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)濟中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當長的時期內(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為水泥，并包裝出廠。

    把DCS、磨機運行工況監(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�？杀O(jiān)視配料秤反饋流量，根據(jù)用戶需要設定報警偏差提示報警；可監(jiān)視磨機運行狀況，根據(jù)用戶需要設定報警提示。

    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。當發(fā)生事故時，可以利用歷史趨勢進行事故原因分析。比如統(tǒng)計生料波動的實時曲線。

    當某個工藝參數(shù)達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)用戶需要設定配料秤反饋流量報警偏差，提示報警；設定磨機運行狀況報警提示。

    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。

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

    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、標準偏差、最大值、最小值進行統(tǒng)計（所有報表均可以導出或直接打印統(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)量控制決策有機地融入整個綜合信息管理自動化系統(tǒng)建設中，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭力。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計值的合理性與熟料煅燒狀況以及水泥的粉磨細度、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。

    率值控制內(nèi)容

    生料配料率值的先進控制可分為兩大部分。根據(jù)水泥生料配料工藝目標，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，優(yōu)化得到生料配比及相關(guān)的原料流量設定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優(yōu)化的設定值上，從而滿足率值的控制目標。生料配料率值先進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，優(yōu)化得到生料配比及相關(guān)的原料流量設定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優(yōu)化的設定值上，從而滿足率值的控制目標。

    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)度中心通過相應的權(quán)限對全廠水泥工藝生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學化，為水泥企業(yè)優(yōu)化調(diào)度、節(jié)能降耗、有效預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)信息化的應用和發(fā)展奠定基礎。

    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)濟效益。