陳慈明：水泥工廠智能技術(shù)的應(yīng)用

陳慈明：水泥工廠智能技術(shù)的應(yīng)用

隨著《中國制造2025》的發(fā)布，智能制造已是未來幾年我國制造業(yè)發(fā)展方向，面對信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的革新浪潮，德國提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，美國出臺了先進制造業(yè)回流計劃和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中國加緊推進兩化深度融合，并發(fā)布中國制造2025戰(zhàn)略。這些戰(zhàn)略的核心都是利用新興信息化技術(shù)來提升工業(yè)的智能化應(yīng)用水平，進而提升工業(yè)在全球市場的競爭力。

　　 隨著《中國制造2025》的發(fā)布，智能制造已是未來幾年我國制造業(yè)發(fā)展方向，面對信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的革新浪潮，德國提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，美國出臺了先進制造業(yè)回流計劃和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中國加緊推進兩化深度融合，并發(fā)布中國制造2025戰(zhàn)略。這些戰(zhàn)略的核心都是利用新興信息化技術(shù)來提升工業(yè)的智能化應(yīng)用水平，進而提升工業(yè)在全球市場的競爭力。

　　廣東塔牌集團股份有限公司，積極抓住這一向智能化轉(zhuǎn)型的機遇，從創(chuàng)新驅(qū)動、強化基礎(chǔ)、智能轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展四個方面謀篇布局。不斷探索新技術(shù)的應(yīng)用，將信息技術(shù)和自動化技術(shù)全面融入到水泥生產(chǎn)經(jīng)營管理中，使生產(chǎn)過程的物料流、信息流、能源流和資金流更加協(xié)調(diào)順暢，進而降低資源能源消耗，提高生產(chǎn)經(jīng)營管理效率，提升企業(yè)市場的競爭力 。

　　廣東塔牌集團股份有限公司副總工程師陳慈明　　

　　新型干法熟料水泥生產(chǎn)線自動化技術(shù)

　　新型干法熟料水泥生產(chǎn)線采用集散控制技術(shù)，即分散控制、集中管理，生產(chǎn)線設(shè)備自動運行，現(xiàn)場生產(chǎn)管理采用巡檢方式，無需設(shè)置崗位操作，自動化程度較高；生產(chǎn)線安裝了數(shù)百塊自動化儀表，對生產(chǎn)過程和設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行實時測量，實現(xiàn)工段、車間數(shù)字化；同一工段設(shè)備有關(guān)聯(lián)連鎖關(guān)系，當(dāng)某一臺設(shè)備出現(xiàn)異常時，會自動跳停并連鎖相關(guān)聯(lián)設(shè)備停機，避免發(fā)生生產(chǎn)事故和設(shè)備損壞；中央控制室窯、磨操作員對生產(chǎn)進行集中操作和監(jiān)控。

　　智能工廠

　　智能工廠是在數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計劃排程，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。

　　根據(jù)智能工廠的定義，在新型干法熟料水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級為智能工廠，需要采取的智能手段有：

　　1、生產(chǎn)控制智能化：實現(xiàn)窯磨生產(chǎn)過程自動化；2、質(zhì)量控制自動化：實現(xiàn)產(chǎn)品檢驗由人工分析到在線自動分析；3、管理信息化：實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營信息互聯(lián)互通；4、物流控制智能化：實現(xiàn)工廠進出物資無人值守；5、生產(chǎn)過程可視化：實現(xiàn)遠程集中監(jiān)視。

　　智能技術(shù)

　　塔牌集團高度重視技術(shù)進步，積極引進市場上先進、成熟、可靠的智能技術(shù)，通過進行有效的信息化和智能技術(shù)的應(yīng)用，打造水泥工廠應(yīng)用特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，將傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)逐步向智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，引進了以下五項智能技術(shù)。

　　一．MFA無模型自適應(yīng)控制技術(shù)

　　引進先進控制技術(shù)MFA無模型自適應(yīng)控制技術(shù)，實現(xiàn)窯、磨生產(chǎn)控制智能化，通過尋找最佳效益運行點，減少人為干預(yù)和波動，穩(wěn)定生產(chǎn)、安全運行、保證質(zhì)量、提高產(chǎn)量、降低單位能耗。

　　系統(tǒng)特點：

　　先控軟件安裝在工業(yè)PC平臺上構(gòu)成先控站，通過現(xiàn)場總線連接DCS控制系統(tǒng)，對原有設(shè)備和儀表沒有特殊要求，其設(shè)備安裝與調(diào)試均可于數(shù)天內(nèi)在線完成，生產(chǎn)線無需停產(chǎn)；先控軟件可具有水泥生產(chǎn)線全程控制功能，包括回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)、磨機、余熱發(fā)電及脫硝等，能夠快速建立和維持系統(tǒng)的動態(tài)平衡，兼顧風(fēng)-煤-料的運行，協(xié)調(diào)分解爐-回轉(zhuǎn)窯-篦冷機中各個熱工環(huán)節(jié)的操作，控制方案完整而實用；先控軟件的核心技術(shù)突破PID等傳統(tǒng)控制技術(shù)的局限性，有效解決水泥熟料燒成過程中的多變量、大滯后、非線性、時變等控制難題，尤其強化自動控制的自適應(yīng)能力，有效抑制原燃料成分的波動，維持穩(wěn)定的控制品質(zhì)而無需人工干預(yù)，自動控制的投運率高，可實現(xiàn)生產(chǎn)運行操作的優(yōu)化。

　　控制項目：

　　燒成工段：窯尾煤、高溫風(fēng)機、窯頭風(fēng)機、篦冷機篦速等自動控制；原料磨工段：入磨喂料量、磨尾排風(fēng)機、磨出口溫度等自動控制；煤磨工段：煤磨冷熱風(fēng)閥、煤磨喂料量等自動控制；水泥磨工段：磨機臺時、循環(huán)風(fēng)機等自動控制；余熱發(fā)電：SP爐高壓汽包水位、AQC爐高壓汽包水位、AQC爐低壓汽包水位、冷凝器液位、主汽壓力、給水壓力、均壓箱壓力等自動控制；脫硝系統(tǒng)：脫硝NOx自動控制。

　　二．在線分析技術(shù)

　　跨帶式原料在線分析儀

　　引進先進在線分析技術(shù)--跨帶式原料在線分析儀和粒度分析儀，實現(xiàn)生產(chǎn)過程質(zhì)量自動控制，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量事后分析變?yōu)槭虑皩崟r分析和控制，對保證生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、安全運行具有重要意義。

　　跨帶式原料在線分析儀：儀器安裝在入磨皮帶機上，每一分鐘檢測出物料的化學(xué)成分，并計算出物料的KH、SM、IM三個率值，通過和生料質(zhì)量計算機控制系統(tǒng)KH、SM、IM三個率值的目標(biāo)值比較，連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)各原料下料配比，使得入磨原料的KH、SM、IM三個率值不斷地逼近目標(biāo)值。由于這個閉環(huán)控制幾乎是實時進行的，這就使得出磨生料的KH、SM、IM三個率值控制非常穩(wěn)定，并提高了出磨生料KH、SM、IM三個率值的合格率。

　　粒度分析儀

　　粒度分析儀：在生料磨和水泥磨使用了在線粒度分析儀。

　　出磨生料細度分析儀安裝在生料入庫提升機上，實時分析生料細度使生料的均勻性顯著提高；水泥在線粒度分析儀安裝在水泥出磨輸送斜槽上，實時檢測出磨水泥細度和顆粒級配，提升水泥質(zhì)量控制，提高水泥磨運行的能效水平。

　　使用在線粒度分析儀一是可以實時監(jiān)控細粉料的粒徑分布和變化趨勢，提高產(chǎn)品質(zhì)量的管控；二是可以減少化驗室對出磨生料細度、水泥比表面積的檢測次數(shù)，減輕員工的勞動強度，提高工作效率。

　　三．信息化

　　引進管理應(yīng)用軟件，搭建數(shù)據(jù)高速集中管控、高效協(xié)同的業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)，集成生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、人事管理等數(shù)據(jù)建立大數(shù)據(jù)中心，打造全公司一體化的信息化平臺。集中管控模式主要體現(xiàn)在:集中營銷，分散執(zhí)行；集中采購，分散收貨；集中計劃，分散排程；集中財務(wù)，分散結(jié)算；集中物流，分散倉儲；統(tǒng)一工藝，分散制造。

　　CPS系統(tǒng)平臺采用J2EE架構(gòu)，融合BS和CS的優(yōu)點，平臺架構(gòu)技術(shù)在前，具有以下特點：融合SOA理念的架構(gòu)平臺和系統(tǒng)框架，具有跨平臺、易維護、可集成、可擴展、分層設(shè)計、可配置的特點。

　　1.信息化--CPS系統(tǒng)平臺特點

　　系統(tǒng)平臺采用分布式的系統(tǒng)架構(gòu),集團平臺和分公司平臺共同構(gòu)建了集中一體化的私有云平臺。

　　系統(tǒng)平臺全面支持與設(shè)備的互聯(lián)互通。分布式的工業(yè)平臺架構(gòu)支持海量工業(yè)數(shù)據(jù)的采集，確保現(xiàn)場設(shè)備運行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集的及時性，即使在互聯(lián)網(wǎng)異常情況下，也不影響工廠本地的生產(chǎn)運行。

　　系統(tǒng)平臺全面支持系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的集成整合。系統(tǒng)平臺為ERP系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源和平臺接口，實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

　　系統(tǒng)平臺支持集中扁平化的集團化管控建設(shè)，全面實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一體化，真正實現(xiàn)集團總部對各分公司工廠的實時監(jiān)控，提升管控水平。

　　2.信息化-建設(shè)水泥行業(yè)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

　　建設(shè)水泥行業(yè)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，銷售系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

　　3.信息化--銷售系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包含客戶訂單APP和銷售管理APP。其中，自電商平臺上線后80%的訂單已由傳統(tǒng)電話報單及現(xiàn)場報單模式轉(zhuǎn)為網(wǎng)上下單模式，極大的提高了銷售下單效率以及準確性，并且下單過程有據(jù)可查避免不必要的爭端，減少了業(yè)務(wù)室人員的工作量。