我國是水泥生產大國，最近幾年連續呈現出供需兩旺的高速增長勢頭，為國民經濟持續、快速發展做出了重要貢獻。國家經貿委在行業十五規劃中提出“生產設備趨向大型化，生產過程向自動化和智能化發展，注重規模效益和節能降耗”將成為水泥行業國際發展趨勢。

    優秀的自動控制系統對于水泥行業的發展至關重要，以和利時公司HOLLiAS LK系列PLC為主的水泥熟料生產控制系統，實現了對水泥廠工藝過程及生產設備的監測與自動控制。該系統性能穩定、功能齊全、性價比高、擴展靈活，大大提高了水泥生產效率和穩定性。

    工藝簡介

    水泥生產的工藝過程，通常可以簡要地概括為“兩磨一燒”，即首先將原料粉磨成生料，然后經過煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。

        

    原料粉磨：砂巖庫、石灰石庫、鋼渣庫、粉煤灰庫中物料經過定比配料系統混合成原料粉，傳送系統將原料粉傳送進生料磨機進行生料制備，制備好的生料進均化庫。
 
    熟料煅燒：均化庫里的生料通過定量給料機將生料送進預熱器預熱后進回轉窯系統煅燒成熟料。

    水泥粉磨：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥。

    系統設計

    根據水泥生產的工藝要求及現場情況，整個系統由2臺監控計算機、1個工程師站和4個現場控制站組成。全廠控制系統的主干網絡采用100M環形工業以太網。

    監控計算機

    主要功能是動態控制流程圖、動態趨勢圖；設備起停及控制回路操作、參數修改；實時報警及打印；報表、歷史數據記錄、顯示和打印等。它通過計算機屏幕將組態的信息以文本、畫面、報警等多種形式呈現給管理人員。操作員可通過鍵盤和鼠標器作為輸入端完成生產線的控制，進行各種組態以及控制參數的設定、畫面的調用、設備的啟動和停止操作等。

    現場控制站

    主要控制功能是：順序控制、模擬控制、邏輯控制、I/O監視。全廠4個LK PLC現場控制站分布在生料磨、窯尾、窯頭和水泥磨控制室內，所有過程站及PROFIBUS-DP從站的過程控制信息由工業以太網送往中控室，在中控室實現對生產過程的模擬控制和邏輯控制。

       

                                  圖1 系統網絡結構圖

    工藝流程控制

    根據水泥生產的工藝流程，控制系統可以分為以下幾個相對獨立且相互聯系的部分，各部分控制功能如下：

                           

    1.生料粉磨

    生料配料調速皮帶秤定量給料的自動控制。

    生料磨機負荷與產量的閉環自動控制。

    生料磨機出口風溫與入口冷熱風閥的閉環自動控制。

    各分組設備的解/聯鎖啟停控制及保護。

    2.燒成窯尾

    生料均化庫定時充氣和卸料自動控制。

    料稱重倉重量與均化庫底卸料的閉環自動控制。

    增濕塔出口溫度與噴水量（或回水量）的閉環自動控制。

    窯尾預熱器的自動定時吹堵和堵料預報警。

    分解爐出口溫度與窯尾給煤量的閉環自動控制。

    各分組設備的解/聯鎖啟停控制及保護。

    3.燒成窯頭

    窯頭罩壓力與窯頭排風機轉速（或排風閥開度）的閉環自動控制。

    篦冷機一室篦下壓力與篦速的閉環自動控制。

    篦冷機灰斗卸料的手自動控制。

    各分組設備的解/聯鎖啟停控制及保護。

    4.水泥粉磨

    水泥配料調速皮帶秤定量給料的自動控制

    水泥磨機負荷（球磨機）與產量的閉環自動控制。

    輥壓機的啟停控制及保護。

    各分組設備的解/聯鎖啟停控制及保護。

    各稀油站的啟停控制及保護。

    系統特點

    1.順序控制與過程控制相結合

    水泥生產工藝設備單機容量大、生產連續性強、對快速性和協調性要求高，同時又有很多的模擬量處理和回路的PID調節。LK大型PLC充分融合了PLC和DCS的特點，完全能滿足順序控制和過程控制的要求。相比DCS系統，具有更高的性價比。

    2.系統采用冗余結構，安全性高

    系統采用操作員站（服務器）冗余、網絡冗余（所有的通訊網絡均為冗余的100M的光纖網）、現場控制站的CPU冗余以及電源冗余的冗余結構設計，大大地提高了系統的安全性。

    3.抗干擾能力強

    水泥廠大量應用變頻器等強干擾源。LK大型PLC內部電路實現了良好的電磁屏蔽。同時輸入輸出通道采用了通道隔離、數模隔離、光電隔離等措施，有效地保證了系統的可靠運行。

    4.開放的系統

    水泥生產現場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協議也千差萬別，LK大型PLC采用了目前應用最廣泛和開放性最好的工業以太網、PROFIBUS-DP總線網絡，系統軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，另外系統還支持Modbus/TCP協議、Modbus RTU協議、自由口協議等多種接口形式，可以十分方便地進行系統擴展。