陳慈明：水泥工廠智能技術(shù)的應(yīng)用

　　隨著《中國制造2025》的發(fā)布，智能制造已是未來幾年我國制造業(yè)發(fā)展方向，面對信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的革新浪潮，德國提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，美國出臺了先進(jìn)制造業(yè)回流計劃和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中國加緊推進(jìn)兩化深度融合，并發(fā)布中國制造2025戰(zhàn)略。這些戰(zhàn)略的核心都是利用新興信息化技術(shù)來提升工業(yè)的智能化應(yīng)用水平，進(jìn)而提升工業(yè)在全球市場的競爭力。

　　廣東塔牌集團(tuán)股份有限公司，積極抓住這一向智能化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，從創(chuàng)新驅(qū)動、強(qiáng)化基礎(chǔ)、智能轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展四個方面謀篇布局。不斷探索新技術(shù)的應(yīng)用，將信息技術(shù)和自動化技術(shù)全面融入到水泥生產(chǎn)經(jīng)營管理中，使生產(chǎn)過程的物料流、信息流、能源流和資金流更加協(xié)調(diào)順暢，進(jìn)而降低資源能源消耗，提高生產(chǎn)經(jīng)營管理效率，提升企業(yè)市場的競爭力 。

　　廣東塔牌集團(tuán)股份有限公司副總工程師陳慈明　　

　　新型干法熟料水泥生產(chǎn)線自動化技術(shù)

　　新型干法熟料水泥生產(chǎn)線采用集散控制技術(shù)，即分散控制、集中管理，生產(chǎn)線設(shè)備自動運(yùn)行，現(xiàn)場生產(chǎn)管理采用巡檢方式，無需設(shè)置崗位操作，自動化程度較高；生產(chǎn)線安裝了數(shù)百塊自動化儀表，對生產(chǎn)過程和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量，實現(xiàn)工段、車間數(shù)字化；同一工段設(shè)備有關(guān)聯(lián)連鎖關(guān)系，當(dāng)某一臺設(shè)備出現(xiàn)異常時，會自動跳停并連鎖相關(guān)聯(lián)設(shè)備停機(jī)，避免發(fā)生生產(chǎn)事故和設(shè)備損壞；中央控制室窯、磨操作員對生產(chǎn)進(jìn)行集中操作和監(jiān)控。

　　智能工廠

　　智能工廠是在數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計劃排程，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。

　　根據(jù)智能工廠的定義，在新型干法熟料水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級為智能工廠，需要采取的智能手段有：

　　1、生產(chǎn)控制智能化：實現(xiàn)窯磨生產(chǎn)過程自動化；2、質(zhì)量控制自動化：實現(xiàn)產(chǎn)品檢驗由人工分析到在線自動分析；3、管理信息化：實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營信息互聯(lián)互通；4、物流控制智能化：實現(xiàn)工廠進(jìn)出物資無人值守；5、生產(chǎn)過程可視化：實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)視。

　　智能技術(shù)

　　塔牌集團(tuán)高度重視技術(shù)進(jìn)步，積極引進(jìn)市場上先進(jìn)、成熟、可靠的智能技術(shù)，通過進(jìn)行有效的信息化和智能技術(shù)的應(yīng)用，打造水泥工廠應(yīng)用特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，將傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)逐步向智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，引進(jìn)了以下五項智能技術(shù)。

　　一．MFA無模型自適應(yīng)控制技術(shù)

　　引進(jìn)先進(jìn)控制技術(shù)MFA無模型自適應(yīng)控制技術(shù)，實現(xiàn)窯、磨生產(chǎn)控制智能化，通過尋找最佳效益運(yùn)行點，減少人為干預(yù)和波動，穩(wěn)定生產(chǎn)、安全運(yùn)行、保證質(zhì)量、提高產(chǎn)量、降低單位能耗。

　　系統(tǒng)特點：

　　先控軟件安裝在工業(yè)PC平臺上構(gòu)成先控站，通過現(xiàn)場總線連接DCS控制系統(tǒng)，對原有設(shè)備和儀表沒有特殊要求，其設(shè)備安裝與調(diào)試均可于數(shù)天內(nèi)在線完成，生產(chǎn)線無需停產(chǎn)；先控軟件可具有水泥生產(chǎn)線全程控制功能，包括回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)、磨機(jī)、余熱發(fā)電及脫硝等，能夠快速建立和維持系統(tǒng)的動態(tài)平衡，兼顧風(fēng)-煤-料的運(yùn)行，協(xié)調(diào)分解爐-回轉(zhuǎn)窯-篦冷機(jī)中各個熱工環(huán)節(jié)的操作，控制方案完整而實用；先控軟件的核心技術(shù)突破PID等傳統(tǒng)控制技術(shù)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(qiáng)化自動控制的自適應(yīng)能力，有效抑制原燃料成分的波動，維持穩(wěn)定的控制品質(zhì)而無需人工干預(yù)，自動控制的投運(yùn)率高，可實現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行操作的優(yōu)化。

　　控制項目：

　　燒成工段：窯尾煤、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭風(fēng)機(jī)、篦冷機(jī)篦速等自動控制；原料磨工段：入磨喂料量、磨尾排風(fēng)機(jī)、磨出口溫度等自動控制；煤磨工段：煤磨冷熱風(fēng)閥、煤磨喂料量等自動控制；水泥磨工段：磨機(jī)臺時、循環(huán)風(fēng)機(jī)等自動控制；余熱發(fā)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(tǒng)：脫硝NOx自動控制。

　　二．在線分析技術(shù)

　　跨帶式原料在線分析儀

　　引進(jìn)先進(jìn)在線分析技術(shù)--跨帶式原料在線分析儀和粒度分析儀，實現(xiàn)生產(chǎn)過程質(zhì)量自動控制，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量事后分析變?yōu)槭虑皩崟r分析和控制，對保證生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、安全運(yùn)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(jī)上，每一分鐘檢測出物料的化學(xué)成分，并計算出物料的KH、SM、IM三個率值，通過和生料質(zhì)量計算機(jī)控制系統(tǒng)KH、SM、IM三個率值的目標(biāo)值比較，連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)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(biāo)值。由于這個閉環(huán)控制幾乎是實時進(jìn)行的，這就使得出磨生料的KH、SM、IM三個率值控制非常穩(wěn)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(xì)度分析儀安裝在生料入庫提升機(jī)上，實時分析生料細(xì)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(xì)度和顆粒級配，提升水泥質(zhì)量控制，提高水泥磨運(yùn)行的能效水平。

　　使用在線粒度分析儀一是可以實時監(jiān)控細(xì)粉料的粒徑分布和變化趨勢，提高產(chǎn)品質(zhì)量的管控；二是可以減少化驗室對出磨生料細(xì)度、水泥比表面積的檢測次數(shù)，減輕員工的勞動強(qiáng)度，提高工作效率。

　　三．信息化

　　引進(jìn)管理應(yīng)用軟件，搭建數(shù)據(jù)高速集中管控、高效協(xié)同的業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)，集成生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、人事管理等數(shù)據(jù)建立大數(shù)據(jù)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(xiàn)在:集中營銷，分散執(zhí)行；集中采購，分散收貨；集中計劃，分散排程；集中財務(wù)，分散結(jié)算；集中物流，分散倉儲；統(tǒng)一工藝，分散制造。

　　CPS系統(tǒng)平臺采用J2EE架構(gòu)，融合BS和CS的優(yōu)點，平臺架構(gòu)技術(shù)領(lǐng)先，具有以下特點：融合SOA理念的架構(gòu)平臺和系統(tǒng)框架，具有跨平臺、易維護(hù)、可集成、可擴(kuò)展、分層設(shè)計、可配置的特點。

　　1.信息化--CPS系統(tǒng)平臺特點

　　系統(tǒng)平臺采用分布式的系統(tǒng)架構(gòu),集團(tuán)平臺和分公司平臺共同構(gòu)建了集中一體化的私有云平臺。

　　系統(tǒng)平臺全面支持與設(shè)備的互聯(lián)互通。分布式的工業(yè)平臺架構(gòu)支持海量工業(yè)數(shù)據(jù)的采集，確保現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集的及時性，即使在互聯(lián)網(wǎng)異常情況下，也不影響工廠本地的生產(chǎn)運(yùn)行。

　　系統(tǒng)平臺全面支持系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的集成整合。系統(tǒng)平臺為ERP系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源和平臺接口，實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

　　系統(tǒng)平臺支持集中扁平化的集團(tuán)化管控建設(shè)，全面實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一體化，真正實現(xiàn)集團(tuán)總部對各分公司工廠的實時監(jiān)控，提升管控水平。

　　2.信息化-建設(shè)水泥行業(yè)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

　　建設(shè)水泥行業(yè)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，銷售系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

　　3.信息化--銷售系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(tǒng)電話報單及現(xiàn)場報單模式轉(zhuǎn)為網(wǎng)上下單模式，極大的提高了銷售下單效率以及準(zhǔn)確性，并且下單過程有據(jù)可查避免不必要的爭端，減少了業(yè)務(wù)室人員的工作量。

　　智能發(fā)貨系統(tǒng)和銷售訂單無縫整合，客戶代理司機(jī)持提貨碼在自助終端自助發(fā)貨，系統(tǒng)會對客戶資金進(jìn)行校驗。

　　銷售智能發(fā)貨系統(tǒng)通過使用RFID卡流轉(zhuǎn)，將整個現(xiàn)場流程從進(jìn)廠刷卡、業(yè)務(wù)開單、稱重放料、門衛(wèi)收卡，各階段流程進(jìn)行時時管控、防作弊、防疏漏。

　　銷售結(jié)算系統(tǒng)在銷售訂單、銷售發(fā)貨、銷售出庫以及資金管理的互聯(lián)互通基礎(chǔ)上，實現(xiàn)銷售結(jié)算的自動化。結(jié)算由原來三個部門手工結(jié)算改為系統(tǒng)根據(jù)出庫數(shù)量銷售結(jié)算政策自動結(jié)算，將原3批人4-5天的工作量壓縮至半天，并極大的提高了結(jié)算的準(zhǔn)確性。

　　結(jié)算后自動形成結(jié)算報表以及各客戶對賬單，對賬單可通過郵件自動發(fā)送至客戶指定郵箱，客戶亦可在電商平臺進(jìn)行自助查詢。

　　銷售開票智能化。原銷售開票為業(yè)務(wù)人員根據(jù)客戶發(fā)來的開票要求核對每一車發(fā)貨信息后，手工計算數(shù)量單價等進(jìn)行開票且一張票只能一個強(qiáng)度等級，造成開票時間長工作量大且容易出錯，通常開票需要三到五天時間。系統(tǒng)根據(jù)銷售出庫情況以及結(jié)算模塊回填的結(jié)算單價計算出可開票的數(shù)量和金額，業(yè)務(wù)人員對照客戶發(fā)來的開票申請便可直接開票，一切數(shù)據(jù)由系統(tǒng)得出。

　　系統(tǒng)實現(xiàn)了業(yè)務(wù)與財務(wù)系統(tǒng)的無縫集成，將發(fā)票、收款單等自動集成至財務(wù)系統(tǒng)生成憑證。

　　銷售工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值呈現(xiàn)：提升銷售接單以及銷售發(fā)貨和銷售結(jié)算效率，降低銷售發(fā)貨成本，減少銷售管理人員，提高了客戶的滿意度，減輕銷售管理工作人員的工作強(qiáng)度。

　　4.信息化--采購系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　采購系統(tǒng)的互聯(lián)互通：采購系統(tǒng)實現(xiàn)了與倉庫系統(tǒng)、招標(biāo)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、 財務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

　　實現(xiàn)全集團(tuán)物料統(tǒng)一編碼，從源頭實現(xiàn)一物一碼，實現(xiàn)各分公司倉庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通。

　　實現(xiàn)從申報到簽收、詢價競價、供應(yīng)商供貨、驗收入庫，再到領(lǐng)用出庫，系統(tǒng)進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬁刂坪蛿?shù)據(jù)共享，以及將供貨清單的核對和發(fā)票號碼錄入工作前移給供應(yīng)商，減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)核對，也減輕了倉庫和物資供應(yīng)部相關(guān)人員的工作量。

　　搭建塔牌集團(tuán)物資招采平臺，與ERP系統(tǒng)無縫集成，采購員可以根據(jù)申報內(nèi)容直接生成詢價單發(fā)布到招采平臺，供應(yīng)商報價，開標(biāo)前任何人都無法查看報價內(nèi)容以及報價附件，開標(biāo)后統(tǒng)一查看，且在專家池隨機(jī)抓取評標(biāo)人員。中標(biāo)公告以及訂單（合同）信息直接發(fā)送給供應(yīng)商，供應(yīng)商根據(jù)訂單（合同）備貨配送，倉庫驗收后供應(yīng)商可以根據(jù)物供部開出的開票通知單在招標(biāo)平臺開具發(fā)票。

　　5.信息化--生產(chǎn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　生產(chǎn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通：生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)，可以對生產(chǎn)系統(tǒng)實施遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　生產(chǎn)過程管理

　　包括生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)報表、物資采購驗收、進(jìn)廠材料檢驗、生產(chǎn)過程及成品檢驗、質(zhì)量報表等。根據(jù)生產(chǎn)、采購和銷售實際進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，減少人工統(tǒng)計的繁瑣工作，各物料的購進(jìn)、消耗、庫存數(shù)據(jù)清晰可查，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳遞和遠(yuǎn)程共享。

　　與DCS系統(tǒng)集成，采集并結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)算得出各工序、各設(shè)備投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，根據(jù)庫存算法自動生成原材料庫、生料庫、熟料庫、成品庫的庫存信息，并將數(shù)據(jù)自動集成到成本管理系統(tǒng)。

　　6.信息化--設(shè)備系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　設(shè)備系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　通過設(shè)備管理系統(tǒng)，建立系統(tǒng)和動態(tài)的設(shè)備臺賬，用戶可直接查詢設(shè)備的檔案資料、維修保養(yǎng)歷史、故障歷史、潤滑記錄、油液檢測記錄等，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備全生命周期的管理。

　　四．智能物流

　　智能物流系統(tǒng)由電子汽車衡、自動打印系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、紅外監(jiān)控、智能道閘、LED大屏顯示器、一卡通系統(tǒng)組成。主要包括以下流程：發(fā)貨、收貨流程管理；一卡通發(fā)卡管理；車輛排隊管理；票據(jù)打印審核；無人值守地磅；散裝、袋裝裝車控制；手持終端管理裝車、卸車。

　　系統(tǒng)貫穿于車輛進(jìn)廠到車輛出廠，使用一卡通系統(tǒng)和智能道閘規(guī)范車輛的行車，使用紅外監(jiān)控和視頻監(jiān)控實現(xiàn)對車輛過磅行為的控制和監(jiān)控；使用自動包裝控制與一卡通集成完成自動噴碼、自動計數(shù)；使用散裝下料控制與一卡通集成實現(xiàn)自動裝車功能。通過與系統(tǒng)平臺結(jié)合，最大幅度的減少水泥廠由于人員或流程的因素出現(xiàn)的作弊現(xiàn)場和操作問題，從而達(dá)到減少人員配置，提高稱重效率，減少過磅給企業(yè)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

　　五．可視化技術(shù)

　　針對水泥生產(chǎn)線監(jiān)控區(qū)域的需要，采用網(wǎng)絡(luò)紅外IP高清攝像頭的方式，來實現(xiàn)對整個水泥線生產(chǎn)范圍內(nèi)的監(jiān)控覆蓋。再以光纖和網(wǎng)線為傳輸媒介，通過光纖收發(fā)器實現(xiàn)從前端采集的視頻信號傳入?yún)R聚中心，再通過交換機(jī)匯聚至中控室集中管理中心。

　　通過所架設(shè)的局域網(wǎng)在控制中心利用總控服務(wù)器、視頻解碼器、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件接大屏對前端采集來的視頻信號進(jìn)行切換、分割顯示上墻，同時實現(xiàn)對前端攝像監(jiān)視點的控制。

　　通過所配置CVR網(wǎng)絡(luò)存儲磁盤陣列進(jìn)行存儲錄像及網(wǎng)絡(luò)傳輸，方便日后調(diào)看監(jiān)控錄像資料。系統(tǒng)集視頻采集、視頻顯示、前端控制、存儲錄像、網(wǎng)絡(luò)傳輸為一體，基本滿足了現(xiàn)代化廠區(qū)對水泥線工藝生產(chǎn)區(qū)域監(jiān)控方面的需要。

　　智能工廠

　　通過集成生產(chǎn)控制智能化、質(zhì)量控制自動化、生產(chǎn)經(jīng)營管理信息化、物流控制智能化、生產(chǎn)過程可視化等，與新型干法熟料水泥生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)深度融合，并引進(jìn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、油液檢測技術(shù)提高設(shè)備管理能力，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)水泥生產(chǎn)從制造到智造的智能化轉(zhuǎn)型升級，做到生產(chǎn)自動化、管理信息化，進(jìn)而構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。