水泥厂自动化设备的创新与应用

文浩喆

（广西大学 电气工程学院，南宁 530000）

水泥厂自动化设备的创新与应用

文浩喆

（广西大学 电气工程学院，南宁 530000）

水泥工业是整个社会工业生产的基础行业。目前，我国水泥行业处于产业结构调整的关键时期，向着现代化、高水平的方向发展。整个行业处于洗牌阶段，一批小的落后企业势必在竞争中逐步被淘汰，而一些大的、具有竞争力的水泥企业也必须与时俱进，更多地应用自动化高新技术。新型干法水泥生产线在大部分现代化水泥企业应用较广泛，趋于控制智能化和大型化的发展。

水泥厂 电气自动化 现场总线控制

1 电气自动化设计创新

1.1 自动化系统在总降压变电站中的应用

大部分水泥企业都选择采用变电站综合自动化系统，计算机可以独立完成所有高压系统的计量和操作。总降压变电站的综合自动化系统的优势体现在以下几点。第一，可以满足与电力部门的实时通讯。第二，综合自动化系统可以实时显示电站的所有回路电量，包括零序电流、电动机不平衡电流、相电流、相电压、线电压、开关状态、信号状态等，同时还可以完成数据积累；完成所有工况情况的显示；完成变压器温度、设备的电压电流及负荷棒图；可以显示和修改各保护装置的所有保护功能。第三，综合自动化系统和生产过程的集散控制系统相连接，利用中央控制室的集散控制系统的计算机操作，对电动机进行分闸和合闸操作，提高了整个生产线高压系统的控制和保护水平。

1.2 计算机控制系统的升级换代

计算机和网络技术的发展和广泛应用，使整个工业体系不断与其紧密结合，传统的控制体系渐渐被以计算机为代表的新技术取代。水泥行业的开关量逻辑控制占据主导地位，而模拟量的处理基本是简单的显示和给定，控制回路也多是简单的单回路调节。传统的DCS系统无法发挥其太大的作用而逐渐被淘汰，主要有ABB的MASTER系统、横河的CENTUM-CS系统等。这些系统一方面价格昂贵，另一方面相对于PLC系统来说并不完善，使得这些系统的推广比较困难。包括Siemens在内的很多公司的系统都是以PLC产品为主导开发的，最主要的功能是处理开关量的能力突出，使得这些系统与水泥行业的特点相符。再加上价格和灵活的结构方面的优势，它在水泥行业迅速得到普及。

控制系统多采用对等式或者客户机/服务器方式，相对来说发展得已经很成熟，多选用工业以太网。

1.3 MVDB、MCC、LVDB总体布置的一体化和智能化

中压配电站（MVDB）、低压配电站（LVDB）和电机控制中心（MCC）都采用附设式，其与电力室合并布置成一个负荷和配电中心。马达的控制中心是抽屉式的开关柜，而LVDB是固定式开关柜。部分水泥厂还设立了低压配电智能化方案，可以对多余电量进行检测并及时调整控制，反映出水泥厂最底层用电设备的状态，可以满足工厂系统信息化的要求。在布置过程中，主要利用生产线上的剩余空间，相应减少专门放置电气设备的空间，如在窑尾预热器塔架下等地布置。内部布局首先满足规范标准的安全距离，其次留出一定的维修操作空间，可以不用砖墙隔断，节省空间，也使得整个生产线简洁明了。

分散和集中相一致的电气设计和布置，在增强电气设备运转安全可靠的同时，也让检修维护更加易于操作，还可以控制电气设备的投资成本。

1.4 现场总线控制和总线型传感器

现场总线是介于现场设备和控制体系之间的双向多节点数字通信的测控网络技术，是当前国内与国际上都比较流行的自动化控制系统，也是未来自动化控制系统发展的趋势。现场总线技术一般用于窑尾预热器或者窑头篦冷机这些热工测空点比较集中的区域。例如，原料调配、原料立磨等数据量较大的设备中使用现场总线技术，其他区域一般还采用传统的DSC系统。现场总线技术提高了信号的测量、传输、控制的精准度，也提高了设备性能。分区域的采用也可以发挥技术的最大优势，减少大量隔离器、电缆和电缆桥架、I/O模块等。

现场总线控制系统形成了分散在作业现场的控制系统，既提高了工厂控制系统的运行质量，也提供了现场设备的具体状态和故障的诊断等信息，有利于设备的检修维护，节省了工人工作量。

在现场总线控制系统中，大量使用现场智能传感器，如ABB的MTV、横河EJA的温度变速器和压力变速器。在实际应用与操作中，系统能够周期地对设备不间断地输入和输出数据转换，还可以对仪表的参数实施远程调校。在资金投入上也不是很大，与传统的DCS相比，其可以使现场仪表的故障率降低60%，而资金投入只是增加5%～10%，性价比远远高出传统的DCS。

1.5 水泥厂的专用自动化装置

各个水泥厂都会根据自己的实际情况不断更新和升级自己的专用自动化装置。以下列出几种常用的专用自动化装置：（1）在线γ射线分析仪。为了保证生料成分的稳定，几乎所有有竞争力的水泥厂都有生料质量控制系统，即用γ射线分析仪对运行中的皮带机上的生料进行及时分析，再根据分析结果在线给出各种原料的配比，控制各原料的配比。（2）新型窑头看火工业电视。看火工业电视显示各点温度，更直观的监控，同时还可以节省冷却和清扫装置。

1.6 水泥厂的信息管理系统

水泥厂的信息管理系统，是通过计算机的网络技术对工厂的所有资源和信息进行全面收集和管理。此系统可以使工厂管理者精准得到工厂所有数据，并进行更好的判断和决策，降低生产成本，提高生产效率，减低管理者的劳动强度。采用科学数据化的管理，不仅可以为水泥厂带来可观的经济效益，还能带来很好的社会效益。

2 水泥工业电气自动化的发展趋势

目前，随着我国工业的急速发展，水泥工业结构也在不断发生调整。在水泥工业的发展中，对电气自动化的发展进行创新设计和产品设计优化。结合我国目前水泥工业的实际情况，仍有许多技术和设计理念需要研究和探讨。

2.1 全集成自动化

根据我国水泥工业电气自动化的发展趋势来看，水泥企业的发展方向正在不断更新，大型、集团化的方向是水泥企业的主要发展方向。为了能够更好地实现管控一体化，水泥工业自动化的控制系统也应当简化产业结构，减少无用的部件接头，使水泥生产结构变得简单易操作。

其次，要根据水泥工业自动化的应用模式，为其提供相应的、统一的技术工作环境，实现全集成自动化的统一操作模式。通过网络系统的优化，使工业总线连接各站和各个节点，从而有效促进通信速率的提高。

最后，根据水泥工业电气自动化朝着智能化、信息化和网络化发展的趋势，水泥工业应当形成管理与控制为一体的全集成自动化网络环境。在生产自动化过程中，生产管理层、现场操控层及过程操作层的自动化系统结构，由生产管理向着全集成自动化资源规划方向发展，从而促进水泥工业全集成自动化的发展。

2.2 PC控制的应用

近些年，中国工业生产的控制领域加入了PC机控制技术。对于之前人机结合的工控技术，全新改革其控制技术。如今，在生产过程中，PC机实现了基础自动化、过程监管化和集成自动化的全自动模式。

水泥工业生产中，PC技术的运用方面也在不断完善，水泥工厂也在加大PC控制技术的运用，PC产品成为水泥工厂的主导力量。在效率和技术方面，它能够积极促进水泥工业生产的全自动化发展。

3 总结

综上所述，我国的水泥工业能够很好的发展，离不开电气自动化的生产模式。根据我国水泥工业的基本情况来看，水泥工业的结构调整和技术更新，都离不开工业电气全自动模式。

Innovation and Application of Automation Equipment in Cement Plant

WEN Haozhe
(School of Electrical Engineering, Guangxi University, Nanning 530000)

The cement industry is the basic industry of the whole social industrial production. At present, China’s cement industry is in a critical period of industrial restructuring, towards a modern, high-level direction. The entire industry in the reshuffle stage, a group of small backward enterprises is bound to be gradually eliminated in the competition, and some large, competitive cement companies must advance with the times, more use of automated high-tech. New dry cement production line in most of the modern cement business more widely used, tend to control the intelligent and large-scale development.

cement plant, electrical automation, fieldbus control