料和返料皮带变频器启停;皮带物料重力、速度信号;电机转速。
在对应的工段监控界面中，每一个控制回路有对应的PID操作面板，可以象操作常规仪表一样进行PID参数设定、手动/自动切换等;对于比值控制系统，可以方便地进行比值设定。比值控制系统比值断开/连接等功能。两台上位机互为热备份，在运行监控时可以分别运行在不同的界面，从而大大拓展运行人员监控视野。
1 引言
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目前，复合肥生产线大多为人工操作，工人生产环境差，劳动强度高，而且配料不精确，常常由于人为因素较多而造成产品质量不稳定。锦州特肥厂原有10万吨/年氮磷钾三元素复合肥生产线，2000年通过技术改造，调整为30万吨/年的生产规模。为了进一步提高生产和管理水平，该厂成套配置了复合肥生产计算机控制系统。
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生产工艺及控制要点:
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氮磷钾三元素复合肥生产分为3个工段:磷酸和硫酸工段、转化和复肥工段、造粒工段。第一个工段主要是生产磷酸和浓硫酸，包括磷酸萃取、硫酸焙烧等工序;在转化和复肥工段，先在反应釜中按比例加入硫酸和氯化钾，加温至110℃并恒温固定时间后进入收集槽，然后在收集槽加入磷酸，混合后经混酸泵打入管式反应器，最后向管式反应器加入中和氨气，生产成品料浆;在造粒工段，成品料浆等经喷浆控制进入造粒机造粒，再经过烘干等处理最后成为成品复合肥。
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生产中控制回路主要包括各种原料的比值控制系统、反应器和造粒机温度控制系统、喷浆流量控制系统等;开关控制主要包括各种矿浆物料变频器启/停、各种反应器阀门开/关等。有些设备需要顺序控制和联锁控制。监测参数包括温度、压力、流量、液位等多种参数。
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2 控制系统构组成
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控制系统采用下位机+上位机+服务器三层模式。下位机包括两套Eurotherm 公司的E2500小型DCS控制装置和一套研华ADAM5510 PLC;上位机为2台工控机，互为热备份;服务器为普通PC机，具体结构如图1所示。
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图1 复合肥生产计算机控制系统结构
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E2500支持Modbus、Profibus、OPC等多种通讯协议，控制功能丰富。ADAM5510是研华公司的Pc Based产品，支持Modbus协议，采用C语言编程，方便灵活。上位机和服务器分别运行iFIX运行版和开发版工业组态软件，3套计算机通过以太网互联。上位机和下位机连接采用了485网络，Modbus RTU通讯协议，通讯速率19200bps。ADAM5510安装在现场，系统中加装RS485中继器。
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3 系统主要功能机及实现
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生产线的控制主要由下位机完成，上位机按工段提供人机交互界面，进行数据显示、存储、和统计等功能。服务器备份运行操作和数据，对历史数据进行分析管理。
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3.1 上位机主要功能及实现
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在上位机，可以通过主界面进入各个工段监控界面。在每个工段监控界面中可以进入其它工段。在工段监控界面中显示有关工艺流程，在相应位置显示过程参数。为适应现场人员习惯，系统设置一个参数列表界面，以表格形式分门别类显示系统所有监控参数。各个工段主要控制回路和监控参数如下:
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(1) 磷酸和硫酸工段
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· 控制回路:萃取矿浆流量和萃取硫酸流量比值控制;冲盘水流量单回路PID控制;
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· 监控参数:萃取矿浆变频器、萃取硫酸变频器启停;硫酸过氧焙烧温度、酸池液位等;
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(2) 转化和复肥工段
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·控制回路:硫酸流量、氯化钾流量、磷酸流量三比值控制系统;中和混酸流量、中和氨流量比值控制系统;
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·监控参数:硫酸变频器、氯化钾变频器、磷酸变频器启停;盐酸流量、水流量、混酸池液位、中和氨压力;
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(3) 造粒工段
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·控制回路:喷浆流量单回路PID控制A、B、C;温度控制单回路PID控制;
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·监控参数:机头温度A、B、C;机尾温度A、B、C;成品料和返料皮带变频器启停;皮带物料重力、速度信号;电机转速。
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在对应的工段监控界面中，每一个控制回路有对应的PID操作面板，可以象操作常规仪表一样进行PID参数设定、手动/自动切换等;对于比值控制系统，可以方便地进行比值设定。比值控制系统比值断开/连接等功能。两台上位机互为热备份，在运行监控时可以分别运行在不同的界面，从而大大拓展运行人员监控视野。
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