一、水泥行业自动化简介：

　　建材行业是一个重要的基础产业，它与人类的生活息息相关。在建材行业中水泥是一个主要的组成部分。中国对基础建设的大力投资对高标准的水泥提供了持续的需求。

　　经过长期的发展，我国水泥产量已多年居世界首位，年产量超过6亿吨。但我国并非一个水泥强国，高标准的水泥依然供不应求，能耗指标相对较高。由于落后的生产工艺，水泥制造对环境也带来了不利的影响。为此，国家有关主管部门提出了用先进技术的新型干法水泥生产来淘汰落后的立窑生产，提出了控制总量、调整结构、淘汰落后的方针.

       现代水泥生产工艺设备的单机容量大，生产连续性强，而且生产过程要求较高的快速性和协调性。为了提高企业竞争力，自动控制的实施至关重要。自动控制能保证生产稳定、提高质量、降低能耗、降低劳动强度以及减少环境污染。同时，先进的生产控制管理，也要求有可靠的自动控制系统和完善的控制技术水平做为前题和保证。

　　水泥的生产过程通常可分为三个阶段：石灰石、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分合适、质量均匀的生料，称为生料的制备；生料在水泥窑内煅烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏、混合材料共同磨细成粉状的水泥，并包装或散装出厂，称为水泥制成及出厂.
水泥生产的自动化系统具有很强的分布性，一个典型的水泥生产线控制系统由如下几个部分组成：

　　■原料粉磨控制站：完成从石灰石进厂、石灰石预均化、原料调配、原料粉磨及

　　生料入库输送所有设备的控制。

　　■煤粉制备控制站：完成从辅助原料进厂、辅助原料堆场、煤粉制备、煤破碎及

　　输送和生产循环水泵站的控制。

　　■窑尾控制站：完成烧成窑中、烧成窑尾、生料入窑系统、空压机站、废气处理。

　　■烧成窑头控制站：完成烧成窑头、熟料库及水泥输送等。

　　■水泥磨控制站：完成水泥粉磨、水泥调配站、水泥库、石膏破碎及输送、水泥包装及散装、水泥磨空压机的控制。
    回转机械、风机、水泵、搅拌机械、破碎机械等设备在水泥行业应用十分普遍。这些设备的容量一般较大，且大多数是常年连续运行，故进行节能和自动化改造的潜力非常大。
自动控制系统功能简介：

　　A、风机变频控制系统：

　　风机变频控制系统采用就地变频运行和远程控制（可手操，也可接收控制系统的通讯和控制指令）的方式对风机进行调速及控制。变频器一般安装在控制柜内，系统原有的自耦降压启动装置仍然保留。 系统在变频器输出侧加装双向转换刀闸或电气旁路，如变频器需要维护检测或出现故障时可人工或自动将风机切换至原自耦降压启动装置工频运行，这样可充分保证系统可靠不间断运行。

　　下图为风机变频控制系统原理示意图：　　

　　B、 变频恒压供水控制系统：

　　变频恒压供水控制系统以出口总管网水压、流量或温度差为控制目标，以供水时间、季节、生产状态为参考值，合理组合开泵台数，减少开停泵次数，达到稳定水压、节电供水之目的。

　　1、 通过调节开、停泵组数量和变频控制水泵的转速达到调节管网水压/流量目的，稳定供水压力/流量。

　　2、 调节精度：-0.01Mpa～+0.01Mpa。

　　3、 以24小时为周期，根据水泥生产用水量的不同和用户的需要分段设定供水压力/流量，控制系统内的PLC依据设定值自动运行。

　　4、 水泵机组均为软启动工作方式。软启动方式减少了单泵启动电流、冲击和水泵机械磨损，延长设备的使用寿命。

　　5、 以“先入先出”为准则，对水泵进行优化组合，循环投切。通过对变频机组负荷的实时计算，确定各泵的开、停时间，使各泵在高效区段工作并磨损均匀。

　　6、 通过PLC精确控制，使泵组的变频和工频运行实现无扰动切换，并保证各泵的磨损均匀。

　　7、 通过对供水量的计算，限制水泵组在临界状态的频繁起停。

　　8、 每台泵组后备手动软起控制功能，确保故障的情况下不间断供水。

　　9、 水压异常报警，水池水位过低自动停机，用水量极小时自动停机。

　　10、PLC可与上位监控站（工业控制计算机、触摸屏人机界面等）和下级执行机构（变频器、电动调节阀等）进行通讯。

　　11、设定自动运行、远程运行、手动运行组合控制方式，其中手动运行为最高优先权。

　　12、监测所有设备的相关参数：电机电压/电流/温度、运行时间、运行状态、出口水压、出口流量、循环水温度差等。

　　下图为变频恒压供水控制系统原理示意图：　　

　　C、 DCS控制系统：

　　随着计算机技术的高速发展、成本的大幅降低以及可靠性的不断提高，使计算机及相关技术在水泥生产控制领域获得了极为广泛的应用，分散控制系统—DCS（ Distributed Control System ）亦随之诞生。 DCS系统集计算机技术、测量控制技术、网络通讯技术和CRT/TFT图象显示技术为一体，在结构上将管理监控、实时控制、数据采集等功能分散到不同的计算机中，每台计算机均采用高性能的专业工业控制计算机，必要时采用冗余热备技术，从而保证了系统的可靠性。利用计算机组态和图形化技术可以方便地实现整个系统功能的模块化组态，以适应不同工业过程的控制要求和算法，便于实现系统的调试和投运。DCS系统又可以记载过程数据并通过网络将数据自动传输到生产管理计算机系统实现计算机集成化的管理和控制。

水泥自动控制系统在硬件配置和软件编程应具备以下的功能和特点：

　　■中控室与操作站之间互为备用，任何一台或几台的硬件故障都不会影响整个系统的正常生产。工程师在任何操作站上只要输入自己的姓名和密码，就可以进入操作系统，生产车间只可在系统授权范围内进行控制和操作。

　　■主干通讯网采用光缆作为介质，增强系统的抗干扰能力，避免高压设备、变频控制设备及通讯设备等可能造成的信号干扰。网络系统采用环行结构，具有冗余功能，当环路一个节点断开时，系统能自检故障并正常运行。整个网络系统应做到结构简单、可靠、硬件维护方便。

　　■上位机操作画面集监视、报警、操作、报表等功能于一体。采用三维彩色画面，形象逼真、显示直观、操作方便。操作可用鼠标操作相关生产设备，配合键盘修改工艺参数值。当工况发生异常情况，系统会发出声光报警，上位机可以通过历史数据的记录分析故障原因，寻找最佳的解决方案。

　　■由于水泥厂用电设备功率大、类型杂，为了系统的可靠性和维护方便，全厂所有信号在进入现场处理单元或上位机之前应转换为统一信号，模拟量一般采用直流4-20 mA,所有数字量均为交流220V，保证整个控制系统的I/O模板仅为四种。

　　■设备采用组启停方式。由于水泥厂各种设备情况不一且功率较大，系统应根据工艺要求保证开关顺序正确，应最大限度缩短启停设备的时间。

　　■为了便于工厂管理，控制系统应能编制班报/日报/月报/季报/年报等多种报表。操作和管理人员可查询原料、燃料消耗量、半成品、成品的产量、设备的运行时间等，这样可对设备管理和人员考核提供一定的参考依据。对于报警历史、事件记录及历史数据，除了可以通过显示器在线查询外，还必须可以拷贝留存。

　　DCS系统一般由控制站、操作员站、工程师站、通讯/控制网、过程控制单元和控制软件组成。