淺析現代水泥工業電氣自動化新技術

王東成

摘 要：水泥工業是一個高污染、高能耗的勞動密集型工業，隨著計算機、網絡、通訊等信息技術的快速發展，其電氣自動化水平正向智能化、網絡化和數字化發展。該文主要對我國現代水泥工業電氣自動化概況進行分析，并結合筆者工作經驗，對現代水泥工業電氣自動化新技術及計算機控制系統進行了初步探討。

關鍵詞：水泥工業 電氣自動化 新技術 控制系統

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0104-01

我國是世界上的水泥生產大國，其產量約占世界水泥總產量的1/3，隨著我國基礎建設工程的不斷發展，水泥需求量亦逐步提高。因此，提高水泥企業的電氣自動化水平，尋求管理模式的突破已成為我國水泥工業發展的重要目標和方向。

1 水泥工業電氣自動化概況

我國水泥工業自動化的發展歷程

（1）20世紀70年代前，那個時候的水泥廠都是以人工為主，只有簡單的各車間相對獨立的生產過程控制，主要由常規的一次儀表、二次儀表及各種繼電器、保護裝置等組成[1]。（2）20世紀80年代初，我國引進了新型干法水泥生產線，設立中央控制室以實現集中操作與監督。同時我國自行開發設計的2000 t/d新型干法預分解水泥生產線，采用集中控制方式生產，大大提高了水泥生產線的自動化水平。（3）20世紀80年代中期，我國引進并應用集散型控制系統（DCS），通過數據高速公路與基于CRT的操作站相連接，實現工業過程的實時控制與監督。（4）20世紀90年代中后期，DCS系統的控制范圍增加至所有車間，DCS系統采集的信息量亦大幅度增加。（5）20世紀以來，我國水泥生產全過程的自動化控制及信息采集系統更加完善，我國水泥工業自動化水平進一步提高。

2 我國水泥工業電氣自動化的現狀

（1）規模為2000 t/d以上的新型干法水泥生產線，一些大型水泥企業已普遍采用先進的DCS系統，可以對設備進行監控報警、磨機配料、堆場管理等功能。（2）部分有實力的700～1000 t/d回轉窯生產線的企業，多采用了DCS或PLC控制系統，可以對設備運行和工藝參數進行全方位的測控，電氣自動化技術水平和管理水平較高。（3）對于大多數中小型水泥企業而言，盡管已普遍應用計算機測試系統，但仍采用模擬儀表對過程參數進行測控，如采用磨機負荷控制系統，采用鈣鐵分析儀對出磨生料進行配料控制等。（4）我國小立窯廠還是有一小部分的存在，自動化水平還是比較落后的，人員素質不是很高，自動化技術水平較低。

3 水泥工業電氣自動化新技術

工業電氣自動化技術，可以在工業生產中實現檢測、控制和優化。當前，大型水泥廠電氣自動化的設計優化正在向控制智能化、系統網絡化和管理信息化的方向發展。信息網絡作為信息的核心，在現如今的自動化領域中，信息可經由以太網，從現場層到管理層實現自由暢通；生產過程中的參數、調度指令、質量、財務、管理決策等可經由MIS網絡實現生產控制與經營活動的有機結合；人機操作界面需便于故障的監測；控制系統逐步向分散化發展；在回轉窯、單筒冷卻機、輸送設備、風機等要求調速的環節，用交流變頻調速替代調壓調速、直流調速和滑差調速；因此，在現場總線技術、信息技術以及網絡技術發展趨勢的影響下，現場層逐步深入到測控設備核心，管理層逐步深入到企業總體資源規劃，形成控制和管理為一體的集成化網絡環境。

4 計算機控制系統

4.1 可編程邏輯控制器（PLC）

PLC集成控制系統具備較強的處理開關量的能力、靈活配置、結構緊湊和價位優勢，被公認為現代工業自動化三大支柱之一，在工業自動化領域得以廣泛應用。其控制系統多采用對等式或客戶機/服務器方式，其工作方式采用周期循環掃描，可靠性很高，但受其功能及技術的制約，控制的對象相對簡單，在網絡和復雜控制方面功能較弱，適用于現場局部控制，目前PLC集成控制系統普遍應用于中小型水泥廠計算機控制系統中。

4.2 集散控制系統（DCS）

DCS系統是一個由過程控制級和控制管理級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統[2]，目前是控制技術中較為完善及成熟的技術，可采用集中管理、分散控制，分級管理，配置靈活，組態方便，使得生產過程控制的系統性、先進性、可靠性達到有機統一，已被廣泛應用于我國大中型水泥生產線，在提高自動化和管理水平的同時，降低能耗，改進產品質量，提高生產率。但隨著計算機技術和自動控制技術的發展，DCS仍需要進一步加強，首先是系統開放性問題，DCS通常由一個供應商提供整個系統的全部部件，難以實現同其他廠商的系統或儀表互連。其次是與現場儀表的通訊問題，目前多數現場測量儀表、執行器與DCS的連接均采用一對一的4～20 mA模擬量信號通訊，這樣就導致現場布線繁瑣，可靠性能差。

4.3 現場總線控制系統（FCS）

利用現場總線將現場各個控制器和儀表及儀表設備互聯，構成現場總線控制系統，降低了安裝成本和維修費用，因此，FCS標志著工業控制技術領域新時代的到來，其特點主要有：（1）全數字化：FCS可使得局域網與現場總線網絡密切連接，同時，數字化信號固有的高精度、抗干擾特點亦能提高控制系統的可靠性。（2）全分布式：在FCS中各現場設備具有很強的自主性，并且可以同時相互通信，將各種控制功能分散至各種設備中，實現全分布式控制。（3）雙向傳輸：現場總線設備在一條線上可以向上和向下傳遞傳感器信號，實現雙向傳輸。（4）自診斷功能：現場總線儀表本身具有自診斷功能，且此診斷信息可傳輸至中央控制室，便于維護[3]。（5）節省布線費用：多臺現場設備可串連在一條總線上，節約布線費用。（6）多功能儀表：可在一個儀表中集檢測、運算與控制為一體的多功能多變量變速器。（7）互操作性：FCS可實現不同廠家的產品互操作，促進了有效競爭，降低了控制系統的成本。

5 結語

綜上所述，大型水泥廠電氣自動化正向著控制智能化、管理信息化和系統網絡化發展，我們需要時刻關注著國內外電氣自動化先進技術的發展動向，并結合自身企業實際情況，以經濟合理、技術先進為前提，不斷創新，以促進我國水泥工業水平的進一步提高。

參考文獻

[1] 李偉.工業電氣自動化應用[J].科技致富向導，2012（11）：177.

[2] 盧宇，王洪濤.淺談工業電氣自動化的應用與發展[J].科技與企業，2013（23）：408.

[3] 張穎.我國水泥工業電氣自動化的實現[J].產業與科技論壇，2012（15）：243.endprint