水泥行业自动化领域的最新发展趋势 点击：4725 | 回复：19
发表于：2006-12-14 20:22:00
楼主
我国水泥工业和其他流程工业一样，未来的十年将面临着市场和能源、清洁生产和环境保护、高效和规范、负责和协调的挑战。节能、环保、安全、高效是每一个水泥集团必须要面对的课题，而自动化技术和这四大目标又是紧密相连，本文将就当今自动化领域内和水泥行业有关的最新发展趋势做一简述，以便为我国水泥工业发展，搭建更为广阔的交流和沟通平台。
一、信息技术推动企业实现自动化控制
以信息技术改造水泥行业，以信息化推进自动化，自动化再促使节能、环保、安全、高效四大目标的实现，已成为业界的共识。在当今自动化领域内，从工艺现场层到工厂（集团）管理层可经由以太网，基本实现信息的畅通无缝流通，所谓的“现代集成生产工艺”是将信息技术、网络技术和现代新工艺相结合，并应用于企业产品生命周期的各个阶段，通过信息的无缝集成、过程优化和资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成，以缩短企业新产品的开发周期（T）、提高质量（Q）、降低成本（C）、改进服务（S）和改善环境（E），从而提升企业市场的应变能力和竞争能力，以此开发出一系列管理层软件，如ERP、MRP、MIS、PES等，并越来越显示其巨大的经济效益。
国内某水泥集团在新建的水泥生产线做自动化控制系统配置时，在现场级和过程控制级（PCS）的上端，还增加了制造执行系统（MES）层，并正在策划和运作ERP，即企业资源规划和管理层，它包括有生产管理系统、质量控制系统、采购管理系统、仓库管理系统、销售子系统、设备管理系统、财务管理系统、办公自动化管理系统和综合管理子系统等。在水泥市场供大于求，竞争激烈的形势下，由于该集团初步实现了MES的运营，集团化管理的控制力和执行力明显提高，精细化运行方式使得物流成本和原材料成本得到控制，实现了综合效益的大幅增长，净利润比去年同期增加了12.76%.笔者认为该集团的MES运营还是初期的，要把生产调度和企业领导的决策统一成为真正的企业管理级（ERP）还需要进一步开发。
现今计算机技术、网络技术和先进的控制技术相结合，已不再停留在理论和实验阶段，如模型预测、神经元和神经网络、模糊控制、多变量控制。自适应和自寻优等先进控制算法已进入实践，并用于DCS、PLC等控制器中，而且这种趋势在加快。在水泥工业用于窑和磨的模糊控制、多变量控制以及专家系统早在上世纪就有应用，但这些大多是由水泥设备供应商自行开发的，如FLS、KHD等，他们提供的仅是独立的软件，和系统几乎没有任何联系。而现在是控制系统的供应商已将先进控制算法用于DCS和PLC等控制器中，如Siemens公司专门为水泥工业开发的CEMAT集成化标准软件，它具有水泥工厂过程控制优化的功能块，还包括窑的煅烧和磨的负荷优化控制，该软件包并集成于Siemens公司的过程控制系统PCS7中；ABB公司的Opti-mizeIT优化专家则集成于IndustryIT中，它通过集成大量已验证的先进控制技术及广泛的专家知识库，如模糊逻辑、控制模型、神经元和模糊控制等，来对水泥生产过程进行控制及实施优化决策管理。
IT技术与自动化结合的另一热点是公共数据库、局域网、互联网、无线技术等渗透控制系统使控制系统扁平化，实现了跨平台，跨地区的控制。
二、自动化技术的互补与渗透
DCS、PLC、IPC是自动控制领域的三大支柱，它们之间竞争激烈，但又取长补短和相互渗透，相互融合，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统HCS，某咨询集团把其称之为PAC.水泥行业作为较典型的流程工业决定了其开关量逻辑控制的主导地位，同时模拟量的处理多为简单的显示和给定，控制回路基本上为并不复杂的单回路调节，这些特点适合于HCS的应用。目前市场以PLC为主导地位的Siemens、Schneider、Rockwell等公司纷纷推出的具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统HCS，已作为主导产品在水泥行业推广，并取得不俗的业绩。
混合系统HCS的主要特点是：构建一个公共的、集成的开发环境，提供通用开发平台、共用标签和单一数据库，以满足多领域自动化系统设计和集成的需要；同时它采用了可自由组合的模块化的硬件架构，减少系统升级带来的开销。它支持IEC61158等现场总线国际标准以实现高度分散的自动化环境，也支持事实上的工业以太网标准，可方便地和上一级的ERP、MIS、MES集成。
三、自动化系统更注重功能和信息安全
安全生产越来越引起人们的关注，人的生命高于一切，已成为衡量现代工业的重要指标，对于安全事故多发的我国，意义更为重要。自动化控制系统主要考虑的安全有：电气安全、防爆安全、信息安全和功能安全。
信息安全是指由于信息泄密、黑客入侵等系统的安全性；功能安全是指控制系统所执行的安全功能失效引起的可能危险。目前已相继出台的国际标准有IEC61508-电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全标准，IEC61511是关于过程工业领域安全仪表系统的功能安全标准，一般以整体安全等级SIL来评估风险程度，共有4级，安全等级SIL越高，风险就越低。
水泥行业已大多采用新型水泥干法工艺，它是连续性很强的工艺过程，并已实现了计算机系统的顺序和连锁控制，笔者认为新型干法工艺其安全等级是较高的。要进一步提高整体安全等级必须增强故障诊断环节；人机操作界面要便于故障的监测；对生产规模越大的生产线，如日产万吨熟料的生产线系统配置要提高冗余度，另外信息安全也必须高度关注，要特别增强煤磨车间的防爆安全等级，对于设置低温余热发电的企业，整体安全等级SIL要高于一般企业。
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