电气自动化控制技术在水泥企业的应用情况

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【摘要】：时代的不断进步，科学技术水平的逐渐提升，使得自动化技术在各个行业中得到广泛应用。它的出现，极大地改变了工业生产的效率，降低了企业的生产成本，为企业带来更为丰厚的利益。建材行业对于我国的社会经济发展具有极其重要的现实意义，尤其是水泥工业对于占有我国经济很大比重的建筑业，更加具有不可替代的位置。

【关键词】：科技水平；建材行业；水泥厂；电气自动化

我国人口密集，地域广阔，随着生活水平的不断提高，对铁路、公路、住房等基本建设的投资越来也多，对水泥等建材的需求量也在不断提高。我国是水泥生产大国，根据国家统计局的数据，2014年1-12月份全国规模以上水泥产量247619万吨，约占世界水泥总产量的60%。经济的腾飞，居民个人收入的增加，为我国的建筑业发展提供了肥沃土壤。而建筑业的兴盛，促使建材行业相应地得到急速回升，人们对于水泥的需求也在节节攀升。正因如此，企业如何提高水泥生产电气自动化水平？如何降低生产成本，使得企业在竞争中充满优势？成为我国水泥企业进一步发展的重大研究课题。

一、概论

（一）何谓电气自动化技术？

所谓电气自动化控制技术是指利用计算机和电子技术来实现企业生产的电气自动化控制。

（二）工作原理

通过控制系统的有效集成，实现对水泥生产过程的自动控制。只要将电气技术与计算机、微机技术进行有效结合即可。

（三） 意义所在

建筑业的发展，离不开建筑材料的配合，无论是钢材还是水泥，都在建筑业的发展过程充当中坚实的后盾。随着企业竞争的加剧，产品利润逐步下降，而用户对产品质量的要求却逐步提高。因此，如何在水泥的生产技术上做文章，既要提高劳动生产率，降低生产成本，又要提高产品质量，增强企业竞争力，成为摆在各个水泥生产企业面前的重要课题。在水泥生产工艺及生产设备上加大创新研发力度，同时大力提高水泥生产企业电气自动化水平，是破解这一问题的解决之道。

二、水泥生产电气自动化控制技术的主要特点

（一）工作效率较高

水泥电气自动化控制技术的发展及应用直接关系到经济的发展，相对于人工操作，它的优势十分明显。譬如，一些依靠人工操作难以完成的工作，通过电气自动化控制技术可以轻易实现。再比如在水泥的生产过程中，有时所面临的环境十分糟糕，倘若坚持在这样的环境下开展工作，那么相关的工作人员的人身健康将无法得到保障，甚至会导致疾病。而这种情况对于电气自动化技术而言，却根本算不上什么问题。不仅如此，它还可以有效地提高水泥的产量，减少人为因素导致的不必要损失。如此一来，企业的生产成本将大幅降低，而利润却显著增长。

（二）运行速度快，准确度高

和热机设备比较起来，在信息量、对象、操作频率等方面，自动化控制技术都稍有逊色。然而无论是运行速度，还是准确度，热机设备相对于自动化控制技术而言都远为不及。可靠，反应快，抗干扰这些都是水泥生产自动化设备的要求，而这些特点恰好是电气化控制技术的优势所在，因为水泥生产电气自动化控制的基本需求都可以通过其所包含的各类连锁保护设备而得以满足。

（三）发展速度快，更新速度迅速

电气自动化控制技术所使用系统会基于相应的数据处理在其运行的过程对水泥生产设备进行操作，并且可以使得所传达指令均能到达各个设备。这项技术的不断前行和发展，也带动了水泥生产设备的操作精准度，进而降低了出错率，比人为操作有可能带来的失误低了很多。今后该项技术还会被不断创新研究，新的研究成果也会被应用到实际生产当中去。届时，水泥的生产将更为高效。

三、电气工程自动化的几个种

（一）统一监控模式

此种模式既便于操作和维修，同时也无需对控制站过度保护，在系统设计上较为轻易。但是其弊端是多种功能过于集中于同一个处理器中，致使系统的负荷过重，任务难以完成，同时也对体统的处理器速度构成一定影响。因为要对所有的电气设备进行监督和控制，那么主机反应就不那么灵活，这就需要更多的电缆而更多电缆的采用，不但导致投资成本增加，同时长距离电缆也会对系统的稳定性和精确性造成干扰

（二）现场总线控制模式

类似于以太网，现场总线控制模式已在变电站综合自动化体系中得到广泛应用，并且积累了宝贵的经验。近年来，随着科学技术的不断发展，智能化电气装备也应运而生且应用广阔。这些技术和装备的创新与研发，奠定了网络控制体系在发电厂电气系统中的应用基础。此种模式下，系统的设计便有的放矢，异样的间隔，异样的功能，因此就可以根据间隔的不同情况来设计。此类控制方式，既有远程控制的所有亮点，同时还能减少许多如接线盒这样的的隔离设备。监控系统经由通讯线路连接，省去了大量的投资，节省下很多的控制电缆，并且安装维护的费用也由此减少，那么相应的成本预算，自然也就大幅减少了。

（三）远程监控模式

采用远程监控模式的话，安装成本及原材料，如电缆等可以被大量地节约出来，同时它还有安全可靠，配置灵活等优点。然而一个摆在眼前的事实是各种现场总线通信线的速度十分缓慢，导致水泥厂电气部分相关的通信量显著增加。可见，远程监控模式固然有其优势所在，但其实并不适合工厂电气自动化的改造。它的最佳使用模式是监测小系统。

四、水泥行业电气自动化发展趋势

（一）PC机技术的应用

PC机技术在工业控制领域发展迅猛，其角色已不单纯是早先的人机界面，而是从半机半人过渡到了自动化。PC总线的开放性，促使许许多多的硬件、模件的产生。板级产品几乎可以通过采集和控制数据来满足所有用户的要求。PC总线的产品因为供货方式的不同，所以性价比很高，高于专用PLC或DCS产品。PC的软件生产逐渐趋于标准化，其包含了更为开放的软件结构，许多性能良好、受众众多的软件产品随之涌现。那些在软件市场上大出风头，广受欢迎的软件，其中有不少都是基于PC控制的。正因为其连接的开放性而使得PC机受到人们的一致欢迎和肯定。

（二）统一化程度不断提高

水泥行业电气自动化控制技术系统的不断研发和创新，使得人们可以将开发系统从整体运行技术系统中合理地分化出来，这同时也是一项可以增大统一程度的重要举措。它的研发，能使数据共通，无论数据来自哪里，是来自水泥生产设备，还是源自企业工程，又或者源于监管机制，均可达到共通。水泥生产设备得益于水泥电气自动化控制技术的应用，后者在前者的的产品设计、维护保养上贡献良多。水泥电气自动化控制技术的应用之于水泥企业，极大地提高了劳动生产率，使得企业的生产成本减少很多。因此，我们可以说在将来水泥电气自动化控制技术将成为水泥企业必备的一套系统。

（三）集散控制系统（DCS）

DCS系统（Distributed Control System）又称集散控制系统，问世于1975年，它是以通信网络为纽带的多级计算机系统，它由过程控制级和控制管理级两部分组成。DCS系统问世初期，生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起，首先由在进口装备成套中引进国外的DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。那时，我国主要行业（如电力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全数进口。80年代早期在引进、消化和吸收的同时，开始了研制国产化DCS的技术攻关。

近些年以来，我国DCS系统研发和生产成长很快，突起了一批优秀企业，如北京和利时公司、上海新华公司、浙大中控公司等。这批企业研制生产的DCS系统，不仅品种数目大幅度增加，而且其技术水平已到达或接近国际先进水平。在建材行业的得到了越来越广泛的应用。目前，国外DCS系统在我国一统全国的局面已经改变，国产DCS系统不仅占据了市场份额的半壁江山，形成了自己的技术，同时使得国外引进的DCS系统价格也大幅度下降，为我国自动化推行事业做出了进献。与此同时，国产DCS系统的出口也在逐年增加。

五、电气自动化设计创新

（一）总降压变电站采用综合自动化系统

电站综合自动化系统已经在很多的大中型水泥生产线上被广泛采用，全部的高压系统的操作与计量几乎都是通过计算机来完成的。可以说，计算机控制系统已然扩展到了高压领域。

在变电站采用综合自动化系统有如下几种好处：

1.既满足了电力部门的通讯要求，又能一体多用。不单是保护，而且能对企业的所有高中压电力设备进行检测和控制，还可以实现对电站各回路电量的实时显示。

2.工况的情况可以实时显示，包括主接线图和潮流图都可以一目了然。

3.可以对各保护装置实行动态保护，还可以在线对保护装置进行投、退处理。

4.保护和控制生产线高压系统。可通过在中央控制室操作集散控制系统计算机来实现电动机回路的分、合闸。

（二）计算机控制系统的更新

工业领域控制系统随着科学技术的不断发展而不断升级和更替，传统的系统控制方式逐渐为频繁涌现的新技术和新产品所取代。具有独特特征的水泥生产行业占有主导地位，尤其在开关量逻辑控制方面表现显著。在处理模拟量上，以简单的显示和给定为主；回路操作控制通过单回路来调节，非常便捷。因为不具有如上的几个特点，过去的DCS系统渐渐退出主流舞_。如，ABB的MASTER系统、横河的CEN-TUM-CS等。这些系统本身没什么特别的优势，更无法与操作简单而实用的PLC相比。而且在价格上又非常之昂贵，难以被大力推行于水泥业中。以Modicon为代表的一些公司在生产PLC产品之初即以其为主导，并将之在各个领域中充分予以展示。就水泥领域而言，PLC在对开关量的处理上，无论是处理能力，抑或处理速度都非常令人满意。同时它的结构灵活多变，非常便于系统的不断完善和升级。同时在价格上也实惠很多，这也是其能迅速攻占大部分市场的根本原因之一。有些传统DCS厂商作为回应，也生产出了相应的PLC产品，并将之应用于水泥行业当中，也算是战绩斐然。目前，包括一些新兴的水泥厂，以及一些大中型的水泥企业都已引入了这些系统。经过多年的发展，控制系统在结构上早已趋于成熟，其采用的最多的控制方式为对等式或服务器方式。

六、结语

建材行业对于我国的社会经济发展具有极其重要的现实意义，尤其是水泥工业对于占有我国经济很大比重的建筑业，更加具有不可替代的位置。所以，针对水泥生产技术及设备的创新研究就显得格外重要。唯有大幅提升水泥电气自动化的水平，才能真正促进水泥工业的快速发展，为我国的国民经济做出应有贡献。同时，企业在生产水泥时，应当基于企业自身的实际情况来合理利用电气自动化技术，同时积累经验，并且要积极引入国外的先进电气自动化技术，学习它的优良之处，再依据实践来完成创新，使之更加符合我国的水泥生产要求。惟有如此，水泥工业电气自动化技术的价值才得以完全体现，也才能更好地服务于生产当中去。相关企业有了电气自动化技术的支持，将会得到更大，更远的发展！

参考文献：

[1]周小弟，何厚铧.水泥工业电气自动化设计主要问题研究[J].科技创新与应用，2013

[2]牛莉，丹.我国水泥厂电气设计的若干问题研究[J].黑龙江科技信息，2013

[3]牛晓峰，赵华虎.水泥工业电气自动化的创新及发展[J].中国水泥，2014