AI融合水泥工業(yè)，構(gòu)筑新一代智能過(guò)程控制系統(tǒng)（IPC）

在國(guó)家智能制造戰(zhàn)略和建材工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動(dòng)之下，水泥企業(yè)在智能控制方面快速布局和推廣應(yīng)用，爭(zhēng)相打造智能制造行業(yè)標(biāo)桿。  

針對(duì)水泥行業(yè)整體生產(chǎn)制造成本分析，水泥行業(yè)能耗成本占水泥生產(chǎn)制造成本50%以上，智能專家系統(tǒng)給企業(yè)帶來(lái)的效益價(jià)值非常大，穩(wěn)定的專家優(yōu)化系統(tǒng)能夠通過(guò)比人工操作、PID控制更先進(jìn)的手段，適應(yīng)多變量、非線性、大時(shí)滯的水泥生產(chǎn)特性，全智能控制，進(jìn)一步穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備全生命周期，為企業(yè)挖掘邊際效益，助推產(chǎn)業(yè)升級(jí)為企業(yè)帶來(lái)非常可觀的收益。  

新一代智能過(guò)程控制系統(tǒng)（IPC）  

新一代智能過(guò)程控制系統(tǒng)（IPC）是將傳統(tǒng)APC技術(shù)和智能控制深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、控制等各個(gè)環(huán)節(jié)，她以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基準(zhǔn)，工業(yè)大腦為核心，蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為媒介，實(shí)現(xiàn)多變量模型預(yù)測(cè)技術(shù)、反饋校正技術(shù)和滾動(dòng)優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和決策，集成多種控制策略，對(duì)不同工況針對(duì)性控制，實(shí)現(xiàn)水泥的全流程智能控制；減少人工干預(yù)，同時(shí)達(dá)到節(jié)能、降耗、提產(chǎn)、提質(zhì)的目標(biāo)。  

圖：新一代智能過(guò)程控制系統(tǒng)（IPC）整體架構(gòu)  

●核心功能●  

新一代智能過(guò)程控制系統(tǒng)（IPC），她比傳統(tǒng)的DCS和APC系統(tǒng)更靈活，更智能，具有如下突出功能：  

1)大數(shù)據(jù)集成中心  

大數(shù)據(jù)集成中心是由云計(jì)算、機(jī)器智能、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和專家經(jīng)驗(yàn)組成，她具有靈活擴(kuò)展分析能力；建立完整數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值；開(kāi)放式接口；利用智能算法、算法破解和專家知識(shí)庫(kù)等功能驅(qū)動(dòng)水泥工藝流程的全自動(dòng)駕駛。  

2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制  

用于數(shù)據(jù)建模、自動(dòng)調(diào)整和預(yù)測(cè)能力并且結(jié)合逆向差分不可測(cè)擾動(dòng)抑制技術(shù)，抑制干擾因素對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，用于控制過(guò)程的各種決策和各種原因分析。  

3)軟儀表測(cè)量  

通過(guò)數(shù)據(jù)處理，采用模型算法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反復(fù)校正，獲得不可測(cè)量參數(shù)的在線顯示。  

4)模型自適應(yīng)功能  

模型控制和模糊邏輯相結(jié)合，自適應(yīng)水泥不同工況的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程。  

5)大容量數(shù)據(jù)庫(kù)  

海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，高倍數(shù)據(jù)壓縮，多功能數(shù)據(jù)空間以及無(wú)限制數(shù)據(jù)接口功能。  

6)數(shù)字化工廠  

3D設(shè)計(jì)、仿真模擬技術(shù)構(gòu)建虛擬工廠和數(shù)字化移交技術(shù)。  

●特點(diǎn)●  

1）通過(guò)機(jī)理建模、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行全自動(dòng)駕駛  

智能專家系統(tǒng)在現(xiàn)有DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套智能過(guò)程控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)DCS上傳數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析、優(yōu)化，并結(jié)合工業(yè)大腦和大數(shù)據(jù)分析功能把最佳決策及時(shí)反饋給DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更智能控制，對(duì)被控裝置進(jìn)行全自動(dòng)操控，最終實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)的全自動(dòng)駕駛艙。  

圖：技術(shù)架構(gòu)  

2）針對(duì)水泥“兩磨一燒”控制策略，形成多樣化的控制單元模塊  

針對(duì)水泥工廠的“兩磨一燒”原則，合理調(diào)整風(fēng)、料、煤的比例控制，制定不同的控制器分項(xiàng)模塊，包含分解爐控制器、篦冷機(jī)控制器、風(fēng)量平衡控制器、煤磨控制器、脫硝控制器、余熱發(fā)電控制器、生料磨控制器和水泥磨控制器；并基于異常工況判定機(jī)理，自動(dòng)告警，并按照?qǐng)?bào)警級(jí)別自動(dòng)智能反饋給中控操作人員，實(shí)現(xiàn)異常過(guò)程快速響應(yīng)，滿足現(xiàn)場(chǎng)智能化控制需求，水泥產(chǎn)品子模塊功能如下圖所示：  

圖：智能專家系統(tǒng)產(chǎn)品模塊  

3）集成多種控制策略，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)化和故障預(yù)警  

以人工智能算法模型為主要手段，對(duì)不同工況針對(duì)性控制，實(shí)現(xiàn)石灰石破碎、原料處理、原料粉磨、熟料燒成、水泥粉磨、成品出廠的全流程智能控制；實(shí)現(xiàn)工藝評(píng)估和仿真，對(duì)工藝持續(xù)優(yōu)化，減少人工干預(yù)。  

通過(guò)設(shè)備故障分析、預(yù)警提示和預(yù)測(cè)控制模塊，減少異常停工時(shí)間、對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維保，連續(xù)提高生產(chǎn)周期，節(jié)約人力成本。  

4）通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋優(yōu)，節(jié)能降耗  

通過(guò)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比以及結(jié)合同類型生產(chǎn)線進(jìn)行對(duì)標(biāo)，給出最優(yōu)控制數(shù)值，自動(dòng)標(biāo)定測(cè)量和執(zhí)行單元模塊，穩(wěn)定操作、卡邊控制、自動(dòng)修復(fù)工藝缺陷和工藝模型參數(shù)錯(cuò)配情況，自動(dòng)尋找生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)的參數(shù)控制，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。  

基于AI人工智能的專家系統(tǒng)原理如下：  

圖：智能專家系統(tǒng)特性  

●實(shí)施效果●  

智能專家系統(tǒng)通過(guò)部署實(shí)施，階躍測(cè)試、模型不斷診斷優(yōu)化調(diào)試，投用前后對(duì)比得出，投用后控制參數(shù)穩(wěn)定性有大幅的提升，控制周期縮短，圖形在設(shè)定點(diǎn)上下收斂，投用效果對(duì)比分析如下：  

圖：系統(tǒng)投用前后效果比較  

●價(jià)值分析●  

?關(guān)鍵參數(shù)變量（分解爐溫度、篦冷機(jī)篦下壓力、窯頭負(fù)壓、煙囪出口NOX含量等）標(biāo)準(zhǔn)偏差降低  

?系統(tǒng)在線運(yùn)行率達(dá)95%以上  

?降低操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高三班操作的統(tǒng)一性  

?延長(zhǎng)耐火磚的使用壽命  

?提高主要設(shè)備的使用年限和降低故障率  

?穩(wěn)定工況，提高生產(chǎn)效率，及時(shí)指導(dǎo)操作和管理  

?提升熟料強(qiáng)度  

?提高余熱發(fā)電量  

?提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量  

?煤耗和電耗成本降低。  

朗坤智慧依托20多年的工業(yè)基因、自主研發(fā)的平臺(tái)架構(gòu)以及水泥行業(yè)的應(yīng)用積淀，全面打造水泥行業(yè)智能工廠整體解決方案，幫助水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、功能、數(shù)據(jù)、模式、業(yè)務(wù)、管理的整合及統(tǒng)一，確保企業(yè)內(nèi)部資源充分共享，實(shí)現(xiàn)資源和性能的最佳配比，助力水泥工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。