李杰 崔伯河

摘要：新型干法水泥生產技術，相對于以往的回轉窯工藝，有著高質量、高產量、高環(huán)保、低能耗等眾多優(yōu)點，并且隨著我國生產企業(yè)“節(jié)能降耗”標準的不斷提高，智能高效的自動控制系統(tǒng)更是在新型干法水泥生產線承擔著越來越中的角色?；诖?，本文以金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠為例，以TIA的選擇需求為論述起點，并結合實際，從“現場控制”與“車間控制”兩方面進行分析，以期通過自動控制的簡單操作，有效管控新型干法水泥生產全線，不僅實現降低能耗的生產要求，更能夠實現水泥生產線穩(wěn)定與高產的愿景。

關鍵詞：新型干法;自動控制;實踐應用;水泥生產

水泥是建筑行業(yè)基礎的建材，更是社會發(fā)展的剛需。隨著城市化發(fā)展步伐不斷加快，我國水泥行業(yè)以迅猛之姿蓬勃發(fā)展，歷經幾十年，當前我國水泥產量多年位居世界第一。但我國的水泥產業(yè)在整體上仍有著高能耗、低產量的不足問題，并且生產工藝相對落后，水泥的品質也存在一些問題。因此，我國水泥行業(yè)正在積極探索用“新型干法”代替落后的“回轉立窯”工藝。縱然新型干法水泥生產線有著單機容量大，生產線持續(xù)性、穩(wěn)定性強的諸多優(yōu)點，但對于生產各單位的協(xié)調控制要求相對較高，因而更需要穩(wěn)定、高效、可靠、簡便的自動操作系統(tǒng)，才能夠保證水泥生產線穩(wěn)定高效、降耗增產、高質少污地運行，促進水泥產業(yè)健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

一、新型干法水泥生產線自動控制對TIA的需求

TIA是西門子工業(yè)自動化集團發(fā)布的一款全新的全集成自動化軟件，它能夠整合可利用的所有資源，實現數據的集中，讓企業(yè)內的控制、管理更為優(yōu)化、便捷。它可以說是一種自動化控制理念，貫穿水泥企業(yè)整個自動化系統(tǒng)的設計、實施與運行，為系統(tǒng)的集成方案提供思路。當然，TIA集成理念所表達的“集成”內涵具有全范圍屬性，既有“橫向”廣度上的集成，又有“縱向”深度上的集成。如，“橫向”集成性而言，要實現“易擴散、高集成”的系統(tǒng)，就需要集成的廣度，在系統(tǒng)內部實現同層所有設備與信息的集成，從系統(tǒng)外部要實現硬件、軟件及信息之間的橫向集成。又如“縱向”集成性而言，要實現“高精準、快決策”的系統(tǒng)，就需要集成的深度，在硬件、軟件及信息之間不同層次的集成，增加信息的數量，縮短決策的時間，加快系統(tǒng)的反應（如圖1所示）。

二、新型干法水泥生產線自動控制的應用

1現場設備自動控制

1.1恒速電機設備自動控制

在水泥企業(yè)中，恒速設備多為中低壓電機，廣泛應用在自動生產線的低壓系統(tǒng)配電、電氣傳動及電動控制設備等。如金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠，這類電機附帶著較多的信號，需要相應的擴展模塊，因此，使用的西門子電機控制保護單元Simocode Pro。以水泥生產線最為常見的皮帶傳送電機為例，它需要Simocode Pro處理一些信號，不僅有控制信號，還有保護信號，因此，必須添加相應的擴展模塊，皮帶傳動電機“啟、?！钡目刂菩盘栠B接至Simocode Pro的DI輸入點端子，而保護、監(jiān)控信號則連接至擴展模塊，這樣就實現了對水泥生產自動化的控制。

1.2變速電機設備自動控制

在水泥生產線中，諸如高壓風機、窯磨傳動裝置等需要較高的電壓維持運行，點電機多為變速。針對于這類變速高壓電機的控制，其控制的本質就是對其中的高壓變頻器。而金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠所使用的SIMOVERT MasterDrives，其控制方式主要包括端子與版面控制，將“高壓變頻器”看成縣長總線的分站，其一切參數均由現場總站獲取，然后將這些獲取的信號傳輸到分站PLC控制系統(tǒng)，實現對高壓變頻的自動控制。

1.3特殊設備控制設計

除了恒速、變速的低、中、高電機設備外，新型干法水泥生產線還擁有一些特殊設備，如，包裝機、篦冷機等，這類特殊設備的自控控制系統(tǒng)通常由制造商提供，且有著自己的特殊性，但會預留兩種通信接口，PROFIBUS、硬件I/O，讓其能夠與其他控制系統(tǒng)相接，形成一個完整的水泥生產線自動控制系統(tǒng)。它只需要系統(tǒng)變成人員根據水泥常的工藝特點來使用這些特殊設備的控制系統(tǒng)信號，并不參與主站的控制。

2現場車間自動控制

2.1現場控制站設計

如果把水泥生產線比作人體各項機能的運作，那么現場控制站就承擔著“大腦”的角色，它是自動控制系統(tǒng)的關鍵，所有的控制能夠都能夠通過現場控制站來實現。由此可見，水泥生產線制動控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、便捷性與現場控制站的設計有著很大的關系。所以，必須要重視車間控制站的設計、制作與安裝。

自動控制系統(tǒng)需要非常好的實時性，這樣才能對水泥生產線有最精準的控制，因此，在設計現場控制站時，一般需要確保其具備足夠的算力與I/O速度。如金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠的自動控制系統(tǒng)，就包括14個車間控制戰(zhàn)，其中10個都帶有CPU，分管著不同的控制對象，在配置上也存在一定的差異。與此同時，其控制系統(tǒng)采用的雙環(huán)型工業(yè)以太網，擁有兩個以太網控制器，這樣就能夠保證其中一個出現問題后，另一個仍能夠正常維持水泥生產線的運行。

2.2電氣控制柜設計

如果說現場控制站扮演者水泥生產線的“大腦”，那么電氣控制柜則充當著“手腳”，它是實現新型干法水泥生產工藝各個環(huán)節(jié)的供電與控制。

以石灰石破碎站為例，它作為系統(tǒng)的一個現場控制站，主要負責石灰石的破碎、篩選、傳送等，而石灰石電氣控制柜則負責工作各個環(huán)節(jié)的供電、工作及控制。如，高壓電氣控制柜，控制著破碎機將石灰石粉碎;低壓電氣柜則控制多個設備的供電、控制，并且還會設計備用回路，且標注相應的電流、電壓、電機功率電纜型號等參數。

總而言之，本位以金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠為例，討論了新型干法水泥生產線自動控制的主要對象及控制要求，并介紹了TIA控制理念模型及控制要求，實現了對生產線的集中控制。

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金昌水泥集團有限責任公司新型干法水泥二廠 737100