低成本集成計(jì)算機(jī)控制在水泥廠的應(yīng)用
趙中泉 林鐘云
1 引言
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和CRT技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，創(chuàng)造了不可忽視的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。雖然電子產(chǎn)品的價(jià)格不斷下降，導(dǎo)致了以電子產(chǎn)品為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的價(jià)格亦有較大輻度的降低，但是這種價(jià)格下降仍然不能滿足工業(yè)企業(yè)尤其是中小規(guī)模工業(yè)企業(yè)的要求，如何降低工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制的成本，成了各行各業(yè)從事自動(dòng)化控制的工程技術(shù)人員研究的新課題。本文根據(jù)我院多年從事水泥工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的實(shí)踐、主要介紹低成本集成計(jì)算機(jī)控制在水泥工業(yè)中的應(yīng)用。
2 水泥工廠的計(jì)算機(jī)控制及其低成本考慮
　　　水泥工廠的自動(dòng)化控制起始于40年代，經(jīng)歷了儀表化分車間控制、操作人員監(jiān)控生產(chǎn)過程的集中控制和生產(chǎn)過程的計(jì)算機(jī)控制等幾個(gè)階段。其中計(jì)算機(jī)控制逐步從數(shù)字直接模擬控制（DDAC或DAC）、直接數(shù)字控制（DDC）、發(fā)展到集散控制系統(tǒng)（DCS）。水泥工廠的計(jì)算機(jī)控制與其它工業(yè)系統(tǒng)的控制一樣，大多采用多層遞階控制策略，一般可由四至七層組成，這樣一個(gè)多層控制系統(tǒng)，雖然層次清楚，功能齊全，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勢(shì)必導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加，為了降低投資，在不喪失系統(tǒng)功能的情況下，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)水泥廠的實(shí)際，一般只需二至三層即可滿足應(yīng)用要求，其控制結(jié)構(gòu)模式見圖1所示。
　　　圖1中，第一層直接控制層，可由多個(gè)相互獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，直接與各類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，主要完成各種數(shù)據(jù)采集和直接控制功能；第二層操作監(jiān)視層，綜合監(jiān)視整個(gè)工藝生產(chǎn)過程的全部信息，集中顯示操作、控制回路組態(tài)和參數(shù)修改等；第三層管理層，負(fù)責(zé)全廠的生產(chǎn)管理、信息管理和調(diào)度管理等，其中相鄰兩個(gè)層次之間可以通過網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)和信息交換。在水泥廠的控制中，第三層通常直接掛在第一、二層次的通訊網(wǎng)絡(luò)上完成全部管理功能。
　　　目前，國(guó)內(nèi)大中型水泥廠的計(jì)算機(jī)控制通常采用集散型控制系統(tǒng)（DCS）來實(shí)現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。雖然集散控制系統(tǒng)以其杰出的特點(diǎn)對(duì)廣大水泥企業(yè)有強(qiáng)大的吸引力，但其昂貴的硬件費(fèi)用、軟件開發(fā)費(fèi)和調(diào)度費(fèi)（國(guó)外報(bào)價(jià)），令諸多水泥廠可望而不可及，即使應(yīng)用軟件由國(guó)內(nèi)自行編制，其硬件費(fèi)用一般用戶也難以承受，從而限制了DCS系在水泥工業(yè)過程控制中的廣泛應(yīng)用，所以降低DCS系統(tǒng)的硬件費(fèi)用，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在水泥廠推廣應(yīng)用的前提。
3 低成本集成計(jì)算機(jī)控制實(shí)例
　　　我院作為專業(yè)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，對(duì)水泥廠計(jì)算機(jī)控制的研究進(jìn)行了積極的努力和有益的嘗試，在集成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)降低成本方面取得了較成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。以下介紹3個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
3.1 浩良河水泥廠的DCS控制系統(tǒng)
　　　浩良河水泥廠是我院設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)化2000t/d水泥生產(chǎn)?