《水泥生产自动化的几个发展趋势》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥生产自动化的几个发展趋势（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水泥生产自动化的几个发展趋势王建民( 合肥水泥研究设计院2 3 0 0 5 1 ) 捅要：随着水泥生产工艺的发展和生产规模的大型化，生产自动化已成为保证生产线安全稳定运行、提高产量和质量、降低能耗的重要手段。而计算机、网络、控制以及光学、核物理等技术的发展和应用为提高水泥生产自动化水平提供了技术支撑。关键诃：水泥、自动化、控制1 水泥生产自动化的发展过程与现状1 1 我国水泥自动化发展简述几年来，我国的水泥产量、使用量和水泥生产企业数就一直是世界之最，但我们的生产效率、质量和能耗等重要的技术经济指标却远远落后于世界先进水平，企业缺乏长期的竞争力。造成这种现象的原因是多方面的，其中我国的水泥生产
2、自动化技术水平较低也是重要因素之一。我国水泥生产自动化技术的研发与应用起点低、起步晚。在二十世纪八十年代之前，水泥生产自动化内容少、技术水平较低，水泥生产线上只有少量的检测仪表和继电连锁保护。虽然科技人员也作了一些计算机控制等高水平的研究，但鉴于各方面条件不具备，未能形成规模应用。反映在生产管理模式上就是沿生产线设立岗位工，各关键工艺岗位由人工检查和操作。八十年代是过渡时期，立窑和旋窑都开始采用一些新的自动化技术进行技术改造，阱提高产量和质量。同时，悬浮预热和窑外分解等新的水泥生产工艺开始在我国推广应用，对自动化技术提出了新的要求。冀东、宁国及稍后的柳州等引进的大型水泥生产线，配备了当时国际上
3、比较先进的自动化技术和设备，对当时我国水泥生产自动化起了十分重要的引导作用。九十年代以来，以窑外分解技术为代表的国产化新型生产工艺得到迅速的推广应用，生产规模从1 0 0 0 t d 、2 0 0 0 t d 发展到5 0 0 0 “d 、1 0 0 0 0 t d 甚至要建设世界上最大的1 2 0 0 0 t d 生产线，配套的自动化技术和设备得到了快速的发展，大量新技术广泛应用，并渐趋成熟，已经基本满足了大型窑外分解窑生产线的自动化要求。这些大型窑外分解窑生产线上应用的技术代表了水泥生产自动化的较高水平，一些新技术的应用也代表着水泥生产自动化的发展趋势。1 2 水泥生产自动化现状生产过程的
4、常规控制采用计算机系统已经是水泥生产线的标准设计。无论是采用D C S 还是用P L C 或是两者的组合，都能实现分散检测控制、集中操作管理的目的。随着控制要求和技术水平的提高，进入计算机的生产过程信息量也在不断增加，早期一条窑外分解窑生产线全线计算机监测和控制点 在2 0 0 0 点左右，现在发展到3 0 0 0 点左右，大型生产线超过4 0 0 0 点，全线计算机控制系统彻底改变了设置大量岗位工的生产管理模式，代之以中央控制室集中操作的模式。在讵常情况下，3 名操作工就可以操作运行一条5 0 0 0 t d生产线。计算机系统是一个非常强大的控制平台，可以实现数据采集、处理、运算、储存、显示
5、和报警等各种功能，可以实现常规和复杂的控制。但目前应用的计算机控制系统普遍存在功能利用率低的问题，大多数计算机系统在功能上仅仅取代了原始的仪表系统和机电保护系统。许多控制回路在生产线运行一段时间后逐步退出了自动投运。全线计算机控制系统在软硬件设计时考虑的控制回路一般超过3 0 个，但最终实际投运率不超过5 0 。主要原因是由于对控制回路缺乏调试和维护，没有随着工艺情况的变化及时调整参数，导致控制质量下降，最终放弃自动投运。由于我国大多数水泥企业的生产管理还处于比较粗放的阶段，普遍存在重硬件轻软件现象，对软技术的重要性认识不足。典型的情况还有生料质量控制：采用窑外分解工艺的水泥生产企业一般都购置
6、了x 荧光分析仪，而进入生料磨的各种原料由定量给料机喂料，因此已经基本具备了自动控制配料的硬件条件，但许多企业不愿再花最后少量控制技术的费用，仍采用人工分析、调整配比，采用自动配料控制的生产线不到5 0 ，也就是说，大多数窑外分解窑水泥生产线未采用十分有效，而且已经成熟的尘料配料自动控制技术。其他的先进控制方法，如回转窑、篦冷机等的优化控制由于技术含量高，整个系统的成本主要体现在软件上，因此国内少有企业投资采用。常规检测仪表和专用检测装置在水泥生产中普遍应用，而且在不断的发展中，如回转窑胴体温度扫描系统，经历了行步进扫描、转角步进扫描和转角线扫描三代技术，现在又在研发焦平面制冷视频监控系统；自
7、1 9 8 2 年合肥水泥研究院开发出准彩色窑头看火工业电视以来，现在彩色工业电视窑头看火、篦冷机监视等已成为生产线的标准配置，而且发展到全生产线视频监控系统，用视频信号监视重要工艺点位的运行状况。生产过程关键环节的计量与定量给料也有了新的突破，大型生产线窑尾生料喂料采用皮带定量给料机的形式在安徽皖维公司6 0 0 0 t d 生产线上取得了成功，2 2 m 宽度的大型皮带定量给料$ J L S J 造了国内新的纪录；大型生产线的窑头和分解炉定量喂煤系统已经成熟，不但可以选用进口设备，如菲斯特的转子秤、申克的科里奥利秤等，国产的设备，如合肥金山公司的环状天平粉体秤也己大量应用在2 5 0 0
8、t d 以上生产线上，粉煤灰最大喂料量超过4 0 油r 。随着水泥生产单线规模越来越大、市场竞争加剧、企业生产管理水平提高，企业对生产自动化的要求也是越来越高，信息传输网络化、管控一体化、测控实时化以及优化控制等已成为自动化技术新的发展趋势。2 信息传输网络化2 1 信息传输的发展过程工业生产过程的信息传输标准从无到有、更新提高，这是一个漫长的过程。我国生产过程模拟信号的传输从0 1 0 V d c 0 1 0 m A 发展到1 - 5 V d c 4 2 0 m A的国际标准，是以I I 型仪表发展：l J l I I 型仪表的形式实现的。但随着网络技术的发展，普通模拟信号信息量少、传输效率
9、低的问题十分突出，应用网络技术传输现场生产过程信息成为必然的趋势。其中，采用兼容4 - 2 0 m A 信号标准、点对点通讯的H A R T 协议，在压力( 差压) 变送器中得到了广泛的应用，大大增加了传输的信息量，简化了仪表调试。H A R T 协议简单、成本低，但从技术上分析，H A R T 协议通讯并非理想的网络结构形式，其他各种应用于工业现场的网络技术随之大量涌现。2 2 现场总线在用于工业现场的网络技术中，现场总线是发展最快的一项技术。几十种不同类型和标准的现场总线同时在市场中竞争，严重影响了现场总线的推广应用。为此，国际电工委员会I E C S C 6 5 C 于2 0 0 0 年
10、1 月推出了现场总线国际标准I E C 6 1 1 5 8 ，定义了以下8 种现场总线标准：T Y P E1T S 6 1 1 5 8 现场总线标准( 即I E C 技术报告)T Y P E2C o n t r o lN e t 和E t h e m e t I P( 美国R o c k w e l l 公司支持)T Y P E3P r o f i b u s( 德国S I E M E N S 公司支持)T Y P E4P N e t( 丹麦P r o c e s sD a t a 公司支持)T Y P E5F FH S E( 美国F i s h e rR o s e m o u n t 公司
11、支持，即F FH 2 )T Y P E6S w i f t N e t( 美国B O E I N G 公司支持)T Y P E7W o r l dF I P( 法国A 1 s t o m 公司支持)T Y P E8I n t e r b u s( 德国P h o e n i xC o n t a c t 公司支持)2 0 0 3 年4 月I E C S C 6 5 C 又推出了：I Y P E9F F H lT Y P E1 0P R O F I n e t ( P N O 组织)现有I E C 6 1 1 5 8 标准的维护期为2 0 0 7 年1 2 月3 1 同，也即意味着在此之前不会对
12、标准内的现场总线进行修改，也不会增加新的现场总线。1 0 种类型现场总线采用完全不同的通信协议和总线体系结构，对现场总线的推广应用仍然是种障碍。而且在一个系统中，存在着多种总线标准，必然会增加网桥或网关，这意味着增加传递时间，降低系统可靠性，提高维护工作量，并增加了投资。除了以上被列为I E C 6 1 1 5 8 标准的现场总线外，还有各种处于实际应用、作用和功能相似的现场总线，如M o d B u s 、M o d B u sP u s 、L o n w o r k s 、C A N B U S 等，这些现场总线同样符合国际标准化组织I S O 的O S I 标准7 层模型，且每种现场总线
13、都有各自的应用目标。在我国的水泥生产自动化领域，P r o U b u s 、C o n t r o lN e t 及M o d B u s 、M o d B u sP l u s 等都有实际应用，尽管F F 技术与产品是我国九五攻关项目选择的标准，但在水泥行业的应用尚不多见。现场总线控制系统F C S ( F i e l d b u sC o n t r o ls y s t e m ) ，是一种新基于智能化仪表及现场总线的控制系统，有人认为将逐步取代传统的D C S 。但从现场总线技术强调安全、实时的特点和生产过程控制系统向生产管理功能发展的趋势分析，纯粹的现场总线控制系统在水泥生产控制中
14、难以取代D C S 或P L C ，甚至难以独立存在、发展，最大的可能是大量渗透到现场仪表、控制装置和其他控制系统中，组成包含多种开放网络的综合系统。尽管目前现场总线标准繁复，但技术已经比较成熟，应用也越来越广泛，许多制造商已经向市场提供带现场总线接口的检测、控制仪表和执行器等，现场总线技术的推广应用，将大大提高生产过程的控制速度和共享的信息量，现场总线产品应用规模达到一定程度后，自动化的总体费用将下降，包括一次性投资和维护费用。2 3 工业以太网技术与面向工业现场应用开发的现场总线技术不同，工业以太网则是基于超大规模应用于各种场合的以太网技术。以太网技术普及程度高，标准统一，研发与应用成本低
15、，在工业现场应用越来越广，甚至影响现场总线的发展。现在的现场总线标准中已经包含了部分工业以太网的标准，E t h e m e t I P 、F FH S E 和P R O F I n e t 工业以太网技术事实上已成为国际标准。我国也正在开展工业以太网的开发工作，浙大中控技术有限公司开发的4E P A 工业以太网已经延伸到现场一级，并在化工厂获得成功试用。到目前为止，工业以太网主要还是用于控制系统中的网络标准，在现场仪表和控带4 装置中的应用还较少，典型的应用如带以太网标准接口的工业电视监控器，用通用的以太网络、而不是用同轴电缆来传输视频信号。网络化的发展，不但可咀提高自动化水平、节省一次性投
16、资，而且为生产线的操作人员提供了及时、丰富的信息，提高操作水平，实现精细化生产；使维护人员便于故障查找和分析，使管理人员可以提高生产管理水平。 3 管控一体化3 1 水泥企业计算机系统应用在水泥生产企业，特别是采用窑外分解工艺的大中型企业，应用最好、最早的计算机系统大多是生产控制系统。其他的可能是财务电算化、库存管理、销售管理等等独立的计算机管理系统。随着企业的发展，需要建立全厂的计算机信息管理系统，少数企业开始应用E R P 管理企业日常运作，但企业管理信息系统与生产控制系统往往是分离的，这既有技术上的难度、更有管理上的问题。企业在市场经济条件下，无论是生产还是销售、采购、设备管理等，都要面向市场，以市场为目标，生产与市场等要素互动，形成一个整体，企业才能更有竞争力。所以生产控制与管理计算机系统一体化是必然的发展趋势。3 2 以生产为基础、以市场为目标的管控一体化生产控制计算机系统保有最基本的生产数据，企业要实现总体利益最大化，需要把生产控制系统纳入到企业管理信息系统中，形成综合系统。但生产控制系统对安全、实时的基本要
