淺談水泥廠中的電氣自動化技術(shù)

李小飛 盧樂 呂昊

【摘 要】傳統(tǒng)水泥工業(yè)是一個高能耗、高污染的資源性工業(yè)，改革開放40年來，水泥工業(yè)從技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、裝備方面都得到了巨大發(fā)展，為使我國水泥工業(yè)更好地適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開放同時參與國際市場競爭的需要，實現(xiàn)水泥工業(yè)由“粗放型”向“集約型”轉(zhuǎn)變，必須在水泥工業(yè)發(fā)展中加大采用新技術(shù)、新裝備的力度，促進(jìn)水泥裝備大型化的進(jìn)程。

【關(guān)鍵詞】水泥廠；電氣自動化；PLC系統(tǒng)

水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定直接影響著企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，所以通過對電氣自動化系統(tǒng)的接地和防雷技術(shù)研究可以很好的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，保證企業(yè)的安全生產(chǎn)，在我國諸多的水泥廠企業(yè)中，電氣室間的彼此距離相對要小，在進(jìn)行生產(chǎn)過程中，每一個接地裝置要想分開較為困難，這樣會引起雷電流的侵害，對.水泥廠的正常運(yùn)行有一定的影響，所以一定要對電氣自動化的接地和防雷技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，對系統(tǒng)中存在的接地問題進(jìn)行深人研究，確保企業(yè)的電氣能夠正常的運(yùn)行。

一、PLC系統(tǒng)

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)主要采用這幾種方式，一般為SCADA、DCS、PLC。國內(nèi)自來水廠各產(chǎn)站系統(tǒng)主要采用DCS和PLC組成的分布式控制系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，以PLC組成的控制系統(tǒng)的功能及計算能力已接近DCS系統(tǒng)的水平，價格比DCS系統(tǒng)低廉，而且開發(fā)相對來說比較簡便。早期的工程師多將PLC應(yīng)用在現(xiàn)場的控制面，可在取代繼電器控制線路，存儲程序指令等方面提供很多便利，但是會受到通訊網(wǎng)絡(luò)的局限。隨著時代的改變，PLC系統(tǒng)在原有的CHJ模板基礎(chǔ)上發(fā)展了新的物理層RS232、RS422及RS485的基礎(chǔ)接口，同時也漸漸增多了一些其他類型的通訊接口，通訊網(wǎng)絡(luò)也日趨完整。由于數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對開放性有著更高的需求，同時飛速發(fā)展的還有以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)。所以基于PLC基礎(chǔ)的PCS系統(tǒng)比原DCS有著更高的開放性?，F(xiàn)在羅克韋爾公司己經(jīng)研發(fā)出了多種網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)：EtherNet、ControlNet、Asi等現(xiàn)場總線。西門子除了在Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)及Profibus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)之外，還研發(fā)出了S7-Routing通訊網(wǎng)絡(luò)，即Profibus-DP和IndustrialEnternet。PLC廠商在其原有設(shè)備基礎(chǔ)上提供專用通訊模塊增強(qiáng)了其通信組網(wǎng)能力，但對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多媒體的通信要求仍顯得力不從心。

二、水泥工業(yè)電氣自動化新技術(shù)

信息的核心是信息網(wǎng)絡(luò)，在當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi)，從現(xiàn)場層到管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)實現(xiàn)信息的暢通無縫流通；把生產(chǎn)過程參數(shù)、質(zhì)量、調(diào)度、備品備件、銷售、財務(wù)、人事檔案乃至管理決策納入MIS網(wǎng)絡(luò)，使工廠的生產(chǎn)控制和經(jīng)營活動有機(jī)地結(jié)合在一起，實現(xiàn)現(xiàn)代化的科學(xué)管理；人機(jī)操作界面要便于故障的監(jiān)測；對生產(chǎn)規(guī)模越大的生產(chǎn)線，要特別增強(qiáng)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)；控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展；局部采用無線傳輸技術(shù)，既節(jié)約能源，又減少配線和維護(hù)費用；在工藝要求調(diào)速的許多環(huán)節(jié)，如回轉(zhuǎn)窯、單筒冷卻機(jī)、輸送設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)等，以交流變頻調(diào)速取代調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速以及直流調(diào)速；現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通訊系統(tǒng)，也必將成為水泥工業(yè)未來的發(fā)展趨勢[1]。

三、防止感應(yīng)雷和直擊雷的重要技術(shù)

一般而言，在所有的水泥廠企業(yè)中，對于高于二十米以上的建筑都應(yīng)該具有防雷裝置，而且需要在電氣室內(nèi)配備相關(guān)的控制設(shè)備和儀表，通過對雷電的監(jiān)控進(jìn)行實時的保護(hù)，不過這種分散設(shè)備和儀器易于遭受雷擊，需要做好相應(yīng)的防雷措施，目前，我國有諸多的水泥廠企業(yè)都存在著雷電波損壞的事故，要想防止相關(guān)事故的發(fā)生，應(yīng)該在設(shè)計相關(guān)設(shè)備和儀表電纜等過程中，將電源線遠(yuǎn)離避雷，引人地下線，保證接地體和總接地端的連接，盡可能的減少控制設(shè)備對點位的影響，此外，對于水泥廠來說，應(yīng)該利用光纖電纜進(jìn)行通訊[2]。

四、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)場總線興起于20世紀(jì)90年代，它將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的觀念帶入工業(yè)控制領(lǐng)域?，F(xiàn)場總線的本質(zhì)是數(shù)字通信協(xié)議，是智能現(xiàn)場設(shè)備與自動化控制的常用通信方式之一，現(xiàn)場總線技術(shù)由控制技術(shù)、儀表技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合而成，代表了今后工業(yè)控制體系發(fā)展的一種方向。為了更好的使現(xiàn)場總線兼容各種系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化工作至關(guān)重要。目前IEC和ISO分別在進(jìn)行國際現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)化工作。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為現(xiàn)場總線制定的標(biāo)準(zhǔn)是TC22，其中影響最大的為ISO11898：1993，即道路車輛數(shù)字信息交換一高速通信的控制器局域網(wǎng)。水廠中對現(xiàn)場總線的應(yīng)用主要取決于其采用的PLC。由于現(xiàn)場總線本身存在問題，而以太網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，于是其寄希望于以太網(wǎng)來解決相互通信與控制的問題。為了更加貼近工業(yè)生產(chǎn)實際情況，許多公司和組織相繼提出各種改良方案，用以解決工業(yè)以太網(wǎng)實時性的相關(guān)問題。進(jìn)而誕生了實時以太網(wǎng)。各種方案的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其基本宗旨是一致的，即：第一，以高速工業(yè)以太網(wǎng)為主干，采用TCP/IP協(xié)議；第二，盡量利用己有的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議；第三，基于開放網(wǎng)絡(luò)和分布智能結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)企業(yè)的橫向和縱向集成[3]。

五、上位機(jī)技術(shù)

水廠通常使用SCADA系統(tǒng)，其在數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控方面有著不俗的能力SCADA系統(tǒng)集控制、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)于一體，能勝任對各分散的測控點的設(shè)備進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)采集，同時能對生產(chǎn)過程實時監(jiān)控，并為安全高效的生產(chǎn)管理以及事故原因的判斷提供數(shù)據(jù)支持。通常，SCADA系統(tǒng)指的是計算機(jī)的一種具有分布式特點的測控系統(tǒng)，在測控分散的測控點和對范圍十分廣泛的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)控有著很好的效果?，F(xiàn)場多數(shù)情況下是可以無人值守或少人值守。

六、結(jié)論

綜上所述，水泥廠對我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用，電氣自動化系統(tǒng)作為水泥廠的重要一部分，其是否正常運(yùn)行關(guān)乎企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營。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)網(wǎng)絡(luò)化和管理信息化的方向發(fā)展?，F(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)場層更加深入到測控設(shè)備核心，管理層由生產(chǎn)管理向企業(yè)總體資源規(guī)劃發(fā)展，從而形成控制、管理為一體的集成化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，需要提高水泥企業(yè)的自動化水平，走進(jìn)市場，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。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王瑤，余唯揚(yáng)，馬婷.淺談接地技術(shù)和防雷技術(shù)在水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].四川水泥，2018（09）：18.

[2]郭慶軍.水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的接地與防雷技術(shù)分析[J].科技展望，2014（19）：146.

[3]忻怡，蔣忠民，郭騰云，閆光啟，許文杰，高國防.水泥廠電氣自動化施工技術(shù)管理淺談[J].河南建材，2006（02）：50-51.