余唯揚(yáng)

摘要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工程建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。工程設(shè)計(jì)是工程建設(shè)項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)，是工程項(xiàng)目建設(shè)的依據(jù)和基礎(chǔ)。自動(dòng)化在現(xiàn)代水泥生產(chǎn)中占據(jù)著關(guān)鍵地位。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是水泥生產(chǎn)自動(dòng)化的重點(diǎn)。相比于以往的控制方式，使得水泥工業(yè)產(chǎn)生了質(zhì)的變化，借助計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與有關(guān)支持軟件，打造的生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)，讓相對(duì)獨(dú)立的水泥工廠控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)相連接，從而構(gòu)成更為完備的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以此協(xié)調(diào)與控制在生產(chǎn)中的物質(zhì)流、具體管理中的信息流進(jìn)，進(jìn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)與信息化管理相結(jié)合。本文就水泥工廠自動(dòng)化及其設(shè)計(jì)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);水泥工廠;設(shè)計(jì)分析

引言

自動(dòng)化在現(xiàn)代水泥生產(chǎn)中占據(jù)著關(guān)鍵地位。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是水泥生產(chǎn)自動(dòng)化的重點(diǎn)。相比于以往的控制方式，使得水泥工業(yè)產(chǎn)生了質(zhì)的變化，借助計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與有關(guān)支持軟件，打造的生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)，讓相對(duì)獨(dú)立的水泥工廠控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)相連接，從而構(gòu)成更為完備的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以此協(xié)調(diào)與控制在生產(chǎn)中的物質(zhì)流、具體管理中的信息流進(jìn)，進(jìn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)與信息化管理相結(jié)合。

1項(xiàng)目的建設(shè)條件

項(xiàng)目的建設(shè)條件也就是設(shè)計(jì)工作的基本條件及基礎(chǔ)。工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配置是建立在其基礎(chǔ)條件之上的，不同的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件就會(huì)有不同的系統(tǒng)配置;并且設(shè)計(jì)中還會(huì)遇到即使基礎(chǔ)條件一樣，因其它情況及因素的影響也會(huì)有不同的系統(tǒng)配置?；诙嘣募夹g(shù)發(fā)展和進(jìn)步，在相同的建設(shè)條件下也能以不同的技術(shù)路線及系統(tǒng)配置而實(shí)現(xiàn)同樣的目的和目標(biāo)。由于工程建設(shè)項(xiàng)目的時(shí)間階段性，在項(xiàng)目前期業(yè)主方往往提供不了較為準(zhǔn)確的相關(guān)基礎(chǔ)資料，尤其是原料、燃料情況;因此，在實(shí)際工作中時(shí)常需要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料做一些假設(shè)或設(shè)定。對(duì)于假設(shè)或設(shè)定的建廠條件，隨著工程項(xiàng)目的進(jìn)展情況，設(shè)計(jì)者務(wù)必要逐項(xiàng)落實(shí)具體情況，特別是原料、燃料情況。如若不然，待工廠建成投運(yùn)時(shí)，因原燃料情況與設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定預(yù)期的相去較遠(yuǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到生產(chǎn)的正常運(yùn)行和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。曾有水泥工廠在高速建設(shè)時(shí)期為滿足建設(shè)進(jìn)度要求，在硅鋁質(zhì)原料的來(lái)源沒(méi)有落實(shí)的情況下，其處理（破碎）系統(tǒng)就已設(shè)計(jì)建設(shè)，在建成后因原料情況與設(shè)計(jì)不相符而導(dǎo)致不能正常使用。，影響水泥生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)配置方案的主要建設(shè)條件如下：（1）進(jìn)廠原料、燃料化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。需要關(guān)注化學(xué)成分的穩(wěn)定性，有害成分含量及程度，物理性質(zhì)如粒（塊）度、水分、容重、易磨性、磨蝕性等。（2）進(jìn)廠原料、燃料來(lái)源和運(yùn)輸方式。需要關(guān)注車型、船型等。（3）產(chǎn)品品種及比例，出廠運(yùn)輸方式及比例，也就是水泥品種及比例，袋裝、散裝比例，裝車的車型、裝船的船型等。（4）項(xiàng)目建設(shè)廠址及自然條件。主要有海拔高度、環(huán)境溫度、濕度、降雨量、主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速等。（5）建設(shè)范圍、設(shè)計(jì)范圍。當(dāng)建設(shè)范圍與設(shè)計(jì)范圍有不同或有分期（預(yù)留）建設(shè)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)有明確的分界內(nèi)容、預(yù)留程度等。

2自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析

2.1DCS系統(tǒng)

DCS就是所謂的集散控制系統(tǒng)，主要是指地域安裝分散、控制及危險(xiǎn)分散、集中顯示與管理，通常水泥廠會(huì)將工藝過(guò)程具體劃分成若干相對(duì)獨(dú)立部分，例如原料處理、煤磨、燒成窯頭、水泥磨等，至于數(shù)據(jù)采集，邏輯運(yùn)算以及閉環(huán)控制等知識(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行操作，這一控制設(shè)備也就是“過(guò)程控制站”，若是從網(wǎng)絡(luò)層面分析則屬于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榭刂破魇欠珠_(kāi)安裝的，所以起到分散地理與危險(xiǎn)的效果，而且能減低連接電纜數(shù)量?？梢约写蛴?、操作與顯示等一系列管理功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將顯示與完成控制這兩大部分構(gòu)成一個(gè)大系統(tǒng)。針對(duì)DCS自身來(lái)講，其主要由以下三部分組成，分別是人機(jī)界面、過(guò)程控制器以及通信網(wǎng)絡(luò)。其中通信網(wǎng)絡(luò)可視為紐帶，環(huán)型、總線以星型是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要模式?，F(xiàn)階段，我國(guó)水泥廠系統(tǒng)所采取的結(jié)構(gòu)模式為總線與環(huán)型。以往DCS關(guān)于人機(jī)界面與控制器的軟件、硬件均不是開(kāi)放的而是專用的，就像每家DCS均有屬于自己的計(jì)算機(jī)“方言”，難以實(shí)現(xiàn)相互之間的操作，更無(wú)法和第三方進(jìn)行通信。歷經(jīng)十幾年的不斷發(fā)展、改進(jìn)以及更新?lián)Q代，新型DCS無(wú)論在擴(kuò)展性、可靠性、適應(yīng)性以及性價(jià)比等多方面指標(biāo)均獲得一定程度的改善與提升，最為突出的一個(gè)特征則是將管理調(diào)動(dòng)、過(guò)程控制以及監(jiān)視完美結(jié)合，借助標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)與開(kāi)放系統(tǒng)例如Ethernet、MAP以及OPC等，處理了DCS不同廠家實(shí)現(xiàn)互連的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，同時(shí)邏輯處理能力也在進(jìn)一步提高，朝著模塊化、微型、高功能的方向發(fā)展。

2.2數(shù)字化設(shè)計(jì)管理

設(shè)計(jì)過(guò)程的管理，是數(shù)字化設(shè)計(jì)高效與否的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行梳理分析，建立一體化協(xié)同設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，規(guī)范設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)建立工程設(shè)備編碼體系，貫通數(shù)據(jù)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理工程完整數(shù)據(jù)（工程信息、設(shè)備信息、廠家資料等）的目的。通過(guò)優(yōu)化專業(yè)間配合流程和方式，使各專業(yè)間的協(xié)調(diào)配合均在協(xié)同平臺(tái)下按標(biāo)準(zhǔn)流程完成。通過(guò)計(jì)劃管理與圖檔管理平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程與成果存儲(chǔ)聯(lián)動(dòng)，滿足設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)與更新。在集中化的工程數(shù)據(jù)與圖檔平臺(tái)管理模式下，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)成果的快速移交與發(fā)布，滿足工程施工階段應(yīng)用需求。

2.3PLC集散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下四點(diǎn)：首先，系統(tǒng)可以對(duì)水泥整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，可大前提是應(yīng)確保水泥廠的全廠聯(lián)網(wǎng);其次，主要是計(jì)算機(jī)借助一些參數(shù)實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)控制;再次，系統(tǒng)也能通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制;最后，計(jì)算機(jī)能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效果，主要是依據(jù)對(duì)壓力的反饋與現(xiàn)場(chǎng)溫度參數(shù)。針對(duì)水泥生產(chǎn)而言具有一定的連續(xù)性，對(duì)此需要一定的邏輯控制力，而這正是PLC系統(tǒng)所具備的。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化化控制水泥生產(chǎn)線的最佳路徑就是PLC集散控制系統(tǒng)?；诓粩喟l(fā)展的PLC技術(shù)，其在很多方面的優(yōu)越性已超過(guò)DCS系統(tǒng)，特別是在中小規(guī)模企業(yè)中該系統(tǒng)具有十分廣泛地應(yīng)用空間，而且也實(shí)現(xiàn)了管理控制水平的進(jìn)一步提高。

3水泥工業(yè)的綠色低碳發(fā)展之路

黨的十八大以來(lái)，水泥行業(yè)深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書(shū)記生態(tài)文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念，先后制定、實(shí)施了一系列與節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展相關(guān)的政策、規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，使水泥行業(yè)由以前的單一的在生產(chǎn)過(guò)程中的管理控制為主，開(kāi)始轉(zhuǎn)向以加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開(kāi)展錯(cuò)峰生產(chǎn)，全面處置廢棄物、城市垃圾，開(kāi)展生產(chǎn)環(huán)境治理，提升節(jié)能減排技術(shù)裝備，大力挖掘水泥廠內(nèi)綠色能源利用等多方位的多軌齊下，使整個(gè)行業(yè)在節(jié)能減排、污染治理等方面取得了很好的效果。但是在全球高質(zhì)量的綠色低碳轉(zhuǎn)型的環(huán)境下，由于水泥行業(yè)的高載能和資源依賴型的屬性，正面臨著日益趨緊和深度的節(jié)能減排大趨勢(shì)的約束，因此，整個(gè)水泥工業(yè)必須以新的站位、新的目標(biāo)、新的標(biāo)準(zhǔn)能動(dòng)地推進(jìn)節(jié)能減排進(jìn)入新的水平，在水泥廠內(nèi)繼續(xù)挖掘的新能源的“藍(lán)海”，為水泥行業(yè)奠定綠色低碳的基礎(chǔ)，提升行業(yè)整體的發(fā)展質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

基于我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的深化改革，水泥企業(yè)所面臨的競(jìng)爭(zhēng)更加嚴(yán)峻。因此，在新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)模式下針對(duì)水泥工廠的生產(chǎn)與管理提出諸多要求，例如生產(chǎn)高速高質(zhì)、技術(shù)操作高靈活以及降低成本投入等，通過(guò)文章的簡(jiǎn)要分析我們可以知道，結(jié)合自動(dòng)化生產(chǎn)與信息管理的水泥工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，必然會(huì)成為未來(lái)企業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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