浅析现代水泥工业电气自动化新技术

摘 要：水泥工业是一个高污染、高能耗的劳动密集型工业，随着计算机、网络、通讯等信息技术的快速发展，其电气自动化水平正向智能化、网络化和数字化发展。该文主要对我国现代水泥工业电气自动化概况进行分析，并结合笔者工作经验，对现代水泥工业电气自动化新技术及计算机控制系统进行了初步探讨。

关键词：水泥工业 电气自动化 新技术 控制系统

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0104-01

我国是世界上的水泥生产大国，其产量约占世界水泥总产量的1/3，随着我国基础建设工程的不断发展，水泥需求量亦逐步提高。因此，提高水泥企业的电气自动化水平，寻求管理模式的突破已成为我国水泥工业发展的重要目标和方向。

1 水泥工业电气自动化概况

我国水泥工业自动化的发展历程

（1）20世纪70年代前，那个时候的水泥厂都是以人工为主，只有简单的各车间相对独立的生产过程控制，主要由常规的一次仪表、二次仪表及各种继电器、保护装置等组成[1]。（2）20世纪80年代初，我国引进了新型干法水泥生产线，设立中央控制室以实现集中操作与监督。同时我国自行开发设计的2000 t/d新型干法预分解水泥生产线，采用集中控制方式生产，大大提高了水泥生产线的自动化水平。（3）20世纪80年代中期，我国引进并应用集散型控制系统（DCS），通过数据高速公路与基于CRT的操作站相连接，实现工业过程的实时控制与监督。（4）20世纪90年代中后期，DCS系统的控制范围增加至所有车间，DCS系统采集的信息量亦大幅度增加。（5）20世纪以来，我国水泥生产全过程的自动化控制及信息采集系统更加完善，我国水泥工业自动化水平进一步提高。

2 我国水泥工业电气自动化的现状

（1）规模为2000 t/d以上的新型干法水泥生产线，一些大型水泥企业已普遍采用先进的DCS系统，可以对设备进行监控报警、磨机配料、堆场管理等功能。（2）部分有实力的700～1000 t/d回转窑生产线的企业，多采用了DCS或PLC控制系统，可以对设备运行和工艺参数进行全方位的测控，电气自动化技术水平和管理水平较高。（3）对于大多数中小型水泥企业而言，尽管已普遍应用计算机测试系统，但仍采用模拟仪表对过程参数进行测控，如采用磨机负荷控制系统，采用钙铁分析仪对出磨生料进行配料控制等。（4）我国小立窑厂还是有一小部分的存在，自动化水平还是比较落后的，人员素质不是很高，自动化技术水平较低。

3 水泥工业电气自动化新技术

工业电气自动化技术，可以在工业生产中实现检测、控制和优化。当前，大型水泥厂电气自动化的设计优化正在向控制智能化、系统网络化和管理信息化的方向发展。信息网络作为信息的核心，在现如今的自动化领域中，信息可经由以太网，从现场层到管理层实现自由畅通；生产过程中的参数、调度指令、质量、财务、管理决策等可经由MIS网络实现生产控制与经营活动的有机结合；人机操作界面需便于故障的监测；控制系统逐步向分散化发展；在回转窑、单筒冷却机、输送设备、风机等要求调速的环节，用交流变频调速替代调压调速、直流调速和滑差调速；因此，在现场总线技术、信息技术以及网络技术发展趋势的影响下，现场层逐步深入到测控设备核心，管理层逐步深入到企业总体资源规划，形成控制和管理为一体的集成化网络环境。

4 计算机控制系统

4.1 可编程逻辑控制器（PLC）

PLC集成控制系统具备较强的处理开关量的能力、灵活配置、结构紧凑和价位优势，被公认为现代工业自动化三大支柱之一，在工业自动化领域得以广泛应用。其控制系统多采用对等式或客户机/服务器方式，其工作方式采用周期循环扫描，可靠性很高，但受其功能及技术的制约，控制的对象相对简单，在网络和复杂控制方面功能较弱，适用于现场局部控制，目前PLC集成控制系统普遍应用于中小型水泥厂计算机控制系统中。

4.2 集散控制系统（DCS）

DCS系统是一个由过程控制级和控制管理级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统[2]，目前是控制技术中较为完善及成熟的技术，可采用集中管理、分散控制，分级管理，配置灵活，组态方便，使得生产过程控制的系统性、先进性、可靠性达到有机统一，已被广泛应用于我国大中型水泥生产线，在提高自动化和管理水平的同时，降低能耗，改进产品质量，提高生产率。但随着计算机技术和自动控制技术的发展，DCS仍需要进一步加强，首先是系统开放性问题，DCS通常由一个供应商提供整个系统的全部部件，难以实现同其他厂商的系统或仪表互连。其次是与现场仪表的通讯问题，目前多数现场测量仪表、执行器与DCS的连接均采用一对一的4～20 mA模拟量信号通讯，这样就导致现场布线繁琐，可靠性能差。

4.3 现场总线控制系统（FCS）

利用现场总线将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，降低了安装成本和维修费用，因此，FCS标志着工业控制技术领域新时代的到来，其特点主要有：（1）全数字化：FCS可使得局域网与现场总线网络密切连接，同时，数字化信号固有的高精度、抗干扰特点亦能提高控制系统的可靠性。（2）全分布式：在FCS中各现场设备具有很强的自主性，并且可以同时相互通信，将各种控制功能分散至各种设备中，实现全分布式控制。（3）双向传输：现场总线设备在一条线上可以向上和向下传递传感器信号，实现双向传输。（4）自诊断功能：现场总线仪表本身具有自诊断功能，且此诊断信息可传输至中央控制室，便于维护[3]。（5）节省布线费用：多台现场设备可串连在一条总线上，节约布线费用。（6）多功能仪表：可在一个仪表中集检测、运算与控制为一体的多功能多变量变速器。（7）互操作性：FCS可实现不同厂家的产品互操作，促进了有效竞争，降低了控制系统的成本。

5 结语

综上所述，大型水泥厂电气自动化正向着控制智能化、管理信息化和系统网络化发展，我们需要时刻关注着国内外电气自动化先进技术的发展动向，并结合自身企业实际情况，以经济合理、技术先进为前提，不断创新，以促进我国水泥工业水平的进一步提高。

参考文献

[1] 李伟.工业电气自动化应用[J].科技致富向导，2012（11）：177.

[2] 卢宇，王洪涛.浅谈工业电气自动化的应用与发展[J].科技与企业，2013（23）：408.

[3] 张颖.我国水泥工业电气自动化的实现[J].产业与科技论坛，2012（15）：243.