水泥工廠中的自動化技術(shù)未來發(fā)展趨勢

提高水泥企業(yè)的電氣自動化水平，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化,

尋求管理模式的突破，使電氣自動化技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，是現(xiàn)代化水泥廠發(fā)

展的必然趨勢。近20數(shù)年來，我國水泥工業(yè)獲得了飛速發(fā)展和巨大成績，己經(jīng)

奠定了現(xiàn)代化水泥工業(yè)的基礎(chǔ)。目前我國水泥工業(yè)正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)構(gòu)造調(diào)整，在向

大型化、高水平、現(xiàn)代化前進(jìn)的同步，還要逐漸淘汰一批落后日勺小水泥企業(yè)和改

造提高一批老式日勺水泥企業(yè)，因此，水泥生產(chǎn)的高新技術(shù)、自動化與信息技術(shù)將

起養(yǎng)非常重要的作用。

一、水泥廠電氣自動化系統(tǒng)分類

1、PLC集成控制系統(tǒng)。水泥行業(yè)日勺特點決定了其開關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地

位，同步模擬量的處理多為簡樸的顯示和給定，控制回路基本上也多為并不復(fù)雜

的單回路調(diào)整，這些特點決定了老式意義上DCS系統(tǒng)的逐漸淡出。老式DCS廠商

紛紛推出其對應(yīng)日勺PLC產(chǎn)品，目前新設(shè)計日勺大中型水泥廠相稱一部分采用了這些

系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)造發(fā)展至今已相稱成熟，PLC集成控制系統(tǒng)處理開關(guān)量的能

力、較快的速度、靈活口勺構(gòu)造為系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展留有很大口勺余地，尚有不可忽

視的價格優(yōu)勢使其得到迅速歐I發(fā)展。控制系統(tǒng)多采用對等式或客戶機(jī)/服務(wù)器方

式，在網(wǎng)絡(luò)上大多采用工業(yè)以太網(wǎng)，使系統(tǒng)更靈活，組態(tài)更易擴(kuò)展，具有較高性

能價格比的PLC集成控制系統(tǒng)推進(jìn)了水泥企業(yè)中計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)

展。

2、全集成自動化系統(tǒng)。伴隨水泥生產(chǎn)自動控制水平越來越高，大型水泥廠

電氣自動化的設(shè)計優(yōu)化正在向控制智能化，系統(tǒng)集成化和管理信息化的方向發(fā)

展。將過程控制、信息管理、通信網(wǎng)絡(luò)融為一體，從而形成控制、管理為一體日勺

集成化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)重要生產(chǎn)過程的綜合優(yōu)化、集成化控制，不僅可以穩(wěn)定運

行、提高產(chǎn)量和質(zhì)量，有助于企業(yè)獲得更大H勺綜合效益，并且對節(jié)能降耗、環(huán)境

保護(hù)意義重大。為使管控一體化，控制系統(tǒng)也應(yīng)大大簡化構(gòu)造，從而采用統(tǒng)一日勺

系統(tǒng)開發(fā)平臺。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺可以支持一種自動化項目周期中日勺設(shè)計、施

工和調(diào)試和開機(jī)、運行及維護(hù)等各個階段和環(huán)節(jié)。

二、我國水泥工業(yè)電氣自動化存在的問題

雖然目前我國已開發(fā)研制了適合國情日勺自動化控制系統(tǒng)，但由于我國水泥企

業(yè)眾多，規(guī)模和技術(shù)水平差異很大，因此，在電氣控制和自動化技術(shù)方尚存在不

少問題，亟待努力處理。

1、在我國水泥工業(yè)電氣自動化方面，重視系統(tǒng)硬件先進(jìn)性而忽視軟件重要

性aJ現(xiàn)象較為普遍。我國日勺新型干法水泥生產(chǎn)線普遍擁有了性能良好的計算機(jī)控

制硬件系統(tǒng)，但軟件系統(tǒng)日勺開發(fā)嚴(yán)重滯后，控制軟件仍停留在較低歐I水平，系統(tǒng)

H勺投運率較低，影響了水泥生產(chǎn)過程電氣自動化控制系統(tǒng)能力的發(fā)揮，遠(yuǎn)未實現(xiàn)

生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制。

2、我國水泥工業(yè)自動化檢測技術(shù)以及運行日勺可靠性尚不能滿足生產(chǎn)工藝規(guī)

定，有待提高。我國水泥廠中許多控制系統(tǒng)自身并不復(fù)雜，但各開關(guān)器件、執(zhí)行

機(jī)構(gòu)的誤動作不僅影響了控制系統(tǒng)的可靠性，還也許引起設(shè)備事故。因此，我們

首先要提高既有水泥業(yè)中自動檢測儀表、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣元器件的質(zhì)量，另

一方還要引導(dǎo)中小型企業(yè)日勺技術(shù)改造和技術(shù)水平的提高，大力開發(fā)滿足水泥生產(chǎn)

工藝規(guī)定H勺檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

三、電氣自動化技術(shù)在水泥生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

伴隨現(xiàn)代的開放式、分布式技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范闈越來

越廣泛，己經(jīng)漸漸成為了現(xiàn)代水泥工業(yè)電氣自動化的主流發(fā)展趨勢。信息化技術(shù)

是將生產(chǎn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，建立一體化管理控制n勺自動化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，開放

式是指將各方面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)系統(tǒng)與外界的實時聯(lián)絡(luò)，大大提高系統(tǒng)

信息處理的能力，為防止分散系統(tǒng)口勺危險，使系統(tǒng)正常運行，一般采用在網(wǎng)絡(luò)中

建立獨立網(wǎng)絡(luò)的分布式構(gòu)造，保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行。

電氣自動化技術(shù)在我國的發(fā)展應(yīng)用，大大加緊了水泥工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，不僅

節(jié)省資源，減少成本，為企業(yè)發(fā)明了良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，同步也大大縮

短了與先進(jìn)工業(yè)巨頭的技術(shù)差距。自主研發(fā)，更是實現(xiàn)了我國電氣自動化的規(guī)模

化生產(chǎn)，增進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)日勺發(fā)展，規(guī)范了我國電氣自動化技術(shù)日勺行業(yè)原則。

我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的飛躍，各地基礎(chǔ)建設(shè)的提高，使得水泥資源有了更

多的需求量，水泥生產(chǎn)技術(shù)己經(jīng)成為推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生產(chǎn)制造的關(guān)鍵性原因，

因此實現(xiàn)水泥生產(chǎn)設(shè)備的自動化運行是順應(yīng)目前市場需求日勺重要措施。就目前我

國水泥生產(chǎn)設(shè)備自動化技術(shù)的發(fā)展技術(shù)來看，仍然存在諸多日勺局限性，尚有很大

日勺進(jìn)步空間需要深入日勺改善完善。同步，也為我國水泥生產(chǎn)設(shè)備的安全性能提出

了更改的規(guī)定，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，維護(hù)水泥生產(chǎn)工作者的生命安全己經(jīng)

成為目前H勺重要問題。因此，在未來的發(fā)展中，國家要對水泥生產(chǎn)設(shè)備的自動化

技術(shù)投入更多的重視，加大在這一領(lǐng)域的資金投入、人才培養(yǎng)以及技術(shù)提供，從

而實現(xiàn)我國水泥生產(chǎn)工作安全高效的開展。

總之，我們應(yīng)親密關(guān)注國內(nèi)外電氣自動化先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合國內(nèi)實

際狀況繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，使控制思想和設(shè)計理念實現(xiàn)創(chuàng)新和優(yōu)化。在技術(shù)先進(jìn)、

經(jīng)濟(jì)合理日勺前提下為水泥工業(yè)日勺構(gòu)造調(diào)整，為水泥工業(yè)新日勺跨越式發(fā)展做出奉

獻(xiàn)。

一、目前水泥生產(chǎn)的狀況分析

目前伴隨水泥行業(yè)競爭的不停加劇，大型水泥企業(yè)間并購整合與資本運作

也將日趨頻繁，由于前些年我國水泥行業(yè)隨國家經(jīng)濟(jì)騰飛而展現(xiàn)非理性的投資擴(kuò)

張，致使目前水泥行業(yè)存在產(chǎn)能過剩、行業(yè)集中度低、產(chǎn)業(yè)構(gòu)造不合理等問題。

目前，伴隨國家宏觀經(jīng)濟(jì)增長方式逐漸由出口和投資驅(qū)動日勺增長模式向消費導(dǎo)向

日勺節(jié)省型增長模式轉(zhuǎn)變，作為固定資產(chǎn)投資H勺上游基本原材料，以及水泥行業(yè)自

身較高的能耗和排污能力，都為其深入發(fā)展帶來了必然的政策行障礙。如下是對

中國水泥行業(yè)現(xiàn)實狀況分析狀況：

1、中國水泥產(chǎn)量分析

根據(jù)中國水泥行業(yè)市場調(diào)查與投資戰(zhàn)略分析匯報理解到，2023年1-6月，

全國合計水泥產(chǎn)量10.96億噸，同比增長9.67%；熟料產(chǎn)量6.47億噸,同比增

長4.15虬相比之下，2023年上六個月全國合計水泥產(chǎn)量9.94億噸，同比增速

為5.5%。從2023上六個月的J狀況看，2023年水泥和熟料增長水平全面超過2023

年同期。

從規(guī)模上看，2023上六個月江蘇、河南、山東水泥產(chǎn)量居全國前三名，產(chǎn)

量均超過7500萬噸；天津、北京、上海則位居倒數(shù)后三位，產(chǎn)量均局限性500

萬噸。從增速上看2023上六個月貴州、新疆、海南、寧夏、江西、云南等位居

前列，同比增長均超過21%,但絕對產(chǎn)量都不算太高；產(chǎn)量領(lǐng)先H勺江蘇、河南、

山東、四川、河北和浙江等地，同比增速都在105下，但近年的市場規(guī)模增長一

直比較穩(wěn)定。

2、水泥行業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能過剩并購活動紛紛涌現(xiàn)

目前，水泥行業(yè)嚴(yán)重過剩的產(chǎn)能致使行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益出現(xiàn)迅速下滑，能源和環(huán)

境的約束力在加強等問題，企業(yè)間的競爭也已進(jìn)入白熱化階段，各地價格拼殺十

分慘烈，實現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級和提高企業(yè)綜合競爭實力已經(jīng)迫在眉睫，而水泥企業(yè)

僅僅通過精細(xì)化管理、整合優(yōu)化內(nèi)部資源等內(nèi)部“瘦身”H勺方式以減少成本已局

限性以應(yīng)對目前口勺市場壓力。近年來，水泥行業(yè)向并購活動可謂是風(fēng)生水起，中

國建材、中材、華潤、冀東等巨頭企業(yè)紛紛采用吞并重組戰(zhàn)略，南征北戰(zhàn)、擴(kuò)疆

拓土以迅速建立各自日勺優(yōu)勢區(qū)域。

3、水泥行業(yè)吞并重組原因分析

行業(yè)內(nèi)口勺吞并重組活動如火如荼的開展，據(jù)理解，其重要原因下幾點：首先,

從產(chǎn)業(yè)生命周期來看，水泥行業(yè)也已經(jīng)發(fā)展到加速整合階段；另一方面，伴隨國

家一系列新建生產(chǎn)線嚴(yán)控政策的密集出臺，水泥企業(yè)通過新建擴(kuò)產(chǎn)日勺道路已越走

越窄，而國家鼓勵吞并重組政策的密集出臺，使得企業(yè)通過并購重組的方式到達(dá)

增產(chǎn)擴(kuò)能的目的越加通順；再次，在部分區(qū)域市場的行業(yè)景氣度持續(xù)低迷情形下,

企業(yè)經(jīng)營管理不善外加行業(yè)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等達(dá)標(biāo)規(guī)定帶來日勺成本上升，致

使企業(yè)缺乏競爭優(yōu)勢，為具有競爭實力的企業(yè)發(fā)明了良好的并購機(jī)遇；最終，通

過前些年并購實踐的探索，企業(yè)已經(jīng)找到了某些整合、置換、聯(lián)合的成功經(jīng)驗，

并購行為已經(jīng)日趨理性和成熟，這使得企業(yè)間日勺并購行為可以迅速順利推進(jìn)。

二、自動化在水泥生產(chǎn)過程中的重要性

在此之前，節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、安全、高效也一直是所有水泥企業(yè)必須面對日勺

課題，而自動化技術(shù)和這四大目的又是緊密相連的。因此，以信息技術(shù)改造水泥

行業(yè)，以信息化推進(jìn)自動化，自動化再促使節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、安全、高效四大目

日勺歐I實現(xiàn)，己成為水泥行業(yè)日勺業(yè)界共識。自動化在水泥生產(chǎn)過程中日勺重要性重要

體目前如下幾種方面：

1、保證安全前提保障有序生產(chǎn)

目前，自動化技術(shù)之因此受到水泥行業(yè)日勺青睞，首先是基于安全生產(chǎn)日勺保障。

近幾年，我國水泥行業(yè)已大范圍的采用了新型水泥干法工藝，這是一種持續(xù)性很

強的工藝過程，并已實現(xiàn)了計算機(jī)系統(tǒng)口勺次序和連鎖控制。新型干法工藝的安全

等級是比較高的，為深入提高整體安全等級，必須增強故障診斷環(huán)節(jié)，人機(jī)操作

界面也要便于故障的監(jiān)測。對于生產(chǎn)規(guī)模更大的生產(chǎn)線，如日產(chǎn)萬噸熟料的生產(chǎn)

線系統(tǒng)配置則要提高冗余度。同步必須高度關(guān)注信息安全，要尤其增強煤磨車間

的防爆安全等級，對于設(shè)置低溫余熱發(fā)電的企業(yè)，整體安全等級SIL要高于一般

企業(yè)。

我國的自動化水平在國際上有較大優(yōu)勢，據(jù)記錄，目前國際上口勺水泥企業(yè)口勺

水泥項目70%?80%都是由中國日勺工程企業(yè)承接日勺，例如中材國際。

2、簡化工藝流程提高工作效率

在這個信息產(chǎn)生價值H勺時代，國內(nèi)某些大型水泥企業(yè)在目前競爭不停加劇日勺

壓力下，也緊跟起了信息化的時尚，繼而推進(jìn)自動化日勺發(fā)展。而除安全生產(chǎn)外，

自動化技術(shù)的其中兩個優(yōu)勢便是節(jié)能、高效，用以助力作為流程工業(yè)歐I水泥工業(yè)

在工藝流程上更為簡潔有效，在節(jié)省能源H勺基礎(chǔ)上，大大提高工作效率。

3、監(jiān)控水泥生產(chǎn)助動環(huán)境保護(hù)“手術(shù)”

作為大氣污染治理的責(zé)任主體，《大氣污染防治行動計劃》規(guī)定水泥企業(yè)在

地方政府統(tǒng)領(lǐng)下，要按照環(huán)境保護(hù)規(guī)范規(guī)定，加強內(nèi)部管理，增長資金投入，采

用先進(jìn)日勺生產(chǎn)工藝和治理技術(shù)，保證達(dá)標(biāo)排放，其至到達(dá)“零排放”；要自覺履

行環(huán)境保護(hù)H勺社會責(zé)任，接受社會監(jiān)督。

自動化技術(shù)口勺優(yōu)勢之一是環(huán)境保護(hù)，通過監(jiān)控水泥生產(chǎn)過程中的排放量，企

業(yè)可對應(yīng)采用措施保護(hù)環(huán)境，并且克制生產(chǎn)過程中日勺有害氣體產(chǎn)生，尤其是水泥

生產(chǎn)中氮氧化物日勺排放。自動化能做的雖然只是監(jiān)控，但可以讓水泥企業(yè)通過監(jiān)

控所得數(shù)據(jù)“對癥下藥”，有的放矢地采用應(yīng)對和調(diào)整措施。

三、自動化技術(shù)在水泥工業(yè)生產(chǎn)的新趨勢

1、自動化技術(shù)的互補與滲透

DCS、PLC、IPC是自動控制領(lǐng)域日勺三大支柱，它們之間競爭劇烈，但又取長

補短和互相滲透，互相融合，因而形成了具有混合控制方略的PLC/DCS混合系統(tǒng)

HCS,某征詢集團(tuán)把其稱之為PAC.水泥行業(yè)作為較經(jīng)典的流程工業(yè)決定了其開關(guān)

量邏輯控制的主導(dǎo)地位，同步模擬量的處理多為簡樸E句顯示和給定，控制回路基

本上為并不復(fù)雜日勺單回路調(diào)整，這些特點適合于HCS時應(yīng)用。目前市場以PLC為

主導(dǎo)地位的ISiemens、Schneider、Rockwel1等企業(yè)紛紛推出的具有混合控制方

略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS,已作為主導(dǎo)產(chǎn)品在水泥行業(yè)推廣，并獲得不俗的業(yè)

績。

混合系統(tǒng)HCS的重要特點是：構(gòu)建一種公共的、集成的開發(fā)環(huán)境，提供通用

開發(fā)平臺、共用標(biāo)簽和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自動化系統(tǒng)設(shè)計和集成日勺需要;

同步它采用了可自由組合日勺模塊化的硬件架構(gòu)，減少系統(tǒng)升級帶來的開銷。它支

持IEC61158等現(xiàn)場總線國際原則以實現(xiàn)高度分散的自動化環(huán)境，也支持實際上

的工業(yè)以太網(wǎng)原則，可以便地和上一級的ERP、MIS、MES集成。

2、人機(jī)界面更趨人性化

人機(jī)界面已全系列化，包括手持式、面板式、臺式和PC機(jī)式。此后的人機(jī)

界面已不僅僅局限于SCADA以及編程、監(jiān)控和診斷等，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，人機(jī)

界面可認(rèn)為操作和管理人員提供越來越多日勺信息，功能強大的模塊化軟件和多客

戶機(jī)/服務(wù)器構(gòu)造，使人機(jī)界面成為企業(yè)實時生產(chǎn)信息以及商務(wù)垂直集成H勺統(tǒng)一

的軟件平臺，它也是連通到外部世界的媒介。通過驅(qū)動器或OPC來驅(qū)動多種I/O

模塊，總之人機(jī)界面已演變?yōu)橐环N完整的系統(tǒng)。英水泥集團(tuán)MES日勺運行，集團(tuán)化

管理日勺控制重要依托是多種人機(jī)界面，通過OPC實現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)各個水泥生產(chǎn)線之

間的信息互換，也實現(xiàn)了主控系統(tǒng)和各子控制系統(tǒng)互連，如生料質(zhì)量控制系統(tǒng)

等。

3、變頻器性能愈加擴(kuò)展

變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域已從常規(guī)日勺風(fēng)機(jī)、泵類等拓展到輸送、喂料機(jī)械等，在行

業(yè)應(yīng)用面上也越來越廣，因而其功能也深入提高并多樣化，首先是全數(shù)字化、功

能齊全、可以賠償負(fù)荷變化H勺自適應(yīng)、調(diào)諧技術(shù)，尤其是分布式具有通信、聯(lián)網(wǎng)

功能和集成PLC的高端變頻器。另首先是簡易或?qū)Ｓ玫淖冾l器，以及機(jī)電一體化

日勺變頻器。就開展控制技術(shù)而言，DTC直接轉(zhuǎn)矩控制、無傳感器矢量控制是發(fā)展

方向。目前速度響應(yīng)約為2m