電氣自動化控制技術在水泥企業的應用情況

張前

【摘要】：時代的不斷進步，科學技術水平的逐漸提升，使得自動化技術在各個行業中得到廣泛應用。它的出現，極大地改變了工業生產的效率，降低了企業的生產成本，為企業帶來更為豐厚的利益。建材行業對于我國的社會經濟發展具有極其重要的現實意義，尤其是水泥工業對于占有我國經濟很大比重的建筑業，更加具有不可替代的位置。

【關鍵詞】：科技水平；建材行業；水泥廠；電氣自動化

我國人口密集，地域廣闊，隨著生活水平的不斷提高，對鐵路、公路、住房等基本建設的投資越來也多，對水泥等建材的需求量也在不斷提高。我國是水泥生產大國，根據國家統計局發布的數據，2014年1-12月份全國規模以上水泥產量247619萬噸，約占世界水泥總產量的60%。經濟的騰飛，居民個人收入的增加，為我國的建筑業發展提供了肥沃土壤。而建筑業的興盛，促使建材行業相應地得到急速回升，人們對于水泥的需求也在節節攀升。正因如此，企業如何提高水泥生產電氣自動化水平？如何降低生產成本，使得企業在競爭中充滿優勢？成為我國水泥企業進一步發展的重大研究課題。

一、概論

（一）何謂電氣自動化技術？

所謂電氣自動化控制技術是指利用計算機和電子技術來實現企業生產的電氣自動化控制。

（二）工作原理

通過控制系統的有效集成，實現對水泥生產過程的自動控制。只要將電氣技術與計算機、微機技術進行有效結合即可。

（三） 意義所在

建筑業的發展，離不開建筑材料的配合，無論是鋼材還是水泥，都在建筑業的發展過程充當中堅實的后盾。隨著企業競爭的加劇，產品利潤逐步下降，而用戶對產品質量的要求卻逐步提高。因此，如何在水泥的生產技術上做文章，既要提高勞動生產率，降低生產成本，又要提高產品質量，增強企業競爭力，成為擺在各個水泥生產企業面前的重要課題。在水泥生產工藝及生產設備上加大創新研發力度，同時大力提高水泥生產企業電氣自動化水平，是破解這一問題的解決之道。

二、水泥生產電氣自動化控制技術的主要特點

（一）工作效率較高

水泥電氣自動化控制技術的發展及應用直接關系到經濟的發展，相對于人工操作，它的優勢十分明顯。譬如，一些依靠人工操作難以完成的工作，通過電氣自動化控制技術可以輕易實現。再比如在水泥的生產過程中，有時所面臨的環境十分糟糕，倘若堅持在這樣的環境下開展工作，那么相關的工作人員的人身健康將無法得到保障，甚至會導致疾病。而這種情況對于電氣自動化技術而言，卻根本算不上什么問題。不僅如此，它還可以有效地提高水泥的產量，減少人為因素導致的不必要損失。如此一來，企業的生產成本將大幅降低，而利潤卻顯著增長。

（二）運行速度快，準確度高

和熱機設備比較起來，在信息量、對象、操作頻率等方面，自動化控制技術都稍有遜色。然而無論是運行速度，還是準確度，熱機設備相對于自動化控制技術而言都遠為不及。可靠，反應快，抗干擾這些都是水泥生產自動化設備的要求，而這些特點恰好是電氣化控制技術的優勢所在，因為水泥生產電氣自動化控制的基本需求都可以通過其所包含的各類連鎖保護設備而得以滿足。

（三）發展速度快，更新速度迅速

電氣自動化控制技術所使用系統會基于相應的數據處理在其運行的過程對水泥生產設備進行操作，并且可以使得所傳達指令均能到達各個設備。這項技術的不斷前行和發展，也帶動了水泥生產設備的操作精準度，進而降低了出錯率，比人為操作有可能帶來的失誤低了很多。今后該項技術還會被不斷創新研究，新的研究成果也會被應用到實際生產當中去。屆時，水泥的生產將更為高效。

三、電氣工程自動化的幾個種類

（一）統一監控模式

此種模式既便于操作和維修，同時也無需對控制站過度保護，在系統設計上較為輕易。但是其弊端是多種功能過于集中于同一個處理器中，致使系統的負荷過重，任務難以完成，同時也對體統的處理器速度構成一定影響。因為要對所有的電氣設備進行監督和控制，那么主機反應就不那么靈活，這就需要更多的電纜而更多電纜的采用，不但導致投資成本增加，同時長距離電纜也會對系統的穩定性和精確性造成干擾

（二）現場總線控制模式

類似于以太網，現場總線控制模式已在變電站綜合自動化體系中得到廣泛應用，并且積累了寶貴的經驗。近年來，隨著科學技術的不斷發展，智能化電氣裝備也應運而生且應用廣闊。這些技術和裝備的創新與研發，奠定了網絡控制體系在發電廠電氣系統中的應用基礎。此種模式下，系統的設計便有的放矢，異樣的間隔，異樣的功能，因此就可以根據間隔的不同情況來設計。此類控制方式，既有遠程控制的所有亮點，同時還能減少許多如接線盒這樣的的隔離設備。監控系統經由通訊線路連接，省去了大量的投資，節省下很多的控制電纜，并且安裝維護的費用也由此減少，那么相應的成本預算，自然也就大幅減少了。

（三）遠程監控模式

采用遠程監控模式的話，安裝成本及原材料，如電纜等可以被大量地節約出來，同時它還有安全可靠，配置靈活等優點。然而一個擺在眼前的事實是各種現場總線通信線的速度十分緩慢，導致水泥廠電氣部分相關的通信量顯著增加。可見，遠程監控模式固然有其優勢所在，但其實并不適合工廠電氣自動化的改造。它的最佳使用模式是監測小系統。

四、水泥行業電氣自動化發展趨勢

（一）PC機技術的應用

PC機技術在工業控制領域發展迅猛，其角色已不單純是早先的人機界面，而是從半機半人過渡到了自動化。PC總線的開放性，促使許許多多的硬件、模件的產生。板級產品幾乎可以通過采集和控制數據來滿足所有用戶的要求。PC總線的產品因為供貨方式的不同，所以性價比很高，高于專用PLC或DCS產品。PC的軟件生產逐漸趨于標準化，其包含了更為開放的軟件結構，許多性能良好、受眾眾多的軟件產品隨之涌現。那些在軟件市場上大出風頭，廣受歡迎的軟件，其中有不少都是基于PC控制的。正因為其連接的開放性而使得PC機受到人們的一致歡迎和肯定。

（二）統一化程度不斷提高

水泥行業電氣自動化控制技術系統的不斷研發和創新，使得人們可以將開發系統從整體運行技術系統中合理地分化出來，這同時也是一項可以增大統一程度的重要舉措。它的研發，能使數據共通，無論數據來自哪里，是來自水泥生產設備，還是源自企業工程，又或者源于監管機制，均可達到共通。水泥生產設備得益于水泥電氣自動化控制技術的應用，后者在前者的的產品設計、維護保養上貢獻良多。水泥電氣自動化控制技術的應用之于水泥企業，極大地提高了勞動生產率，使得企業的生產成本減少很多。因此，我們可以說在將來水泥電氣自動化控制技術將成為水泥企業必備的一套系統。

（三）集散控制系統（DCS）

DCS系統（Distributed Control System）又稱集散控制系統，問世于1975年，它是以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，它由過程控制級和控制管理級兩部分組成。DCS系統問世初期，生產廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中后期起，首先由在進口裝備成套中引進國外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進口項目。那時，我國主要行業（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全數進口。80年代早期在引進、消化和吸收的同時，開始了研制國產化DCS的技術攻關。

近些年以來，我國DCS系統研發和生產成長很快，突起了一批優秀企業，如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司等。這批企業研制生產的DCS系統，不僅品種數目大幅度增加，而且其技術水平已到達或接近國際先進水平。在建材行業的得到了越來越廣泛的應用。目前，國外DCS系統在我國一統全國的局面已經改變，國產DCS系統不僅占據了市場份額的半壁江山，形成了自己的技術，同時使得國外引進的DCS系統價格也大幅度下降，為我國自動化推行事業做出了進獻。與此同時，國產DCS系統的出口也在逐年增加。

五、電氣自動化設計創新

（一）總降壓變電站采用綜合自動化系統

電站綜合自動化系統已經在很多的大中型水泥生產線上被廣泛采用，全部的高壓系統的操作與計量幾乎都是通過計算機來完成的。可以說，計算機控制系統已然擴展到了高壓領域。

在變電站采用綜合自動化系統有如下幾種好處：

1.既滿足了電力部門的通訊要求，又能一體多用。不單是保護，而且能對企業的所有高中壓電力設備進行檢測和控制，還可以實現對電站各回路電量的實時顯示。

2.工況的情況可以實時顯示，包括主接線圖和潮流圖都可以一目了然。

3.可以對各保護裝置實行動態保護，還可以在線對保護裝置進行投、退處理。

4.保護和控制生產線高壓系統。可通過在中央控制室操作集散控制系統計算機來實現電動機回路的分、合閘。

（二）計算機控制系統的更新

工業領域控制系統隨著科學技術的不斷發展而不斷升級和更替，傳統的系統控制方式逐漸為頻繁涌現的新技術和新產品所取代。具有獨特特征的水泥生產行業占有主導地位，尤其在開關量邏輯控制方面表現顯著。在處理模擬量上，以簡單的顯示和給定為主；回路操作控制通過單回路來調節，非常便捷。因為不具有如上的幾個特點，過去的DCS系統漸漸退出主流舞臺。如，ABB的MASTER系統、橫河的CEN-TUM-CS等。這些系統本身沒什么特別的優勢，更無法與操作簡單而實用的PLC相比。而且在價格上又非常之昂貴，難以被大力推行于水泥業中。以Modicon為代表的一些公司在生產PLC產品之初即以其為主導，并將之在各個領域中充分予以展示。就水泥領域而言，PLC在對開關量的處理上，無論是處理能力，抑或處理速度都非常令人滿意。同時它的結構靈活多變，非常便于系統的不斷完善和升級。同時在價格上也實惠很多，這也是其能迅速攻占大部分市場的根本原因之一。有些傳統DCS廠商作為回應，也生產出了相應的PLC產品，并將之應用于水泥行業當中，也算是戰績斐然。目前，包括一些新興的水泥廠，以及一些大中型的水泥企業都已引入了這些系統。經過多年的發展，控制系統在結構上早已趨于成熟，其采用的最多的控制方式為對等式或服務器方式。

六、結語

建材行業對于我國的社會經濟發展具有極其重要的現實意義，尤其是水泥工業對于占有我國經濟很大比重的建筑業，更加具有不可替代的位置。所以，針對水泥生產技術及設備的創新研究就顯得格外重要。唯有大幅提升水泥電氣自動化的水平，才能真正促進水泥工業的快速發展，為我國的國民經濟做出應有貢獻。同時，企業在生產水泥時，應當基于企業自身的實際情況來合理利用電氣自動化技術，同時積累經驗，并且要積極引入國外的先進電氣自動化技術，學習它的優良之處，再依據實踐來完成創新，使之更加符合我國的水泥生產要求。惟有如此，水泥工業電氣自動化技術的價值才得以完全體現，也才能更好地服務于生產當中去。相關企業有了電氣自動化技術的支持，將會得到更大，更遠的發展！

參考文獻：

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