水泥機械自動化應用及發展趨勢

潘春偉

（惠州塔牌水泥有限公司，廣東 惠州 516820）

1 機械設計制造及其自動化的概念

1.1 特點與優勢

隨著社會的發展，社會生產效率也在逐步提高，傳統人工機械化操作被機械自動化操作取代不可避免，以前一個工廠需要上千名員工來實現機械化操作作業，雖然人海戰術一定程度上保證了產品的數量與質量，但也存在一些問題：需要時刻警惕操作員人身安全，人工失誤無法避免，大量人力浪費也在一定程度上拉緩了社會發展的速度。應運而生的機械自動化能很好地解放勞動力，通過電腦操作避免人與機械的直接接觸，實現了全機械作業，降低了失誤，也保證了員工的人身安全，改變了傳統工廠對人力依賴的生產方式，大大提升了生產效率。

1.2 環保性、安全性與效率性

首先是環保性。傳統機械制造設計對于操作人員專業技能要求極高，以此來保障生產環節的準確性，但人為操作難免會有失誤，經常會出現整個生產環節報廢的情況，造成資源的浪費。機械設計制造自動化能夠實現電腦程序控制全作業流程，降低了失誤發生概率，同時在實施過程中能夠節約資源、減少廢物和廢氣排放，為環保貢獻一份力，提升了行業的可持續發展能力。

其次是安全性。相比于傳統機械操作的全手工作業，機械自動化條件下工人利用電腦遠程控制即可完成作業流程。傳統機械操作事故傷亡事件時有發生，威脅著工人們的生命安全。機械設計制造及其自動化系統中，能夠通過電腦設計程序自主檢驗設備，一旦機械設備發生故障，操作人員可第一時間獲悉，這樣既保障了操作安全，又提升了生產效率，避免了某處環節失誤導致整個生產環節報廢的情況發生。

第三是效率性。企業在市場條件下參與競爭的最主要目的是為了獲得最大的收益。傳統機械制造需要投入大量人力，操作流程復雜。企業生產效率很難提高，大量的人力資源也在消耗著企業的人力成本。而機械設計制造自動化提高了生產效率，降低了勞動成本，縮短水泥制造環節的時間，其安全性與環保性的特點，也可間接減少突發事件的開支以及廢氣廢水污染治理的費用支出，能夠讓企業在競爭激烈的市場環境下保持良性的競爭力。

2 水泥生產線集散自動化控制技術及應用的發展現狀

2.1 水泥企業對生產線集散自動化設計和控制管理技術水平的分類

國內市場上的水泥企業對生產線集散自動化和控制的技術水平大致分成下列幾類:（1）目前國內市場上的水泥公司設計和使用的都是一種集散自動化設計和控制生產運營管理系統。（2）國內水泥公司一般運用的都是PLC、PLDCS等集散自動化控制管理體系，全面負責設計和調控國內水泥生產線設備、控制生產運營管理及其實施情況，總的來說，該自動化控制生產運營管理系統在整體技術性能上處于國內水泥生產線行業的技術前列。（3）當第一代自動化計算機控制系統誕生之后，水泥的設計和生產便迎來了歷史性的重大設備和技術管理變革，計算機將對國內水泥生產線的設計和實施情況進行一個全方位的分析和控制。

2.2 國內大中型水泥企業生產線的自動化分布生產控制管理系統應用現狀

2.2.1 PLDCS分布控制管理系統的性能特點

PLDCS分布生產控制管理系統在大中型水泥行業學術界又被廣泛稱為計算機分布生產控制管理系統，與以往的計算機和傳統大中型水泥企業生產分布控制管理系統的應用相比，DCS分布管理系統在國際上有著明顯的計算機性能和技術優勢，它既從根本上繼承了以往系統的主要性能和技術優點，又充分靈活運用了目前世界上其他新興的信息科技，確保了整個大中型水泥自動化生產流程的安全、可靠與快捷，在水泥企業經濟收益的提高和應用方面，也成效顯著，它徹底地變革了傳統大中型水泥企業生產的分布控制管理模式，實現了大中型水泥自動化生產技術的飛躍。近些年來，由于PLDCS強大的分布控制技術應用優勢，普遍獲得了國內大中型水泥生產企業的高度認可和廣泛青睞。

2.2.2 PLC水泥生產線集散自動控制系統的主要技術特點

PLC這種集散式水泥生產線自動控制系統的獨特之處主要體現在以下幾點:①直接借助于一臺計算機的無線網絡來自動調控部分設備和參數。②將整個水泥的生產單位借助于無線網絡直接與設備相連成為多機一體，然后再借助計算機的網絡控制與水泥生產設備的連接處，對整個水泥生產過程各個階段和環節的開關量變化進行實時監控。③很多同時處在生產第一線的水泥生產設備，依舊需要計算機對其數據和信息進行自動采集和調控。④一臺計算機會在最短的時間內，采集現場情況反饋的相關數據和信息，對整個水泥集散生產的過程進行即時自動監測。這種基于水泥集散生產自動控制的系統在設計上具有一些新的技術特點，最典型的特點之一就是其生產過程的連續性。其中有很多自動控制的環節都與計算機系統有極強的適應性和內在聯系，由于計算機的邏輯處理和控制等對自動控制的技術需求都比較高，如此一來， PLC系統對開關量的把控，就可以充分展示它極強的生產線自動控制功能，更好地符合國內中小水泥企業對生產線自動控制的技術要求。隨著國內水泥生產企業對PLC系統集成水泥控制自動化技術應用的逐年成熟和進一步優化，它的響應、運算速度、穩定性等，都明顯優于DCS集散水泥控制自動化系統。

3 水泥生產線全集成生產自動化管理控制技術發展趨勢分析

3.1 水泥生產線全集成智能化管理控制技術發展趨勢

隨著我國水泥企業生產機械設計制造效率及其生產工藝各個環節的生產效率和安全性進一步提升，將生產數控電子科技與我國水泥機械數控設備制造結合起來，推動機電數控設備制造業一體化快速發展將成為現實。伴隨著發達國家大型水泥企業生產線自動控制系統技術水平的進一步提升，我們可以預見，今后的大型水泥企業必然是同時融合了水泥生產自動化管理、信息安全自動化管理、過程安全監控和建立了自動化的過程通信和管理網絡，如此，能夠及時、有效保證水泥產品的技術性能和服務質量，維持系統的正常運營，實現對水泥企業生產自動化和企業盈利管理效益的最大化，實現節能減排、保護生態環境和可持續發展。

3.2 水泥廠智能化應用普及

（1）結合了人工智能的軟硬件技術對水泥的生產管理進行規劃協調，完成高效率的生產自動化過程，水泥廠從勞動密集型行業逐步走向可視化，降低企業人力成本，降低消耗，提高企業產能。

（2）工業數據統計系統、生產智能控制系統、水泥廠巡檢機器人、工廠人員定位系統和車載監控系統等多項水泥高科技產品，在協作水泥業主單位運行時，將明顯提高各工序水泥生產效率和水泥成品品質，使整個水泥生產體系更透明，生產監控更智能高效。

（3）通過精準的衛星GPS定位系統對水泥車輛行駛路線進行規劃和測量，綜合智能分析油耗的智能化模塊，可將加油記錄、GSP行車軌跡、路線管理等基礎功能定制化報表，實現對油箱的油量監控，動態分析傳感器在介質中各種參數，自動進行精確補償，從而為客戶提高運輸效率、節約車輛維護費用提供決策支持。未來水泥廠智能化管理技術就像電腦的CPU一樣能夠不斷提高。

4 結論

目前，國家水泥生產線自動化技術已經取得了長足的技術進步， 但是，在該設備生產領域的競爭力和技術水平與發達國家的先進技術比還有很大差距，需要不斷提升水泥生產線設備自動化程度，積極引入新型自動化技術，打開水泥自動化生產新局面。