水泥廠幾種計算機控制系統的組合方式

    90年代以來，我國新投產的大中型水泥廠幾乎全部采用了計算機控制系統作為控制、監視與管理，這股勢頭不僅在新型干法水泥廠，甚至在立窯群廠、濕法廠、粉磨站也開始被采用。計算機控制系統的可靠性和強有力的控制功能已不再被人們所懷疑，相反希望更充分地發揮計算機控制系統的強大威力，提出將一些子控制系統綜合在主控制系統中的要求。綜合我國各類水泥工廠選用的計算機控制系統，大致有以下幾種組合方式：

    一、PLC＋數采＋多回路調節器

    以90年代初投產的新疆水泥廠、吉林雙陽水泥廠為代表，在縱向分三級，即過程控制級、中央監控級和通訊網絡組成；在橫向按工藝的特點分為幾個區，每個區又按功能分為過程采集、順序控制、過程控制三部分。順序控制采用4臺PLC984，共采集輸入／輸出開關量近2000點，每個區用一臺PLC984，它與一組遠程站相連；過程控制采用了5臺P-200八回路調節器；數據采集系統由6臺數據采集器IAA組成。I－AA系統也由主站和遠程站組成，通過鏈式連接把它們組成一體。這種系統的拓撲結構是星形結構，且控制級的通訊結構也較復雜，因此故障較多，同時硬件功能也過于分散，不利于操作和維護，目前這些廠對系統已做了改造。

    二、PLC＋工業微機

    以PLC為主體，利用PLC公司提供的總線通信方式，配置工控機。工業微機的可靠性強，性能價格比優越，在工業領域中有許多為PLC機開發的控制應用軟件，如Factorylink、FIX、Intouch等，這些軟件都能提供實時、多任務的功能。此外，網絡技術的發展對PLC機在水泥工業的應用起到了推波助瀾的作用。隨著PLC的掃描速度加快，網絡功能的增強，數據處理、函數運算、高級運算功能塊和PID調節等功能的擴展，價格不斷下降，目前這種配置在水泥行業用得非常普遍。

    三、DCS系統

    90年代初期是DCS系統的輝煌時期，各家儀表公司紛紛推出各自的DCS系統，90年代投產的2000萬噸規模以上的水泥廠有許多選用了DCS系統，如邯鄲水泥廠、啟新水泥廠等采用了Bailey公司的INFI-90系統；北京水泥廠、葛洲壩水泥廠、冀東水泥廠、白馬山水泥廠等選用了ABB公司的Master系統和AdvantOCS系統；鶴壁水泥廠、寧國水泥廠等選用了Honeywell的TDC3000和TSP系統；天津振興水泥廠采用的日本Yokogawa的Cen－tum-CS系統。這些系統在儀電集成化、硬件配置的合理性、控制功能的多樣化、方便的人機對話、較強的通訊能力等方面比以前的系統有了進一步提高，但價格還較高，有的系統在線修改程序還比較困難，近年來設計或投產的水泥廠已很少使用這種傳統的儀表型DCS。

    四、PLC＋工作站

    為綜合PLC和DCS各自的優點，又降低成本，有的廠還采用了PLC＋工作站或PLC＋DCS操作管理站的硬件組態，如銅陵水泥廠ACE系統現場控制站采用了ABB公司的系列PLC配以VAX工作站；浩良河水泥廠采用Modicon984作為現場控制站，采用Foxboro的WP作為操作管理站。這種配置的特點是具有很好的人機界面及強大的圖形、信息（數據）處理功能，網絡系統簡單，各操作站之間互換性好，也是水泥廠控制系統的一種選擇。

    五、向PLC靠攏的DCS系統

    為爭得PLC市場的份額，近年來儀表型DCS也加強了邏輯運算處理能力和順控功能，另外在縮短開關量的采集周期、降低價格上也邁出了很大的步伐，紛紛推出向PLC靠攏的系統，如Honeywell的Plantscape；ABB的FreeLance。近日投產的安徽東亞水泥廠和石家莊九里山水泥廠就采用了這些系統。

    水泥廠專用自動化裝置和儀表

    一、生料質量控制系統

    所謂生料質量控制系統是通過實時在線控制、固定批量校正控制及虛擬校正控制來改變原料的配比，以保證生料化學成分穩定。它包括X射線熒光分析儀、計算機系統、取樣制樣設備等，分析生料中鈣鐵等8種元素化學成分的濃度。

    有些廠X射線熒光分析儀引進較早，而且是大功率、外水冷的波長色散型的光譜分析儀，如PW-1060、ARL-8660等。由于操作、備件等原因，許多已不能使用。目前，X射線熒光分析儀向小型化、小功率、內水冷、價格低等方向發展，它包括波長色散型和能量色散型，如Philips的Cu－bix和Venus等。新建的水泥廠將選用性能價格比好的X射線熒光分析儀。由于X射線熒光分析儀組成的生料質量控制系統并不能做到真正的在線實時分析，為進一步穩定生料質量，減少或取消原料中間儲存的環節，簡化流程，國內一些水泥廠采用了前饋控制用于開環質量控制，它用γ射線分析儀對在運行中的皮帶機上的物料進行實時分析（同樣分析鈣鐵等8種元素化學成分的濃度），根據分析結果進行各種計算，最終在線給出各種原料配比，控制各種原料的喂料量，以保證實際控制的各項質量參數跟蹤設定值，它還可將分析結果反饋到礦山開采運輸上，實施開采的質量控制。華新水泥廠已投入此系統，它采用的γ射線分析儀是美國GammaMetrics公司產品，目前這種分析儀價格還較貴。

    γ射線分析儀是基于中子激活激發γ射線分析技術，用中子源發出的中子流和激發的γ射線可穿透500～800mm的物料層，通過專用的電子設備就可透過皮帶機直接測出物料的化學成分。

    二、窯硐體掃描裝置

    它主要用于長時間不間斷地實時監測窯硐體表面溫度，經分析處理后能客觀、及時地反映水泥窯內狀況，幫助操作員有效地改善窯的操作。國內1000萬噸規模以上的水泥廠大多設有此裝置，包括掃描頭和軟件在內的全套裝置引進的占大多數。這幾年國內一些設計研究院也紛紛開發窯硐體溫度掃描監測系統，如天津水泥工業設計研究院開發的TKIS系統，紅外掃描頭是引進的；如Agema、Ircon、Raytek等，軟件則自行開發，系統除能顯示三維及三維色相圖外，還能顯示窯襯厚度和窯皮結圈等情況，并能進行輪帶間隙的檢測。