水泥行業自動控制整體解決方案
一、關于中控
中控科技集團有限公司始創于1993年，是中國領先的自動化與信息化技術、產品、解決方案供應商，業務涉及工廠自動化、公用工程信息化、裝備自動化等領域。浙江中控技術股份有限公司（以下簡稱中控）是中控集團的核心成員企業，一直致力于工廠自動化領域，能夠為用戶提供從底層到上層的全面解決方案，提供包括控制系統、自動化儀表、優化與先進控制軟件、過程信息管理系統等產品的研究開發、生產制造、市場營銷及工程服務。目前，在全國設立17家分公司、4家辦事處及印度、越南、巴基斯坦3家海外分支機構。
中控依托浙江大學工業自動化國家工程研究中心、工業控制技術國家重點實驗室和先進控制研究所長期的科研積累，使得自身始終站在自動化、信息化技術發展的最前沿，并形成了自身的核心技術優勢，出色完成多項國家863和科技攻關重大研究課題，其中有11項科研成果獲得國家和省部級獎勵。公司現有員工1900余人，是一支由20余位博士、近70位碩士（高工）及千余名各行業佼佼者組成的精英團隊。
作為首批“國家863計劃成果產業化基地”之一，中控還被認定為“國家火炬計劃重點高新技術企業”、“國家規劃布局內重點軟件企業”、“國家高新軟件園重點骨干企業”、“中國軟件產業最大規模前100強企業”、“中國獨立軟件開發最大規模前30家企業”、“浙江省軟件企業十強”等。2005年，“SUPCON”集散控制系統獲自動化行業首個“中國名牌產品”稱號。2007年，“SUPCON”商標被認定為“中國馳名商標”。
中控始終堅持走高新技術成果產業化的發展道路，并以此改造傳統產業，取得了卓越的成就。截止2008年底，中控已經服務于全球近6000家用戶，有9000多套控制系統穩定高效的運行在各個工業行業，產品銷售區域覆蓋國內30個省市、自治區及東南亞、中亞、西亞、非洲等地；產品廣泛應用于化工、煉油、石化、冶金、電力、建材、食品、制藥等流程工業企業。“中控”與“SUPCON”已成為中國最知名的自動化品牌之一。
二、水泥生產線DCS系統的控制要點及策略
水泥生產工藝設備單機容量大、生產連續性強、對快速性和協調性要求高。為了提高企業的生產效率與競爭力，自動控制的實施至關重要。中控作為國內領先的自動化設備供應商，能夠很好的滿足水泥行業以開關量為主、模擬量為輔且伴有少量調節回路的控制要求。
生料制備系統的工藝流程范圍：始自原料調配站的庫底，止于生料均化庫的庫頂，包括原料調配及輸送，包括原料粉磨、生料輸送入庫。控制要點與策略如下：
- 生料質量控制（QCS）系統
QCS系統（質量控制系統）在水泥生產中被廣泛應用。生料質量控制（QCS）系統由在線鈣鐵熒光分析儀、計算機、調速電子皮帶秤等組成。智能在線鈣鐵熒光分析儀可進行自動取樣、制樣，并進行連續測定，由QCS系統進行配料計算，并通過DCS對電子調速皮帶秤下料量進行比例調節和成分控制，使生料三率值保持在目標值附近波動，從而大幅度提高生料成分合格率和質量穩定性。中控的DCS系統可實現與QCS系統的互聯，對生料質量進行有效的控制。
- 生料粉磨負荷控制系統
生料粉磨控制系統的控制難點在于磨機的負荷控制。當入料水分、硬度發生變化時，磨機會產生震動，同時主電機電流產生波動，影響磨系統的穩定運行。系統通過調節入磨物料量及進口熱風、冷風閥門，或采用噴水等措施控制磨差壓及出口溫度，來保證磨機處于負荷穩定的最佳粉磨狀態，防止磨機震動過大。中控對負荷自控系統通常采用的調節方法有：一是設置一個入磨量常數，通過QCS系統自動設定喂料配比，通過建立數學模型來對喂料進行自動控制；二是以提升機功率或者作為主控或監控信號適時調節喂料量；
對于現在還有部分管磨系統，主要采用通過電耳信號來自動調節磨機喂料量，防止出現飽磨或空磨現象。
3、 生料均化庫控制
- 生料均化系統
生料均化是靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射，形成流態進行下料。通常在庫底劃分不同區域，每個區域安裝電磁充氣閥，采用時間順序控制策略，依據時序開停庫底充氣電磁閥，使物料流態化并翻騰攪拌，并按一定的工藝順序對差下料，達到對生料庫內不同區域內的生料進行均化的目的。
- 計量倉料量的自動控制系統
利用計量倉的倉重信號自動調節生料庫側電動流量閥的開度，使稱重倉的料量保持穩定，從而保證計量倉下料量的穩定。
- 生料均化庫下料控制
在生產過程中，燒成帶溫度一般要求控制在一個合適的范圍，因為它對熟料的質量至關重要。將生料量、風機風量與燒成帶溫度結合起來設定生料下料量的設定值，該系統通過自動調節，利用固體流量計的反饋值自動調節計量倉下電動流量閥的開度，使生料穩定在設定值上，從而使得入窯的生料保持穩定，最終保障窯系統的穩定運行。
4、 煤粉制備系統
- 出磨氣體溫度的自動控制
出磨氣體溫度直接關系到出磨成品水分和系統安全運轉問題。為了確保生產出合格的煤粉，同時還要保證系統溫度不能過高，控制系統中設置了磨機出口氣體溫度自動控制回路，通過改變磨機進口冷風閥門開度控制磨機出口氣體溫度穩定。
- 磨機負荷自動控制
在管磨系統中，煤粉倉內煤粉量變化過大會影響煤粉喂料部分計量精度，在正常生產中煤粉倉中煤粉量應盡量恒定；同時也要保證磨機的正常安全運轉，防止“滿磨”。中控采用了由磨機電耳信號自動調節磨頭定量給料機喂料量的自動控制回路。
- 磨機防爆控制
煤磨系統最重要的就是對煤磨袋收塵的防爆控制。通常通過對入磨氣體進行成分分析，當CO含量超標時進行一系列的安全保護操作，保證煤磨袋收塵的安全。
煤粉倉滅火控制
煤粉倉內的煤粉在一定的情況下會出現自燃的情況，必須在煤粉倉內安裝氮氣滅火裝置。當煤粉倉溫度超過一定值時自動啟動滅火裝置，防止煤粉倉自燃。
5、 燒成系統
- 分解爐喂煤量的計量與自動調節
分解爐的溫度是保證回轉窯正常運行的一個重要控制參數。在生料量不變時，燃料和空氣的混和比例必須要正確地控制。故對分解爐的溫度進行計量，以便實現優化控制，通過自動增減煤量對分解爐的溫度進行調節，使其控制在所需要的設定值上。既能使分解爐保持最高的分解率，又不使其因溫度過高而導致生料粘結，影響窯系統的正常運行。
- 預熱器出口壓力調節
預熱器出口壓力是反應系統風量平衡的一個主要指標，主要通過調節高溫風機閥門開度來實現預熱器出口壓力的控制。
- 預熱器自動吹掃裝置
由計算機按一定的時間順序規律定時接通相應的各級預熱器上的電磁閥，輪流打開壓縮空氣管路，對預熱器進行逐級吹掃，以防結皮堵塞影響預熱器系統的正常運行，吹掃時間人工設定，一般為5s～20s。
- 窯頭負壓自動控制
窯頭負壓表征窯內通風及冷卻機入窯二次風之間的平衡。根據窯頭負壓自動調節電收塵器排風機進口閥門開度，以控制窯頭二次風量、窯尾三次風量、窯頭廢氣量三者的平衡，從而取得穩定煅燒和冷卻熟料之間的平衡。
- 回轉窯的轉速控制
采用的策略是在穩定生料量、燃料量的前提下，通過對回轉窯轉速進行適當調整以維持整個窯系統的均衡穩定生產。
- 篦冷機一、二室風量自動調節
二次空氣對于窯內燃燒的好壞、工作的穩定性和煅燒過程中的燃料消耗都有很大的影響。該系統控制目的就是通過穩定一、二室風量，從而穩定入窯新鮮空氣量，為窯的穩定運行提供條件，采取一室風量調一室風機閥門開度，二室風量調二室風機閥門開度的控制策略。
- 篦冷機料層厚度自動調節
控制篦冷機料層厚度，一則穩定二次風溫，以穩定窯的正常運行，二則可使熟料達到最佳冷卻。因篦冷機料層厚度難以檢測，故在控制策略中采用篦下壓力調篦速，以穩定篦冷機料層厚度。對于二段式篦冷機而言，還涉及到一、二段篦速比例調節。
6、 廢氣處理系統
廢氣處理系統的關鍵在于對增濕塔的噴水量的控制，控制策略根據增濕塔出口溫度控制噴嘴個數，以增濕降溫提高電收塵器的收塵效率，增濕塔出口溫度一般控制在130左右。
7、 水泥粉磨與輸送系統
- 喂料量控制
喂料量要求均勻、穩定，以磨音信號和出磨提升機的功率來調節入磨喂料量
- 出磨氣體溫度的自動控制
通過對磨機通風量的調節來控制出磨氣體溫度
- 選粉機的調節與控制
- 熟料的存儲與輸送
輸送與存儲設備之間存在工藝聯鎖關系，采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。
三、中控DCS系統在水泥行業的技術優勢
應用于水泥行業的控制系統是基于Web技術的網絡化控制系統－WebField。它的主要特點是突破了傳統控制系統的層次模型，實現了多種總線兼容和異構系統綜合集成，十分適合于自控設備多、大規模連續生產場合－水泥廠的控制。
的WebField 系列DCS產品能夠得到包含國內一些大型水泥企業在內的眾多用戶的青睞，是由以下行業優勢所決定的：
1、系統的高度穩定性
1）中控的WebField 系列DCS產品已經累計取得了近4000套應用業績，廣泛應用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和建材、造紙在內的幾乎所有流程工業，系統的穩定性已經經受了各種工況與工藝條件的嚴酷考驗。
2）WebField 系列DCS是面向大中型過程控制的控制系統。系統對主控卡、數據轉發卡、控制網絡采用冗余設計，在技術上充分保證了系統的高度可靠性與穩定性，可以有效地保障水泥生產的連續進行。
2、系統的高度的安全性
1) WebField系列DCS實現了I/O通道級別的冗余，并能根據設備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統獲得了保障生產安全與節省用戶投資的和諧統一。
2) WebField系列DCS安全的在線下載及模塊的熱插拔功能，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了投運期間的安全。
3) WebField系列DCS的端子板和卡件分離技術，使系統與現場實現了真正意義上的隔離；同時系統I/O通道采用點點隔離設計，使得故障面不易擴大，可以克服因串擾產生的大面積故障，避免造成停機停產。
4)水泥生產的各個控制站極為分散，此時系統的安全很大程度上取決于控制網絡的穩定性。冗余光纖環網技術的設計與采用使得中控的過程控制網絡極為可靠，大大提高了整個系統的安全系數。
3、系統良好的開放性
水泥生產現場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協議也千差萬別，這對控制系統的開放性提出了很高的要求。中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定義協議等多種通訊解決方案，能夠很好的滿足水泥行業項目工程應用的需要。
4、具有強抗干擾性的DI輸入卡件的開發設計
水泥廠的220VAC DI信號在長線輸送時，線路的感應干擾極大；并且水泥廠大量應用變頻器等強干擾源。中控WebField系列DCS針對水泥行業特色對DI卡件進行了特殊加工與設計，可萬無一失的克服現場的強烈干擾。
5、IO通道級的故障自診斷功能
在水泥廠，DCS系統控制I/O點數、設備一般都在幾千點以上。一旦現場設備出現意外故障，故障分析、查找極其困難。為更好的提高行業適應性，中控WebField系列DCS有針對性的開發了I/O通道級的故障診斷功能，使得故障分析、查找十分方便，大大減輕了維護人員勞動強度。
6、強大、適用的軟件功能
系統提供全中文集成化圖形界面組態工具，實現了水泥生產過程的優化控制和安全操作。人機界面友好、軟件設計規范化、接口靈活、升級方便，并開發了水泥系統專用控制模塊，可以很好滿足水泥生產過程中的各種特殊要求。
7、優質、周到的工程服務
中控與用戶充分融為一體，想用戶之所想、急用戶之所急，熱情周到的跟蹤服務，取得了廣大用戶的信賴。
中控深知，工程交付使用僅是服務的開始，定期的技術回訪和解決生產過程中遇到
的技術問題才是中控服務的核心。
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