張婉君 楊勇偉

1中材建設有限公司（100176） 2河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

0 前言

DCS集散控制系統(tǒng)是采用標準化、規(guī)?；拖盗谢脑O計，實現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。其體系結構從垂直方向可分為三級:第一級為分散過程控制級；第二級為集中控制管理級；第三級為綜合信息管理級，各級相互獨立又相互聯(lián)系。各級之間有通信網(wǎng)絡連接，將集散控制系統(tǒng)的各部分連接在一起，完成各種數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞。

1 分散過程控制級

分散過程控制級直接面向生產(chǎn)過程，是集散控制系統(tǒng)的基礎。它具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、回路調節(jié)控制和順序控制等功能，能獨立完成對生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。其過程輸入信息是面向傳感器的信號，如熱電偶、熱電阻、變送器（溫度、壓力、液位、電壓、電流、功率等）及開關量的信號，其輸出是作用于驅動執(zhí)行機構。下面分別介紹各典型控制項目:

1）轉速控制

在水泥的生產(chǎn)過程中，轉速的控制是非常重要的，以板喂機的轉速控制為例，在水泥廠的原料配料系統(tǒng)中,粘土的物料水分一般情況下均在12%以上，特殊情況達到17%以上。而配料的精確對生料質量和熟料質量影響很大，一般系統(tǒng)流程主要是在粘土倉下布置板喂機，然后接皮帶秤，通過皮帶秤的計量來實現(xiàn)準確配料。當通過皮帶上的物料的重量大于給定值時，則通過調節(jié)器降低轉速，以達到適當?shù)倪\料量；反之，則增加轉速。

2）溫度控制

燒成帶的溫度控制，實際上是一個溫度場的問題，包括物料溫度、氣流溫度、火焰溫度等等。采用比色高溫計，可以直接測出火焰溫度。此外，一級筒出口溫度太高，說明喂料量與燃料量或用風量不匹配，會造成其它旋風預熱器發(fā)生粘結和堵塞，或是已造成某一旋風筒發(fā)生堵塞。同樣，溫度過低，也說明喂料量與燃料不匹配,且使分解爐分解率偏低。因此，通?？刂圃?20～350℃范圍。

在自動控制系統(tǒng)中，溫度設定值可根據(jù)現(xiàn)場的特殊情況自行修改，如控制線路故障，會致使循環(huán)式冷卻系統(tǒng)不能正常開啟，這時需手動開啟。

3）壓力控制

在窯系統(tǒng)與生料磨系統(tǒng)同時運行時，窯尾排出的廢氣用于生料磨系統(tǒng)烘干等等，該點的測量是非常必要的。因為該點的負壓值直接影響以上兩個系統(tǒng)的操作平衡。當該點的負壓值大于設定值或正壓值較設定值小時，應將大布袋收塵后的排風機閥門關小；反之，則開大閥門，以保證風量平衡。

此外，窯頭負壓穩(wěn)定表征窯內(nèi)通風及冷卻機入窯二次風之間的平衡。在正常生產(chǎn)情況下，窯尾風機風量盡量保持不變，否則將影響整個窯系統(tǒng)的熱工平衡。因此，均采用調節(jié)窯頭排風機入口閥門的開度來保持窯頭罩為微負壓。如產(chǎn)生正壓，導致噴火，將危及窯頭比色高溫計及工業(yè)電視等儀器。

4）冷卻機冷風風量自動調節(jié)

為了使冷卻機工作狀況少受外界的干擾，同時也為了使冷卻機篦下壓力能夠較真實地反映料層厚度，保持各室的風量穩(wěn)定是非常必要的，故采用各室冷風風量自動調節(jié)各冷卻風機出口的閥門開度。

5）冷卻機蓖速自動調節(jié)

冷卻機篦速檢測的目的是為了保證篦床料層厚度，使熟料冷卻均勻，且保證冷卻機安全運行。根據(jù)流體力學理論，氣體通過料層的阻力，與料層厚度成正比關系，因此篦床速度的檢測主要根據(jù)篦下壓力變化調節(jié)，以實現(xiàn)穩(wěn)定料層的要求。但是，當出現(xiàn)大塊料或掉窯皮時，料層厚度與篦下壓力不再成正比關系，這時篦下壓力非但沒有增加，反而下降。如根據(jù)上述方法調節(jié)，篦床速度也隨之變慢，致使篦床料層越積越厚，將會造成篦床燒壞，冷卻機電機被燒壞。為此，必須增設監(jiān)控參數(shù)，即電機電流。當篦下壓力下降，而電機電流上升時，則此電機電流為主控參數(shù)，迫使篦床速度提高，不致造成以上事故。

2 集中控制管理級

這一級以操作監(jiān)視為主要任務，兼有部分管理功能。它是面向操作員和系統(tǒng)工程師的，這一級配備有功能強大的計算機系統(tǒng)及各類外部裝置，包括液晶顯示器、鍵盤和鼠標等，還需要較大存儲容量的存儲設備及功能強大的軟件支持，確保工程師和操作員對系統(tǒng)進行組態(tài)、監(jiān)測和操作，對生產(chǎn)過程實現(xiàn)高級控制策略、故障診斷、質量評估等。

這一級主要設備包括:

1）監(jiān)控計算機（上位機），綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各工作站，具有多輸入多輸出控制功能，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制或最優(yōu)管理。

2）工程師站:主要用于系統(tǒng)的組態(tài)、維護和操作。

3）操作員站:主要用于對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和操作。

3 綜合信息管理級

這一級由管理計算機、辦公自動化軟件、工廠自動化服務系統(tǒng)構成，從而實現(xiàn)整個企業(yè)的綜合信息管理。綜合信息管理主要包括生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理。

4 結語

總而言之，隨著水泥行業(yè)不斷向大型化、智能化的發(fā)展，DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)中起著越來越重要的作用，必將成為水泥生產(chǎn)企業(yè)不可取代的主要生產(chǎn)控制方式。水泥生產(chǎn)線控制回路的優(yōu)化代表了水泥生產(chǎn)自動化的發(fā)展方向，回路優(yōu)化控制取代了原有的僅靠操作工人經(jīng)驗來維持水泥生產(chǎn)的熱工穩(wěn)定。國內(nèi)外通過多年的研究和實踐，認為以多條單回路優(yōu)化控制來實現(xiàn)水泥生產(chǎn)線的自動化生產(chǎn)是可行的、有效的、必要的，它將大大提高水泥企業(yè)的控制水平。近幾年來，回路優(yōu)化控制已在水泥廠得到了大量的應用，取得了良好的效果，因此DCS在水泥行業(yè)中的前景將格外明朗。

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