張婉君 楊勇偉

1中材建設(shè)有限公司（100176） 2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

0 前言

DCS集散控制系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；拖盗谢脑O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。其體系結(jié)構(gòu)從垂直方向可分為三級(jí):第一級(jí)為分散過程控制級(jí)；第二級(jí)為集中控制管理級(jí)；第三級(jí)為綜合信息管理級(jí)，各級(jí)相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。各級(jí)之間有通信網(wǎng)絡(luò)連接，將集散控制系統(tǒng)的各部分連接在一起，完成各種數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞。

1 分散過程控制級(jí)

分散過程控制級(jí)直接面向生產(chǎn)過程，是集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、回路調(diào)節(jié)控制和順序控制等功能，能獨(dú)立完成對(duì)生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。其過程輸入信息是面向傳感器的信號(hào)，如熱電偶、熱電阻、變送器（溫度、壓力、液位、電壓、電流、功率等）及開關(guān)量的信號(hào)，其輸出是作用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。下面分別介紹各典型控制項(xiàng)目:

1）轉(zhuǎn)速控制

在水泥的生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)速的控制是非常重要的，以板喂機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為例，在水泥廠的原料配料系統(tǒng)中,粘土的物料水分一般情況下均在12%以上，特殊情況達(dá)到17%以上。而配料的精確對(duì)生料質(zhì)量和熟料質(zhì)量影響很大，一般系統(tǒng)流程主要是在粘土倉下布置板喂機(jī)，然后接皮帶秤，通過皮帶秤的計(jì)量來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確配料。當(dāng)通過皮帶上的物料的重量大于給定值時(shí)，則通過調(diào)節(jié)器降低轉(zhuǎn)速，以達(dá)到適當(dāng)?shù)倪\(yùn)料量；反之，則增加轉(zhuǎn)速。

2）溫度控制

燒成帶的溫度控制，實(shí)際上是一個(gè)溫度場(chǎng)的問題，包括物料溫度、氣流溫度、火焰溫度等等。采用比色高溫計(jì)，可以直接測(cè)出火焰溫度。此外，一級(jí)筒出口溫度太高，說明喂料量與燃料量或用風(fēng)量不匹配，會(huì)造成其它旋風(fēng)預(yù)熱器發(fā)生粘結(jié)和堵塞，或是已造成某一旋風(fēng)筒發(fā)生堵塞。同樣，溫度過低，也說明喂料量與燃料不匹配,且使分解爐分解率偏低。因此，通常控制在320～350℃范圍。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，溫度設(shè)定值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的特殊情況自行修改，如控制線路故障，會(huì)致使循環(huán)式冷卻系統(tǒng)不能正常開啟，這時(shí)需手動(dòng)開啟。

3）壓力控制

在窯系統(tǒng)與生料磨系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，窯尾排出的廢氣用于生料磨系統(tǒng)烘干等等，該點(diǎn)的測(cè)量是非常必要的。因?yàn)樵擖c(diǎn)的負(fù)壓值直接影響以上兩個(gè)系統(tǒng)的操作平衡。當(dāng)該點(diǎn)的負(fù)壓值大于設(shè)定值或正壓值較設(shè)定值小時(shí)，應(yīng)將大布袋收塵后的排風(fēng)機(jī)閥門關(guān)小；反之，則開大閥門，以保證風(fēng)量平衡。

此外，窯頭負(fù)壓穩(wěn)定表征窯內(nèi)通風(fēng)及冷卻機(jī)入窯二次風(fēng)之間的平衡。在正常生產(chǎn)情況下，窯尾風(fēng)機(jī)風(fēng)量盡量保持不變，否則將影響整個(gè)窯系統(tǒng)的熱工平衡。因此，均采用調(diào)節(jié)窯頭排風(fēng)機(jī)入口閥門的開度來保持窯頭罩為微負(fù)壓。如產(chǎn)生正壓，導(dǎo)致噴火，將危及窯頭比色高溫計(jì)及工業(yè)電視等儀器。

4）冷卻機(jī)冷風(fēng)風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)

為了使冷卻機(jī)工作狀況少受外界的干擾，同時(shí)也為了使冷卻機(jī)篦下壓力能夠較真實(shí)地反映料層厚度，保持各室的風(fēng)量穩(wěn)定是非常必要的，故采用各室冷風(fēng)風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)各冷卻風(fēng)機(jī)出口的閥門開度。

5）冷卻機(jī)蓖速自動(dòng)調(diào)節(jié)

冷卻機(jī)篦速檢測(cè)的目的是為了保證篦床料層厚度，使熟料冷卻均勻，且保證冷卻機(jī)安全運(yùn)行。根據(jù)流體力學(xué)理論，氣體通過料層的阻力，與料層厚度成正比關(guān)系，因此篦床速度的檢測(cè)主要根據(jù)篦下壓力變化調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定料層的要求。但是，當(dāng)出現(xiàn)大塊料或掉窯皮時(shí)，料層厚度與篦下壓力不再成正比關(guān)系，這時(shí)篦下壓力非但沒有增加，反而下降。如根據(jù)上述方法調(diào)節(jié)，篦床速度也隨之變慢，致使篦床料層越積越厚，將會(huì)造成篦床燒壞，冷卻機(jī)電機(jī)被燒壞。為此，必須增設(shè)監(jiān)控參數(shù)，即電機(jī)電流。當(dāng)篦下壓力下降，而電機(jī)電流上升時(shí)，則此電機(jī)電流為主控參數(shù)，迫使篦床速度提高，不致造成以上事故。

2 集中控制管理級(jí)

這一級(jí)以操作監(jiān)視為主要任務(wù)，兼有部分管理功能。它是面向操作員和系統(tǒng)工程師的，這一級(jí)配備有功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各類外部裝置，包括液晶顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等，還需要較大存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)設(shè)備及功能強(qiáng)大的軟件支持，確保工程師和操作員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、監(jiān)測(cè)和操作，對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制策略、故障診斷、質(zhì)量評(píng)估等。

這一級(jí)主要設(shè)備包括:

1）監(jiān)控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)），綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各工作站，具有多輸入多輸出控制功能，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制或最優(yōu)管理。

2）工程師站:主要用于系統(tǒng)的組態(tài)、維護(hù)和操作。

3）操作員站:主要用于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和操作。

3 綜合信息管理級(jí)

這一級(jí)由管理計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化軟件、工廠自動(dòng)化服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的綜合信息管理。綜合信息管理主要包括生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理。

4 結(jié)語

總而言之，隨著水泥行業(yè)不斷向大型化、智能化的發(fā)展，DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)中起著越來越重要的作用，必將成為水泥生產(chǎn)企業(yè)不可取代的主要生產(chǎn)控制方式。水泥生產(chǎn)線控制回路的優(yōu)化代表了水泥生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展方向，回路優(yōu)化控制取代了原有的僅靠操作工人經(jīng)驗(yàn)來維持水泥生產(chǎn)的熱工穩(wěn)定。國內(nèi)外通過多年的研究和實(shí)踐，認(rèn)為以多條單回路優(yōu)化控制來實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)線的自動(dòng)化生產(chǎn)是可行的、有效的、必要的，它將大大提高水泥企業(yè)的控制水平。近幾年來，回路優(yōu)化控制已在水泥廠得到了大量的應(yīng)用，取得了良好的效果，因此DCS在水泥行業(yè)中的前景將格外明朗。

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