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(yè)得到快速發(fā)展。工程設計是工程建設項目的重要環(huán)節(jié)，是工程項目建設的依據和基礎。自動化在現(xiàn)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(yè)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(tǒng)，讓相對獨立的水泥工廠控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)相連接，從而構成更為完備的網絡計算機系統(tǒng)，以此協(xié)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(xiàn)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(xiàn)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(yè)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(tǒng)，讓相對獨立的水泥工廠控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)相連接，從而構成更為完備的網絡計算機系統(tǒng)，以此協(xié)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)配置。基于多元化的技術發(fā)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(tǒng)配置而實現(xiàn)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(yè)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(xiàn)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(xiàn)。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(tǒng)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(tǒng)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(wěn)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(huán)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(tǒng)

DCS就是所謂的集散控制系統(tǒng)，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(huán)控制等知識需要現(xiàn)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(jié)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(tǒng)。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(huán)型、總線以星型是網絡拓撲結構主要模式?，F(xiàn)階段，我國水泥廠系統(tǒng)所采取的結構模式為總線與環(huán)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(xiàn)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(fā)展、改進以及更新?lián)Q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(jiān)視完美結合，借助標準通信網絡與開放系統(tǒng)例如Ethernet、MAP以及OPC等，處理了DCS不同廠家實現(xiàn)互連的現(xiàn)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(fā)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(xié)同設計管理平臺，規(guī)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(xiàn)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(yōu)化專業(yè)間配合流程和方式，使各專業(yè)間的協(xié)調配合均在協(xié)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(xiàn)設計過程與成果存儲聯(lián)動，滿足設計實時關聯(lián)與更新。在集中化的工程數據與圖檔平臺管理模式下，實現(xiàn)工程設計成果的快速移交與發(fā)布，滿足工程施工階段應用需求。

2.3PLC集散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要特點表現(xiàn)在以下四點：首先，系統(tǒng)可以對水泥整個生產過程實現(xiàn)實時監(jiān)測與控制，可大前提是應確保水泥廠的全廠聯(lián)網;其次，主要是計算機借助一些參數實現(xiàn)部分自動控制;再次，系統(tǒng)也能通過計算機實現(xiàn)對部分現(xiàn)場設備的控制;最后，計算機能達到實時監(jiān)測效果，主要是依據對壓力的反饋與現(xiàn)場溫度參數。針對水泥生產而言具有一定的連續(xù)性，對此需要一定的邏輯控制力，而這正是PLC系統(tǒng)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(tǒng)?；诓粩喟l(fā)展的PLC技術，其在很多方面的優(yōu)越性已超過DCS系統(tǒng)，特別是在中小規(guī)模企業(yè)中該系統(tǒng)具有十分廣泛地應用空間，而且也實現(xiàn)了管理控制水平的進一步提高。

3水泥工業(yè)的綠色低碳發(fā)展之路

黨的十八大以來，水泥行業(yè)深入學習貫徹習近平總書記生態(tài)文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念，先后制定、實施了一系列與節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展相關的政策、規(guī)定與標準，使水泥行業(yè)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(yè)結構，開展錯峰生產，全面處置廢棄物、城市垃圾，開展生產環(huán)境治理，提升節(jié)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(yè)在節(jié)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(huán)境下，由于水泥行業(yè)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(jié)能減排大趨勢的約束，因此，整個水泥工業(yè)必須以新的站位、新的目標、新的標準能動地推進節(jié)能減排進入新的水平，在水泥廠內繼續(xù)挖掘的新能源的“藍?！?，為水泥行業(yè)奠定綠色低碳的基礎，提升行業(yè)整體的發(fā)展質量。

結語

基于我國市場經濟體制的深化改革，水泥企業(yè)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(tǒng)，必然會成為未來企業(yè)發(fā)展的主要趨勢。

參考文獻

[1]夏之云，張衛(wèi)民.我國水泥工業(yè)自動化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].水泥技術，2018（z1）：35-37.

[2]張衛(wèi)民.現(xiàn)代水泥工業(yè)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.