新一代程序控制系統(tǒng)

受原燃料性能、工藝裝備及生產(chǎn)操作等工況變化的影響，水泥生產(chǎn)過程易出現(xiàn)波動，影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，熱耗和電耗，生產(chǎn)成本也相應增加。為減少生產(chǎn)波動，操作人員需對生產(chǎn)操作工況進行調(diào)整，監(jiān)控生產(chǎn)過程，使之穩(wěn)定。

由于生產(chǎn)過程變化過于頻繁，操作人員長期操作，體力難于適應。設計制造企業(yè)對水泥生產(chǎn)進行了過程控制的工具和方法的開發(fā)，解決了多變量或離散控制的各種問題（APC），在生產(chǎn)過程中，相應減少了工藝波動（圖1），通過微調(diào)，可得到穩(wěn)定的操作，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，降低能源消耗和生產(chǎn)成本。

1　發(fā)展過程

上世紀80年代初，丹麥史密斯公司創(chuàng)建了模糊邏輯專家技術首先用于水泥預分解、預熱器窯、磨系統(tǒng)的控制。限于當時的技術條件，在應用過程中，復雜的維護和較長的調(diào)試時間影響了用戶的接受能力。

隨著先進的計算機過程控制技術和遠程監(jiān)控系統(tǒng)的使用，以及模型預測控制（MPC）技術的出現(xiàn)，丹麥史密斯公司通過技術開發(fā)組成先進的控制技術，用以優(yōu)化水泥工藝操作。

在上述基礎上，丹麥史密斯公司開發(fā)了專家控制監(jiān)視/工藝專家V8（ECS/Process Expert）系統(tǒng)。此系統(tǒng)是將模型預測控制（MPC）技術、模糊邏輯專家技術和智能選擇技術等多個控制技術組合應用，解決了早期水泥生產(chǎn)控制技術應用過程中遇到的問題，從而得以推廣應用。使用效果大致為：產(chǎn)量可增加6%，燃料能耗下降6%，質量變化下降30%，投資返回＜1年（見圖2）。

2　實施過程

為保證ECS/Process Expert系統(tǒng)的順利實施，公司結合長期設計水泥工藝、裝備運行的經(jīng)驗，制定了全過程分階段實施方法，共8個階段，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定實施。主要步驟如下：

（1）制訂項目計劃：項目承接后，項目經(jīng)理負責制定全面的、從項目開始到完成的計劃。

（2）確定程序：公司有關人員進行現(xiàn)場調(diào)研，征求用戶意見，確定控制需求。

（3）研究應用設計和工藝策略：在現(xiàn)場調(diào)研及征求用戶意見的基礎上，對系統(tǒng)進行設計、制造、安裝。

（4）系統(tǒng)首次試運行：完成現(xiàn)場調(diào)試，對系統(tǒng)實施現(xiàn)場監(jiān)控。

（5）培訓操作人員和超級用戶：公司技術人員對操作人員進行新系統(tǒng)培訓。

（6）遠程控制和微調(diào)：在完成調(diào)試階段后，公司通過遠程控制對系統(tǒng)微調(diào)優(yōu)化。

圖1　技術先進的工藝控制：先穩(wěn)定后優(yōu)化

圖2　ECS/Precesses Expert直接效益

（7）回訪：全部調(diào)試完成后，若企業(yè)需要，則公司人員進行現(xiàn)場回訪，簽定服務合同。

（8）長期支持運行：公司對現(xiàn)場系統(tǒng)運行進行連續(xù)監(jiān)控并分析關鍵性能指標，幫助和提高系統(tǒng)的持續(xù)運行。

3　ECS/Process Expert系統(tǒng)的特點

ECS/Process Expert系統(tǒng)和其他先進的控制系統(tǒng)相比，具有如下特點：

（1）公司長期進行水泥廠的設計、制造、現(xiàn)場施工、調(diào)試和優(yōu)化提高。在此基礎上，制定了全過程的八階段實施方法，確保系統(tǒng)全面完整地實施。

（2）系統(tǒng)是在模糊邏輯專家技術應用的基礎上，綜合近年來發(fā)展的計算機過程控制技術和遠程監(jiān)控系統(tǒng)及模型預控制技術而開發(fā)的，該系統(tǒng)已在一批水泥企業(yè)應用，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質量，降低了能源消耗。

（3）系統(tǒng)方案是一個可配置和開放的解決方案，允許客戶在此基礎上結合需求制定策略，達到期望的結果。

（4）公司對系統(tǒng)進行了持續(xù)研究和不斷完善提高，滿足了水泥生產(chǎn)的技術進步。

4　結語

ECS/Process Expert自動控制系統(tǒng)能夠在水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)量，降低能耗，確保產(chǎn)品質量穩(wěn)定，滿足環(huán)保限值排放需求。未來，水泥工業(yè)的發(fā)展需進一步增大代用原燃料的使用量和更為嚴格的排放限值需求。水泥生產(chǎn)過程中的波動將更大且更頻繁，ECS/Proecss Expert自動控制系統(tǒng)必將繼續(xù)改進和提高，調(diào)節(jié)更為頻繁有效，滿足上述發(fā)展趨勢。

陳友德編譯自

No.2/2016

International Cement Review