關(guān)海明

摘要：隨著我國(guó)建筑的發(fā)展，我國(guó)的水泥工業(yè)也得以推動(dòng)。水泥行業(yè)的特點(diǎn)決定了其開(kāi)關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量的處理多為簡(jiǎn)單的顯示和給定，控制回路基本上也多為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié)，這些特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)意義上DCS系統(tǒng)的逐漸淡出。文章對(duì)水泥工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新以及水泥工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；設(shè)計(jì)創(chuàng)新；水泥工業(yè)；PC控制；全集成自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：F426

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)14-0086-02

一、電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)

(一)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的升級(jí)換代

水泥行業(yè)的特點(diǎn)決定了其開(kāi)關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量的處理多為簡(jiǎn)單的顯示和給定，控制回路基本上也多為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié)，這些特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)意義上DCS系統(tǒng)的逐漸淡出。如ABB的MASTER系統(tǒng)，Bailey的290系統(tǒng)，橫河(Yokogawa)的CENTUM-CS，霍尼維爾(Honeywell)的TDC-3000等，這些系統(tǒng)同相對(duì)簡(jiǎn)單的PLC加上位控制軟件所組成的系統(tǒng)相比較而言并無(wú)明顯的優(yōu)勢(shì)，甚至某些方面還處下風(fēng)，而其高昂的價(jià)格更是成為其在水泥行業(yè)推廣的巨大障礙。而如Modi-con，Allen-Bradley，Siemens等公司因其一開(kāi)始就是以PLC產(chǎn)品為主導(dǎo)，因此在某些領(lǐng)域得到充分的展示，而其處理開(kāi)關(guān)量的能力和較快的速度在水泥行業(yè)表現(xiàn)得淋漓盡致，同時(shí)其靈活的結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展留有很大的余地，還有不可忽視的價(jià)格優(yōu)勢(shì)更使其得到迅速的發(fā)展。作為回應(yīng)傳統(tǒng)DCS廠(chǎng)商紛紛推出其相應(yīng)的PLC產(chǎn)品，如ABB的Freelance2000，Honeywel的Plantscape，Siemens的PCS7等等，并作為主導(dǎo)產(chǎn)品在水泥行業(yè)推廣，已取得不俗的業(yè)績(jī)。目前新設(shè)計(jì)的大中型水泥廠(chǎng)相當(dāng)一部分采用了這些系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)展至今已相當(dāng)成熟，其控制多采用對(duì)等式或客戶(hù)機(jī)服務(wù)器方式，在網(wǎng)絡(luò)上由于以太網(wǎng)低廉的價(jià)格和通用的通訊設(shè)備使其具有其他網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，選用的系統(tǒng)上一級(jí)通信網(wǎng)大多采用工業(yè)以太網(wǎng)，使系統(tǒng)更靈活，組態(tài)更易擴(kuò)展，如圖1所示：

(二)總降壓變電站采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

在大中型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)的總降壓變電站設(shè)計(jì)中，已普遍采用了電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，所有高壓系統(tǒng)的操作和計(jì)量均由計(jì)算機(jī)完成，使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)擴(kuò)展至高壓領(lǐng)域。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以滿(mǎn)足與電力部門(mén)通訊的要求，而且可以將整個(gè)企業(yè)的高中壓電力設(shè)備的保護(hù)、控制和監(jiān)測(cè)集為一體，完成實(shí)時(shí)顯示電站各回路電量(相電流、有功無(wú)功功率、電度、相電壓、線(xiàn)電壓、零序電流和電動(dòng)機(jī)不平衡電流等)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、信號(hào)狀態(tài)及動(dòng)作等以及數(shù)據(jù)累計(jì)；完成主接線(xiàn)圖、潮流圖等工況的顯示；完成各主變壓器溫度、設(shè)備電壓、設(shè)備電流及負(fù)荷棒圖；可動(dòng)態(tài)顯示和修改各保護(hù)裝置的保護(hù)定值，可在線(xiàn)投、退保護(hù)裝置的各種保護(hù)功能。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程集散控制系統(tǒng)相連，可在集中方式時(shí)，在中央控制室利用集散控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)回路進(jìn)行分、合閘操作。運(yùn)行狀態(tài)除在開(kāi)關(guān)柜上指示外，還將電氣測(cè)量及各種狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)等送入集散計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由中控室監(jiān)控，提高了生產(chǎn)線(xiàn)高壓系統(tǒng)的保護(hù)控制水平。

(三)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)型傳感器

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的一種雙向多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的開(kāi)放型測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)際上自動(dòng)化控制系統(tǒng)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)水泥生產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在窯尾預(yù)熱器、窯頭篦冷機(jī)等熱工測(cè)控點(diǎn)集中的區(qū)域，原料立磨、原料調(diào)配秤等數(shù)據(jù)量較大的配套設(shè)備中局部采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方案，而在測(cè)控點(diǎn)較為分散的其它車(chē)間仍采用傳統(tǒng)的DCS分布式I/O系統(tǒng)。這樣充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，減少了大量隔離器、端子柜、I/O模塊及大量電纜和電纜橋架，同時(shí)由于采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)提高了信號(hào)的測(cè)量、傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的性能。形成真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整的控制系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。還提供了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制狀態(tài)、故障診斷等信息，使設(shè)備維護(hù)針對(duì)性強(qiáng)，工人的工作量減少、勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高。

二、電氣自動(dòng)化發(fā)展

(一)PC控制的應(yīng)用

開(kāi)放的PC總線(xiàn)導(dǎo)致了豐富多彩、種類(lèi)繁多的硬件模件的產(chǎn)生，用于數(shù)據(jù)采集與控制的板級(jí)產(chǎn)品已幾乎可以覆蓋所有用戶(hù)的需求。開(kāi)放的PC總線(xiàn)的產(chǎn)品是以通用商品OEM的方式向市場(chǎng)供貨，因而它比專(zhuān)用性的PLC或DCS產(chǎn)品性能價(jià)格比更高。PC開(kāi)放的軟件結(jié)構(gòu)和日趨標(biāo)準(zhǔn)化的軟件生產(chǎn)方式，使得高性能多用戶(hù)的軟件產(chǎn)品層出不窮，如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE，對(duì)象的鏈接和嵌入OLE。開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)ODBC、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用PRC、32位機(jī)的多用戶(hù)、多任務(wù)操作系統(tǒng)等已為系統(tǒng)集成提供了可供充分選擇的基礎(chǔ)軟件；在軟件市場(chǎng)，一些基于PC控制的軟件也不斷完善。PC機(jī)大受歡迎的另一重要原因是開(kāi)放的連接進(jìn)入90年代后期，聯(lián)網(wǎng)已成為PC的最基本能力之一，基于PC的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品得到極大的豐富，為用戶(hù)使用多家的產(chǎn)品集成自己的系統(tǒng)提供了可靠的保證。相信以PC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)將成功用于以順控為主的水泥廠(chǎng)各級(jí)控制中。

(二)全集成自動(dòng)化

當(dāng)前水泥企業(yè)向大型化、集團(tuán)化方向發(fā)展，為使管控一體化，控制系統(tǒng)也應(yīng)大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少大量接口部件，同時(shí)為自動(dòng)化應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的通信、統(tǒng)一的組態(tài)；在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)則以工業(yè)以太網(wǎng)作為連接各站、節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)總線(xiàn)，通信速率可大大提高。大型水泥廠(chǎng)電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)優(yōu)化正在向控制智能化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和管理信息化的方向發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，使當(dāng)前水泥廠(chǎng)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制層、過(guò)程控制層、生產(chǎn)管理層的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步向兩端延伸。現(xiàn)場(chǎng)層更加深入到測(cè)控設(shè)備核心，管理層由生產(chǎn)管理向企業(yè)總體資源規(guī)劃發(fā)展，從而形成控制、管理為一體的集成化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

三、結(jié)語(yǔ)

密切關(guān)注國(guó)內(nèi)外電氣自動(dòng)化先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，在技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的前提下為水泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，為我國(guó)水泥工業(yè)新的跨越式發(fā)展做出貢獻(xiàn)。