現(xiàn)代水泥工業(yè)電氣自動化技術的探究
摘要：改革開放30年來，我國水泥工業(yè)是一直是污染嚴重，能源消耗大，勞動密集型工業(yè)，為使我國水泥工業(yè)更好地適應我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和改革開放同時參與國際市場競爭的需要，實現(xiàn)水泥工業(yè)由“粗放型”向“集約型”轉變，必須在水泥工業(yè)發(fā)展中加大采用新技術、新裝備的力度，促進水泥裝備大型化的進程。本文作者結合自身工作經(jīng)驗，闡述了自己的觀念，供同行參考。
關鍵詞：水泥 電氣自動化 計算機控制系統(tǒng)
近幾年，隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和先進的控制技術的飛速發(fā)展，大型PLC產(chǎn)品和集散系統(tǒng)的應用，使水泥的生產(chǎn)控制有了進一步的提高。工業(yè)電氣自動化技術，是能夠對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化。調度、管理和決策的綜合性技術，在水泥工業(yè)中應用尤為顯著。例如新型干法水泥生產(chǎn)工藝是連續(xù)性很強的工藝過程，并已實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)的順序和連鎖控制，從過程控制的角度來看，水泥生產(chǎn)工藝是一個滯留時間長、時間常數(shù)大、外來干擾多、相互干擾關系復雜的過程。
1 水泥工業(yè)電氣自動化新技術
信息的核心是信息網(wǎng)絡，在當今自動化領域內(nèi)，從現(xiàn)場層到管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)，實現(xiàn)信息的暢通無縫流通：把生產(chǎn)過程參數(shù)、質量、調度、備品備件、銷售、財務、人事檔案乃至管理決策納入MIS網(wǎng)絡.使工廠的生產(chǎn)控制和經(jīng)營活動有機地結合在一起，實現(xiàn)現(xiàn)代化的科學管理;人機操作界面要便于故障的監(jiān)測：對生產(chǎn)規(guī)模越大的生產(chǎn)線，要特別增強煤磨車間的防爆安全等級，對于設置低溫余熱發(fā)電的企業(yè)，整體安全等級SIL要高于一般企業(yè)：控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展;局部采用無線傳輸技術，既節(jié)約能源，又減少配線和維護費用;
在工藝要求調速的許多環(huán)節(jié)，如回轉窯、單筒冷卻機、輸送設備、風機、水泵、空壓機等，以交流變頻調速取代調壓調速、滑差調速以及直流調速;現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通訊系統(tǒng)，也必將成為水泥工業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
2 計算機控制系統(tǒng)
PLC集成控制系統(tǒng)處理開關量的能力、較快的速度、靈活的結構為系統(tǒng)的升級和擴展留有很大的余地，還有不可忽視的價格優(yōu)勢更使其得到迅速的發(fā)展�？刂葡到y(tǒng)多采用對等式或客戶機/服務器方式，在網(wǎng)絡上由于以太網(wǎng)低廉的價格和通用的通訊設備使其占有絕對優(yōu)勢，選用的系統(tǒng)上一級通信網(wǎng)大多采用工業(yè)以太網(wǎng)，使系統(tǒng)更靈活，組態(tài)更易擴展，具有較高性能價格比的PLC集成控制系統(tǒng)推動了中小規(guī)模水泥廠計算機控制系統(tǒng)的應用。
DCS集散控制系統(tǒng)是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)。是計算機技術、系統(tǒng)控制技術、網(wǎng)絡通訊技術和多媒體技術相結合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能，在控制思想、系統(tǒng)組態(tài)、軟件編制、網(wǎng)絡通訊等各個方面吸納匯集了計算機應用技術開發(fā)的最新成果，使生產(chǎn)過程控制的系統(tǒng)性、可靠性、先進性、實用性與綜合經(jīng)濟效益達到了較完美的統(tǒng)一，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。DCS系統(tǒng)以其高可靠性、開放性、靈活性、易于維護、協(xié)調性、控制功能齊全等優(yōu)點，廣泛應用于我國大中型水泥生產(chǎn)線，效果良好。
2.1 系統(tǒng)特點 DCS系統(tǒng)由過程控制級、控制管理級和通訊網(wǎng)絡等部分組成，具有通用性強，控制功能完善，數(shù)據(jù)處理方便，顯示操作集中，安裝簡單規(guī)范，調試方便，運行可靠等特點�？捎蓪Ｓ玫墓芾碛嬎銠C站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構成。國內(nèi)外大中型水泥廠多年運行情況表明，采用該系統(tǒng)可以提高自動化和管理水平，改進產(chǎn)品質量，降低能耗，提高勞動生產(chǎn)率，保證安全生產(chǎn)，從而創(chuàng)造良好的經(jīng)濟和社會效益。
2.2 系統(tǒng)配置
2.2.1 過程控制級
① 原料控制站：設在原料電力室內(nèi)，完成石灰石儲庫及輸送、原料調配、輔助原料輸送等的生產(chǎn)過程控制;② 原料粉磨控制站：設在原料粉磨電力室內(nèi)，完成原料粉磨及廢氣處理至生料均化庫頂?shù)纳a(chǎn)過程控制：③ 燒成窯尾控制站：設在燒成窯尾電力室內(nèi)，完成生料均化庫底、生料入窯系統(tǒng)、窯尾、窯中的生產(chǎn)過程控制;④燒成窯頭控制站：設在燒成窯頭電力室內(nèi)，完成燒成窯頭及冷卻機系統(tǒng)、熟料輸送及熟料儲存的生產(chǎn)過程控制，⑤煤粉制備控制站：設在煤磨電力室內(nèi)，完成煤予均化及輸送、煤粉制備及輸送系統(tǒng)的生產(chǎn)過程控制。⑥水泥粉磨控制站：設在水泥粉磨電力室內(nèi)，完成石膏破碎及輸送、水泥調配站、水泥粉磨至水泥庫頂?shù)纳a(chǎn)過程控制;⑦水泥包裝控制站：設在水泥包裝電力室內(nèi)，完成水泥庫底至水泥包裝系統(tǒng)及水泥散裝庫頂?shù)纳a(chǎn)過程控制。
2.2.2 控制管理級 控制管理級是由中央控制室的多臺操作站、工程師站等組成。根據(jù)操作的需要在中央控制室設置了不同數(shù)量的操作站，以完成對其所控制范圍生產(chǎn)流程的監(jiān)控。
2.2.3計算機網(wǎng)絡 網(wǎng)絡是將過程控制站、操作站以及工程師站等相連接，以達到集散控制系統(tǒng)的分散控制，集中監(jiān)視和操作管理的目的。
2.3 系統(tǒng)功能 DCS系統(tǒng)控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法�？刂葡到y(tǒng)的功能由以下三部分組成：
2.3.1過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。生產(chǎn)監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據(jù)進行集中操作管理，如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網(wǎng)絡連接來實現(xiàn)更高級的集中管理功能.如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。
2.3.2控制管理級設于中控室內(nèi)，完成對其所控制范圍生產(chǎn)流程的監(jiān)控。操作站之間可以相互備份，并可完成如下控制功能：
① 數(shù)據(jù)、圖形和狀態(tài)的顯示;② 歷史數(shù)據(jù)的存檔;③故障聲響報警、記錄打印、狀態(tài)顯示：④ 定時報表打印;⑤ 實時動態(tài)調整回路參數(shù) ⑥ 優(yōu)化控制參數(shù)等。
2.3.3計算機網(wǎng)絡中所有的控制站及設在控制室中的操作站，均作為計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡上的一個節(jié)點。
2.3.4在中控室的計算機DCS上位網(wǎng)絡設置工廠信息管理系統(tǒng)(MIS或ERP)的接口，從而為加強本項目信息化的管理能力，進一步提高工廠管理水平奠定基礎。
當前，大型水泥廠電氣自動化的設計優(yōu)化正在向控制智能化、系統(tǒng)網(wǎng)絡化和管理信息化的方向發(fā)展�，F(xiàn)場總線技術、網(wǎng)絡技術和信息技術的發(fā)展，使得現(xiàn)場層更加深入到測控設備核心，管理層由生產(chǎn)管理向企業(yè)總體資源規(guī)劃發(fā)展，從而形成控制、管理為一體的集成化網(wǎng)絡環(huán)境。因此，需要提高水泥企業(yè)的自動化水平，走進市場，尋求管理模式的突破，使電氣自動化技術發(fā)揮其應有的作用。
