水泥工廠自動化及其設計分析

余唯揚

摘要：科技的進步，促進工程建設事業得到快速發展。工程設計是工程建設項目的重要環節，是工程項目建設的依據和基礎。自動化在現代水泥生產中占據著關鍵地位。計算機控制技術是水泥生產自動化的重點。相比于以往的控制方式，使得水泥工業產生了質的變化，借助計算機、網絡技術與有關支持軟件，打造的生產及經營管理系統，讓相對獨立的水泥工廠控制系統和管理系統、專家系統相連接，從而構成更為完備的網絡計算機系統，以此協調與控制在生產中的物質流、具體管理中的信息流進，進實現自動化生產與信息化管理相結合。本文就水泥工廠自動化及其設計展開探討。

關鍵詞：自動化技術;水泥工廠;設計分析

引言

自動化在現代水泥生產中占據著關鍵地位。計算機控制技術是水泥生產自動化的重點。相比于以往的控制方式，使得水泥工業產生了質的變化，借助計算機、網絡技術與有關支持軟件，打造的生產及經營管理系統，讓相對獨立的水泥工廠控制系統和管理系統、專家系統相連接，從而構成更為完備的網絡計算機系統，以此協調與控制在生產中的物質流、具體管理中的信息流進，進實現自動化生產與信息化管理相結合。

1項目的建設條件

項目的建設條件也就是設計工作的基本條件及基礎。工藝系統的設計配置是建立在其基礎條件之上的，不同的基礎設計條件就會有不同的系統配置;并且設計中還會遇到即使基礎條件一樣，因其它情況及因素的影響也會有不同的系統配置。基于多元化的技術發展和進步，在相同的建設條件下也能以不同的技術路線及系統配置而實現同樣的目的和目標。由于工程建設項目的時間階段性，在項目前期業主方往往提供不了較為準確的相關基礎資料，尤其是原料、燃料情況;因此，在實際工作中時常需要對基礎設計資料做一些假設或設定。對于假設或設定的建廠條件，隨著工程項目的進展情況，設計者務必要逐項落實具體情況，特別是原料、燃料情況。如若不然，待工廠建成投運時，因原燃料情況與設計時設定預期的相去較遠，實際生產中會出現一些問題，嚴重時還會影響到生產的正常運行和目標的實現。曾有水泥工廠在高速建設時期為滿足建設進度要求，在硅鋁質原料的來源沒有落實的情況下，其處理（破碎）系統就已設計建設，在建成后因原料情況與設計不相符而導致不能正常使用。，影響水泥生產線工藝系統配置方案的主要建設條件如下：（1）進廠原料、燃料化學性質和物理性質。需要關注化學成分的穩定性，有害成分含量及程度，物理性質如粒（塊）度、水分、容重、易磨性、磨蝕性等。（2）進廠原料、燃料來源和運輸方式。需要關注車型、船型等。（3）產品品種及比例，出廠運輸方式及比例，也就是水泥品種及比例，袋裝、散裝比例，裝車的車型、裝船的船型等。（4）項目建設廠址及自然條件。主要有海拔高度、環境溫度、濕度、降雨量、主導風向及風速等。（5）建設范圍、設計范圍。當建設范圍與設計范圍有不同或有分期（預留）建設內容時，應有明確的分界內容、預留程度等。

2自動化技術應用分析

2.1DCS系統

DCS就是所謂的集散控制系統，主要是指地域安裝分散、控制及危險分散、集中顯示與管理，通常水泥廠會將工藝過程具體劃分成若干相對獨立部分，例如原料處理、煤磨、燒成窯頭、水泥磨等，至于數據采集，邏輯運算以及閉環控制等知識需要現場控制器進行操作，這一控制設備也就是“過程控制站”，若是從網絡層面分析則屬于一個節點，因為控制器是分開安裝的，所以起到分散地理與危險的效果，而且能減低連接電纜數量。可以集中打印、操作與顯示等一系列管理功能，通過網絡將顯示與完成控制這兩大部分構成一個大系統。針對DCS自身來講，其主要由以下三部分組成，分別是人機界面、過程控制器以及通信網絡。其中通信網絡可視為紐帶，環型、總線以星型是網絡拓撲結構主要模式。現階段，我國水泥廠系統所采取的結構模式為總線與環型。以往DCS關于人機界面與控制器的軟件、硬件均不是開放的而是專用的，就像每家DCS均有屬于自己的計算機“方言”，難以實現相互之間的操作，更無法和第三方進行通信。歷經十幾年的不斷發展、改進以及更新換代，新型DCS無論在擴展性、可靠性、適應性以及性價比等多方面指標均獲得一定程度的改善與提升，最為突出的一個特征則是將管理調動、過程控制以及監視完美結合，借助標準通信網絡與開放系統例如Ethernet、MAP以及OPC等，處理了DCS不同廠家實現互連的現實問題，同時邏輯處理能力也在進一步提高，朝著模塊化、微型、高功能的方向發展。

2.2數字化設計管理

設計過程的管理，是數字化設計高效與否的關鍵。通過對設計過程進行梳理分析，建立一體化協同設計管理平臺，規范設計流程和設計標準。通過建立工程設備編碼體系，貫通數據全過程，實現精細化管理工程完整數據（工程信息、設備信息、廠家資料等）的目的。通過優化專業間配合流程和方式，使各專業間的協調配合均在協同平臺下按標準流程完成。通過計劃管理與圖檔管理平臺集成，實現設計過程與成果存儲聯動，滿足設計實時關聯與更新。在集中化的工程數據與圖檔平臺管理模式下，實現工程設計成果的快速移交與發布，滿足工程施工階段應用需求。

2.3PLC集散控制系統

該系統的主要特點表現在以下四點：首先，系統可以對水泥整個生產過程實現實時監測與控制，可大前提是應確保水泥廠的全廠聯網;其次，主要是計算機借助一些參數實現部分自動控制;再次，系統也能通過計算機實現對部分現場設備的控制;最后，計算機能達到實時監測效果，主要是依據對壓力的反饋與現場溫度參數。針對水泥生產而言具有一定的連續性，對此需要一定的邏輯控制力，而這正是PLC系統所具備的。由此可見，自動化化控制水泥生產線的最佳路徑就是PLC集散控制系統。基于不斷發展的PLC技術，其在很多方面的優越性已超過DCS系統，特別是在中小規模企業中該系統具有十分廣泛地應用空間，而且也實現了管理控制水平的進一步提高。

3水泥工業的綠色低碳發展之路

黨的十八大以來，水泥行業深入學習貫徹習近平總書記生態文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山的發展理念，先后制定、實施了一系列與節能減排、綠色低碳發展相關的政策、規定與標準，使水泥行業由以前的單一的在生產過程中的管理控制為主，開始轉向以加快調整產業結構，開展錯峰生產，全面處置廢棄物、城市垃圾，開展生產環境治理，提升節能減排技術裝備，大力挖掘水泥廠內綠色能源利用等多方位的多軌齊下，使整個行業在節能減排、污染治理等方面取得了很好的效果。但是在全球高質量的綠色低碳轉型的環境下，由于水泥行業的高載能和資源依賴型的屬性，正面臨著日益趨緊和深度的節能減排大趨勢的約束，因此，整個水泥工業必須以新的站位、新的目標、新的標準能動地推進節能減排進入新的水平，在水泥廠內繼續挖掘的新能源的“藍海”，為水泥行業奠定綠色低碳的基礎，提升行業整體的發展質量。

結語

基于我國市場經濟體制的深化改革，水泥企業所面臨的競爭更加嚴峻。因此，在新的市場競爭模式下針對水泥工廠的生產與管理提出諸多要求，例如生產高速高質、技術操作高靈活以及降低成本投入等，通過文章的簡要分析我們可以知道，結合自動化生產與信息管理的水泥工廠自動化系統，必然會成為未來企業發展的主要趨勢。

參考文獻

[1]夏之云，張衛民.我國水泥工業自動化的現狀及發展方向[J].水泥技術，2018（z1）：35-37.

[2]張衛民.現代水泥工業自動化控制模式[J].水泥技術，2018（2）：81-84.

[3]夏之云.水泥工廠自動化及其設計[J].水泥技術，2020（3）：15-19.