水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣、用量大、素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。

    目前，水泥已廣泛用于建筑、水利、道路、國防等工程中。近年來，宇航、信息及其它新興工業(yè)中對各種具有特種性能的水泥復(fù)合材料的需求也越來越大。因此，水泥工業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，水泥仍將是人類社會的主要的建筑材料。

水泥產(chǎn)品按用途主要分為通用水泥、專用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。

    水泥生產(chǎn)工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細(xì)制成水泥，需要經(jīng)過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。

其生產(chǎn)過程通常可概括為“三磨一窯”，可分為四個步驟：

    生料制備：即將石灰質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比合、磨細(xì)并調(diào)配為成分合適、量質(zhì)均勻的生料。

    煤粉制備：水泥燃燒過程中的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應(yīng)能力。

    熟料煅燒：即將生料放在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融以得到以C3S為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。

    水泥粉磨及出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細(xì)為水泥，并包裝出廠。

    把DCS、磨機(jī)運行工況監(jiān)測系統(tǒng)、X熒光分析儀系統(tǒng)以及具備條件的控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場電信號數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的OPC接口采集到控制室。可以實時記錄各個檢測設(shè)備的動態(tài)數(shù)據(jù)，存儲生料SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO的檢測數(shù)據(jù)以及生料的配比方案。

    流程圖畫面反映出工藝原理和流程以及當(dāng)前的生產(chǎn)狀況，使生產(chǎn)管理人員能夠方便地了解和分析生產(chǎn)情況。例如：顯示各種工藝參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

    生產(chǎn)數(shù)據(jù)畫面能夠全面地反映生產(chǎn)情況，將每個工段相關(guān)的數(shù)據(jù)集中到一幅或幾幅畫中。可監(jiān)視配料秤反饋流量，根據(jù)用戶需要設(shè)定報警偏差提示報警；可監(jiān)視磨機(jī)運行狀況，根據(jù)用戶需要設(shè)定報警提示。

    趨勢圖能夠顯示出某一段時間數(shù)據(jù)變化的情況。實時趨勢能夠反映出當(dāng)前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫中取出，能夠查看任何時間段數(shù)據(jù)的變化情況。通過查看歷史趨勢，可以了解長時間的生產(chǎn)情況。當(dāng)發(fā)生事故時，可以利用歷史趨勢進(jìn)行事故原因分析。比如統(tǒng)計生料波動的實時曲線。

    當(dāng)某個工藝參數(shù)達(dá)到報警條件如超過高高限時，就立即產(chǎn)生報警信息，提醒相關(guān)人員立即處理。可根據(jù)用戶需要設(shè)定配料秤反饋流量報警偏差，提示報警；設(shè)定磨機(jī)運行狀況報警提示。

    數(shù)據(jù)分析工具，可以查看任意兩個時間之間的位號數(shù)據(jù)集合。

    可以為其他客戶終端提供數(shù)據(jù)查詢，供生產(chǎn)決策者進(jìn)行分析。包括數(shù)據(jù)的屬性查詢，實時值、歷史值查詢，而且查詢的結(jié)果可以導(dǎo)出為EXCEL文件保存。

 

    生產(chǎn)調(diào)度管理功能：綜合全廠生產(chǎn)信息，及時調(diào)整各工段的生產(chǎn)。發(fā)送調(diào)度信息到各個工段，實現(xiàn)調(diào)度和各個工段之間快速信息傳遞。自動根據(jù)調(diào)度需要的生產(chǎn)參數(shù)、信息生成報表。

    設(shè)備運行管理功能： 系統(tǒng)自動對設(shè)備的運行時間、運行情況進(jìn)行記錄和統(tǒng)計，結(jié)合設(shè)備資料、設(shè)備信息等，形成設(shè)備的運行和日常維護(hù)等報表，充分發(fā)揮設(shè)備的效率。

    班組考核管理功能：通過對現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)的監(jiān)測，以班組為單位，對考核點進(jìn)行記錄和統(tǒng)計，形成各個班組在一定生產(chǎn)條件下生產(chǎn)質(zhì)量的報表（班、天、月、用戶指定時間段的多種統(tǒng)計模式），對合格率、平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大值、最小值進(jìn)行統(tǒng)計（所有報表均可以導(dǎo)出或直接打印統(tǒng)計結(jié)果），從而成為班組考核的依據(jù)。

    質(zhì)量管理功能：將企業(yè)的質(zhì)量管理與質(zhì)量控制決策有機(jī)地融入整個綜合信息管理自動化系統(tǒng)建設(shè)中，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力。在水泥生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量控制的三個重要環(huán)節(jié)是：入窯生料質(zhì)量和喂料穩(wěn)定性，熟料率值和礦物成分設(shè)計值的合理性與熟料煅燒狀況以及水泥的粉磨細(xì)度、顆粒級配、顆粒形貌等。

    系統(tǒng)還提供能源管理、計量管理、用電管理、化驗室管理等相關(guān)管理功能。

    系統(tǒng)在ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫平臺上可以擴(kuò)展生料配料率值自動控制功能。

    背景

    硅酸鹽水泥熟料中各氧化物不是以單獨狀態(tài)存在，而是由兩種或兩種以上的氧化物合成的多礦物集合體。因此，在水泥生產(chǎn)中不僅要控制各氧化物的含量，還要控制多氧化物之間的比例，即率值。這樣更能表示出水泥的性質(zhì)及對煅燒的影響。

率值就是用來表示水泥熟料中多氧化物之間相對含量的系數(shù)。它是生產(chǎn)控制的一種指標(biāo)。

    率值控制內(nèi)容

    生料配料率值的先進(jìn)控制可分為兩大部分。根據(jù)水泥生料配料工藝目標(biāo)，在一定的約束條件下，并在保證率值控制精度的前提條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標(biāo)，優(yōu)化得到生料配比及相關(guān)的原料流量設(shè)定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優(yōu)化的設(shè)定值上，從而滿足率值的控制目標(biāo)。生料配料率值先進(jìn)控制原理如下圖所示。

    技術(shù)路線

    采用軟測量技術(shù)原理，優(yōu)化控制技術(shù)等技術(shù)，在保證率值控制精度和生產(chǎn)約束的前提條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標(biāo)，優(yōu)化得到生料配比及相關(guān)的原料流量設(shè)定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優(yōu)化的設(shè)定值上，從而滿足率值的控制目標(biāo)。

    通過基于實時數(shù)據(jù)庫的水泥生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，通過一體化的智能生產(chǎn)計劃與調(diào)度管理、全線在線質(zhì)量管理以及綜合設(shè)備管理等模塊，實現(xiàn)全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、資源調(diào)度優(yōu)化與跟蹤、能源供應(yīng)控制、操作管理、性能分析以及必要的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換等功能。

    調(diào)度管理人員可以在監(jiān)控調(diào)度中心通過相應(yīng)的權(quán)限對全廠水泥工藝生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學(xué)化，為水泥企業(yè)優(yōu)化調(diào)度、節(jié)能降耗、有效預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故提供有效手段，為水泥企業(yè)信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

    浙大中控作為一家集工業(yè)自動化產(chǎn)品的科研開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷和工程服務(wù)于一體的高科技企業(yè)，已經(jīng)成為中國最知名的自動化公司之一，期待著與更多的建材客戶共同進(jìn)步，以全面提升整個建材行業(yè)用戶的自動化水平與經(jīng)濟(jì)效益。