陳慈明：水泥工廠智能技術的應用

隨著《中國制造2025》的發布，智能制造已是未來幾年我國制造業發展方向，面對信息技術和工業技術的革新浪潮，德國提出了工業4.0戰略，美國出臺了先進制造業回流計劃和產業互聯網，中國加緊推進兩化深度融合，并發布中國制造2025戰略。這些戰略的核心都是利用新興信息化技術來提升工業的智能化應用水平，進而提升工業在全球市場的競爭力。

　　 隨著《中國制造2025》的發布，智能制造已是未來幾年我國制造業發展方向，面對信息技術和工業技術的革新浪潮，德國提出了工業4.0戰略，美國出臺了先進制造業回流計劃和產業互聯網，中國加緊推進兩化深度融合，并發布中國制造2025戰略。這些戰略的核心都是利用新興信息化技術來提升工業的智能化應用水平，進而提升工業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型的機遇，從創新驅動、強化基礎、智能轉型、綠色發展四個方面謀篇布局。不斷探索新技術的應用，將信息技術和自動化技術全面融入到水泥生產經營管理中，使生產過程的物料流、信息流、能源流和資金流更加協調順暢，進而降低資源能源消耗，提高生產經營管理效率，提升企業市場的競爭力 。

　　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線自動化技術

　　新型干法熟料水泥生產線采用集散控制技術，即分散控制、集中管理，生產線設備自動運行，現場生產管理采用巡檢方式，無需設置崗位操作，自動化程度較高；生產線安裝了數百塊自動化儀表，對生產過程和設備運行數據進行實時測量，實現工段、車間數字化；同一工段設備有關聯連鎖關系，當某一臺設備出現異常時，會自動跳停并連鎖相關聯設備停機，避免發生生產事故和設備損壞；中央控制室窯、磨操作員對生產進行集中操作和監控。

　　智能工廠

　　智能工廠是在數字化工廠基礎上，集初步智能手段和智能系統等新興技術于一體，利用物聯網技術和監控技術加強信息管理服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。

　　根據智能工廠的定義，在新型干法熟料水泥生產線集散控制系統基礎上升級為智能工廠，需要采取的智能手段有：

　　1、生產控制智能化：實現窯磨生產過程自動化；2、質量控制自動化：實現產品檢驗由人工分析到在線自動分析；3、管理信息化：實現生產經營信息互聯互通；4、物流控制智能化：實現工廠進出物資無人值守；5、生產過程可視化：實現遠程集中監視。

　　智能技術

　　塔牌集團高度重視技術進步，積極引進市場上先進、成熟、可靠的智能技術，通過進行有效的信息化和智能技術的應用，打造水泥工廠應用特色的工業互聯網平臺，將傳統水泥生產逐步向智能化生產轉型升級，引進了以下五項智能技術。

　　一．MFA無模型自適應控制技術

　　引進先進控制技術MFA無模型自適應控制技術，實現窯、磨生產控制智能化，通過尋找最佳效益運行點，減少人為干預和波動，穩定生產、安全運行、保證質量、提高產量、降低單位能耗。

　　系統特點：

　　先控軟件安裝在工業PC平臺上構成先控站，通過現場總線連接DCS控制系統，對原有設備和儀表沒有特殊要求，其設備安裝與調試均可于數天內在線完成，生產線無需停產；先控軟件可具有水泥生產線全程控制功能，包括回轉窯系統、磨機、余熱發電及脫硝等，能夠快速建立和維持系統的動態平衡，兼顧風-煤-料的運行，協調分解爐-回轉窯-篦冷機中各個熱工環節的操作，控制方案完整而實用；先控軟件的核心技術突破PID等傳統控制技術的局限性，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能力，有效抑制原燃料成分的波動，維持穩定的控制品質而無需人工干預，自動控制的投運率高，可實現生產運行操作的優化。

　　控制項目：

　　燒成工段：窯尾煤、高溫風機、窯頭風機、篦冷機篦速等自動控制；原料磨工段：入磨喂料量、磨尾排風機、磨出口溫度等自動控制；煤磨工段：煤磨冷熱風閥、煤磨喂料量等自動控制；水泥磨工段：磨機臺時、循環風機等自動控制；余熱發電：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：脫硝NOx自動控制。

　　二．在線分析技術

　　跨帶式原料在線分析儀

　　引進先進在線分析技術--跨帶式原料在線分析儀和粒度分析儀，實現生產過程質量自動控制，改變傳統產品質量事后分析變為事前實時分析和控制，對保證生產質量穩定、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成分，并計算出物料的KH、SM、IM三個率值，通過和生料質量計算機控制系統KH、SM、IM三個率值的目標值比較，連續不斷地調節各原料下料配比，使得入磨原料的KH、SM、IM三個率值不斷地逼近目標值。由于這個閉環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控細粉料的粒徑分布和變化趨勢，提高產品質量的管控；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，減輕員工的勞動強度，提高工作效率。

　　三．信息化

　　引進管理應用軟件，搭建數據高速集中管控、高效協同的業務信息化系統，集成生產管理、供應鏈系統、銷售系統、財務系統、人事管理等數據建立大數據中心，打造全公司一體化的信息化平臺。集中管控模式主要體現在:集中營銷，分散執行；集中采購，分散收貨；集中計劃，分散排程；集中財務，分散結算；集中物流，分散倉儲；統一工藝，分散制造。

　　CPS系統平臺采用J2EE架構，融合BS和CS的優點，平臺架構技術在前，具有以下特點：融合SOA理念的架構平臺和系統框架，具有跨平臺、易維護、可集成、可擴展、分層設計、可配置的特點。

　　1.信息化--CPS系統平臺特點

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

　　系統平臺全面支持與設備的互聯互通。分布式的工業平臺架構支持海量工業數據的采集，確?，F場設備運行的穩定性和數據采集的及時性，即使在互聯網異常情況下，也不影響工廠本地的生產運行。

　　系統平臺全面支持系統與系統之間的集成整合。系統平臺為ERP系統、智能物流系統、生產系統、質量系統、設備系統、能源系統等提供統一的基礎數據源和平臺接口，實現工業大數據的互聯互通。

　　系統平臺支持集中扁平化的集團化管控建設，全面實現業務數據的一體化，真正實現集團總部對各分公司工廠的實時監控，提升管控水平。

　　2.信息化-建設水泥行業特色的工業互聯網

　　建設水泥行業特色的工業互聯網，銷售系統的互聯互通。

　　3.信息化--銷售系統的互聯互通

　　互聯網應用包含客戶訂單APP和銷售管理APP。其中，自電商平臺上線后80%的訂單已由傳統電話報單及現場報單模式轉為網上下單模式，極大的提高了銷售下單效率以及準確性，并且下單過程有據可查避免不必要的爭端，減少了業務室人員的工作量。