某集團是70年代末我國三大全套引進新型干法水泥生產線之一的淮海水泥廠，由羅馬尼亞提供帶雙列四級懸浮預熱器SP型3 000 t/d回轉窯，窯型Ø5.8 m×97 m。1985～1989年投料生產期間，由于設計、裝備質量缺陷，回轉窯運轉率始終徘徊在30%以下，1990年在原國家建材局局長率領下，經專家組進行技術論證，認為必須對這條生產線進行技術改造才能達產達標。故我廠下定決心在1991年底停產3個月實施窯系統技術改造。整個技術改造設計共分三大部分，首先取消窯尾垂直煙道原設計的“一把火”裝置，在單系列預熱器上增加1臺MFC型窯外分解爐，其次對篦式冷卻機改造，第三部分就是對窯系統電氣自動化控制系統進行全面徹底的改造。改造后窯的熟料生產能力為3 500 t/d，自動化控制系統的故障由改造前占總故障停機時間的40%下降到目前的幾乎為零，大大提高了回轉窯的運轉率。為了與窯系統運轉率相適應，從1993年起，工廠依靠內部技術力量，自己設計、施工、調試，陸續對全廠其它重點工序的自動化控制系統進行了徹底改造，使我廠從70年代的自動化控制裝備技術水平一躍成為90年代技術裝備水平。1999年在回轉窯77.9%運轉率情況下，熟料產量96萬t，水泥產量130萬t，電氣自動化控制設備有效運轉率達99%。目前回轉窯已超過設計能力，具備單窯熟料產量100萬t/a的能力。至1999年底我們已完成石灰石破碎、生料磨、回轉窯、電收塵器、煤磨、水泥磨、4號包裝機以PLC為基礎的自動化系統改造，取得了較高的經濟效益和改造經驗，可為老廠技術改造提供參考，在此作一介紹。
1 自動化控制系統技術改造的設計思路
由于原設計提供的70年代自動化裝備水平，生產過程控制全部采用相當于DDZ -Ⅲ型電動單元組合模擬儀表。進行過程數據的采集、轉換、顯示、調節、記錄、報警，自動調節回路采用單參數模擬儀表控制，原理見圖1。
而機組設備的啟停全部采用繼電器邏輯聯鎖順序控制各工序的運行。全廠自動化儀表有上千塊（臺），控制繼電器幾千只，從原料制備到水泥成品入庫全部集中在一個中央控制室內操作、控制，其中95%的模擬儀表、繼電器及其它電氣元件為某家廠商生產，質量很不可靠，5%由美、英、德、法、日等第三國進口，給備件的提供也造成很大困難。整個自動化控制線路復雜，所有的儀表及電器元件有上萬個繼電器開關量點、模擬量控剖點及接線端點，全部集中在中央控制室內19個操作控制模擬盤內，22個繼電器柜及現場大量的控制盤柜內，有一個控制點失靈則全線停車，檢查幾個甚至十幾個小時才啟動是常有的事，儀表和電氣線路的維修工作量特別大，當時配有專職工程師在現場負責維修，直到1988年底最后兩位專家撤走，仍未根本解決問題，嚴重影響了設備運轉率和工廠的經濟效益，而當時和淮海同期引進的寧國、冀東水泥廠因技術先進早已達產達標�？茖W技術水平落后就要被市節場淘汰，所以我廠自動化系統改造已是勢在必行，針對上述設計及裝備問題，我們內部經技術論證決定整體按以下設計思路實施自動化系統改造。
(1)參考原設計技術水平及思路，將全廠各工序分為三個層次的自動化控制水平，即窯、生料磨、水泥磨為一個層次，針對干法窯的工藝特點，模擬量中以熱工參數溫度、風量、速度、壓力、料位等物理量為控制調節對象，加之大量的開關量，為保證產品質量和產量，配備的自動化程度技術水平最高，其次礦山、煤磨、包裝等主要是開關量控制設備啟停，第三個層次為輔助工序，如空壓機站、水處理廠等，改用高質量的常規電器元件控制，全線控制回路保留原中控可轉換控制方式，保留原機組聯鎖啟停順序關泵，優化選擇原設計工藝過程檢測參數點及重點控制參數自動調節回路，增加改造后窯尾MFC分解爐等熱工參數檢測控制點。
(2)自動化設備的選型。由于我們是將70年代的裝備，用儀表加繼電器式的自動控制技術水平改為90年代高科技技術，經反復論證，決定采用較先進的集散型控制設備，當時DCS技術較好的ABB．MODICON．HONEYWELL．SIEMENS等公司產品均可選用。但由于窯系統1991年技改時已選用SIEMENS公司的PLC，因此為了今后全廠技術水平的統一、配件供應統一，方便今后全廠計算機聯網，所以在其它工序自動化改造中全部選用SIEMENS公司上下位機、軟件等成套技術，以提高可靠性、技術先進性。
(3)自動控制系統的裝備配置。根據以上設想，為滿足3 500 t/d生產線運轉率，根據工廠的經濟能力，決定采用低成本、以PLC為基礎的自動化技術改造的原則，全廠工藝線分工序控制，自成系統，設就地操作站，各工序之間暫不聯網，待時機成熟時再聯網組成大型DCS系統。其中一窯兩磨各自實施上下位機二級聯網控制，煤磨、包裝等工序采用PLC程序聯鎖自動控制設備啟停，配以相應的操作臺、模擬盤進行顯示操作。各系統配備了編程器進行程序編制，檢
測故障及軟件開發。
(4)雖然自動化控制設備選型先進，但相應的控制信號轉換電器元件也必須可靠，因此技術改造后各工序所有的
控制繼電器及接觸器選用國內合資生產的HH - 52P型繼電器及3TF系列接觸器，其質量非�？煽�，很少發生故障。
現全廠已全部取消了原羅設計的中控及現場控制盤、儀表、繼電器柜，所有的模擬量及開關量全部送入計算機及PLC
進行控制、顯示、調節、記錄、報警等，上下位機基本無故障運行，幾乎沒什么維護工作量，提高了技術人員技術水平及工作效率，把精力轉入技術開發、研究、技術攻關等工作，也大大減少了維護力量，增加了工廠的經濟效益。
(5)為滿足技術發展的需要，改造中也考慮了全集團公司的計算機聯網問題，在各工序改造設計中，上下位機均保留了可擴展、可聯網接口，不但工藝生產線可聯網，而且目前集團公司已建立的計算機信息管理中心、財務、銷售、供應等計算機管理系統均可聯網，利用目前先進的網絡技術實現集團公司的計算機網絡化管理，進一步提高管理水平。
2 自動化系統技術改造的設計特點及問題處理
在全廠各工序自動化改造中，其設計思想及設備配置各有特色，但基礎則全部為SIEMENS公司產品，下面僅舉窯、生料磨系統為例迸行說明。
2.1窯自動化系統的技術改造
窯系統因在1991年改造時，SIEMENS公司的產品還較單一，因此上位機采用2臺COMPAQ386微機互為備用，下位機采用SIEMENS公司的PLC，軟件為美國西雷公司的ON-SPEC，組成兩級聯網的NCDCS控制系統，通訊采用RS -232C，系統組成的優點是具有DCS的特點，但系統價格較低。系統原理見圖2。
(1)該設計由于當時的技術水平及自動化裝備產品有限，除二級聯網控制外，又設計1套手動操作臺作為上下位機備用，一旦故障，隨時可用手動操作臺操作，操作臺配有相應機組轉換按鈕，風門操作，工藝過程模擬儀表等，可滿足人工操作條件。
(2)羅方原設計12條PID自動調節回路，經優化選擇改為10條，控制分解爐、篦式冷卻機、預熱器等的溫度、風量、壓力、速度的調節。
(3)窯頭喂煤及窯尾分解爐喂煤，生料入窯喂料秤系統因當時信號轉換接口元件無成熟產品，未進入上下位機，在操作站用人工操作，但砍掉了原設計中兩個腦袋控制的問題，即窯頭控制室控制煤粉入窯，而中控室無法控制，操作產生矛盾，改造后則全在中控室控制，取消了窯頭看火工。
(4)在生產調度室設1臺遠程終端286計算機顯示窖系統運轉工況，但只監視不參�。刂�。該系統在運行中也遇到一些問題，經工廠技術人員的不斷完善及改動，使原設計更加可靠，其主要問題有：
①抗干擾能力低。1992年上半年，上下位機在運行中會突然全線停機，再全線重新起動，有時1d多達3～4次，無法正常運行，后我們自己將原設計的下位機架又重新進行了配置，增加了系統單獨接地極，并對上下位機的程度進行了整理優化選擇，解決了這一問題。
②由于當時選用的軟件功能不太成熟，上位機由于干擾或程序問題經常死機，且上下位機通訊速度很慢，現場采集的信號進上位機有時滯后15 s，而且變頻器對模擬量T擾很大，給操作帶來困難。目前該問題仍存在，有待配置新的SIEMENS上位機后就可解決。
③由于下位機輸出至現場控制信號為24 V，當現場發生短路等干擾時，會造成PLC模塊燒毀，一年損失近5萬元資金，后將現場控制信號改為220 V，下位機仍為24 V，增加了繼電器隔離后解決了該問題。
2.2生料磨自動化系統的技術改造
生料磨及水泥磨自動控制系統在1993年后的改造中，也是摒棄了原設計的所有自動化裝備，應用了SIEMENS公司更先進的DCS系統產品，上位主機采用VPB30，下位機為S5 - 135U棋擬量開關量模塊，軟件為COROS，沒計中吸取窯系統的優點，應用上下位機二級聯網系統，使之設計更加完善。利用總線通訊，速度很快，上位機進行工況監控，包括實時數據的采集、處理，設2臺CRT彩顯進行動態數據、工藝流程顯示，2臺鍵盤互為備用和操作，機組啟停、設備及流程選擇，實時趨線顯示，PID控制及顯示，數值給定，報警及打印均可通過鍵盤操作完成，系統原理見圖3。
3檢測及計量設備的技術改造
3.1檢測儀表的技術改造
由于是全套引進技術，原現場檢測儀表均為羅方產品，由于上面所談質量原因，我們本著立足國內的原則，將其全部國產化，主要是一次檢測元件熱電偶、熱電阻、壓力開關、溫度開關、數字顯示儀表、電動執行器等，全部選用上�；蛱旖騼x表廠的產品，采用西安儀表廠的444型的溫度變送器和1151型壓力變送器。但料位檢測元件一直無合適的產品，重錘式、螺旋式、射線式、聲波式等，在使用中因受物料沖擊、粉塵下擾等很難正常使用�，F場一次檢測元件雖不會造成停機等問題，但若質量不好也給顯示、操作造成誤導，因此必須使其穩、準、靈。原使用的窯頭比色高溫計為西門子ARDOCOL型產品，技改中已使用工業電視看火，石灰石破碎、生料磨、窯喂料均配置了彩色電視監視系統。
窯簡體溫度檢測原采用ARDOPYR型輻射高溫計，因顯示不直觀，技改中已選用澳大利亞藍圈公司的T - Scanner型窯簡體溫度掃描儀，采用計算機控制，其優點是可直觀地觀測窯簡體溫度、窯皮分布、耐火磚厚薄、窯速、輪帶滑移量、歷史數據儲存、溫度曲線分析等多種功能，使窯的運行狀況一目了然，就減少耐火磚檢修一項每年可創效益上百萬元，因此大型干法窯配備這種檢測儀還是值得。
窯尾廢氣分析儀原采用H&B公司Uras3G和Magnos5T紅外線分析儀，經多年使用，除取樣器需經常清理外，使用尚可，為檢修方便后又購置一套南京分析儀器廠的HW - 500型分析儀互為備用。但在技改后窯的產量達3 500 t/d時，因窯尾預熱器出口負壓增大，分析儀使樣氣抽取能力不足，目前正尋找合適的取樣泵更換。
3.2計量設備的改造
隨著產量及效益的提高，計量設備對過程控制中產品質量的重要性及計量技術的更新發展也是非常重要的。原設計磨、窯及各工序的喂料、配料全部采用schenck公司計量稱，有調速式定量給料稱、失重式計量倉、沖擊流量計，由予技術的發展及更新，備件無法供應，對秤進行了改造，且已準備將原MICRCONT控制器改為INTECONT控制器，秤體也需改造。同時增設許多新的計量裝置。
在生料質量控制中，原羅方對生料率值及磨機負荷控制采用計算機、配料稱、x-分析儀、電耳組成自動控制系統，后在1991年技改中也是因為設計及設備質量問題對該系統進行了改造，由國產的Inte1286上位機及STD工控機代替羅方設計的ECAROM - 800計算機，西安二六二廠生產的FJ2810G型X-螢光分析儀代替原PW - 1600分析儀，配有IPC610工控機計算、顯示。其控制方法及思想與原設計差不多。系統組成見圖4。
水泥窯負荷控制系統基本也采用了入磨喂料秤配回料流量計組成新料+回料=常數的磨負荷控制系統，配以相應的磨內噴水控制溫度的自動控制回路組成水泥磨自動調節回路，噴水裝置因噴頭霧化效果不好等原因，后不再應用，如果噴頭問題解決好的話，還是應該繼續使用的，以期提高水泥質量及產量。
在窯頭窯尾供煤粉計量裝置的改造中，窯頭喂煤系統采用改電氣控制部分的辦法，該系統由法國PILLARD公司提供，但失重式計量倉還是SCHENCK公司的產品，將原控制部分的模姒量插件板改為當時較先進的MICROCONT控制器。原窯尾“一把火”喂煤系統與窯頭相似，后因增加了分解爐，但該裝置喂煤量不夠，又全部改為SCHENCK公司的沖板流量計配以F-K泵向分解爐喂煤，窯頭窯尾這2套計量裝置在使用中遇到的主要問題是受環境溫度、煤粉濕度、流化氣質量、正壓、反串風、負壓等影響，波動較大，使用中經常出現不穩定現象，給窯的操作帶來一定影響和困難，目前我廠正在調研，準備再次改造，采用科里奧利或菲斯特計量秤代替。在熟料出窯的計量設備中，1988年增設了核子秤計量熟料產量，但在使用中因受熟料顆粒度、料層厚度、粉塵大影響測量元件精度，干擾較大，計量效果不理想，現只作為產量參考計量，雖然中間又更換了一套核子秤及測量信號轉換系統，仍不理想，這個問題有待研究。
為了適應市場，降低成本，加之工廠粘土資源漸匱乏，開發利用粉煤灰代替粘土及水泥摻加劑已是發展方向，而且可享受環保政策，1999年我廠采用粉煤灰配料，與生料一起入窯效果很好，熟料強度大幅上升，且開發生產了適合核發電站用的低堿水泥品種，為了提高計量精度，采用了科里奧利計量秤，精度和穩定性很理想，建議在技術改造中采用。而2臺水泥磨粉煤灰糝加劑計量，據其精度要求只要能滿足生產質量和產量即可，由本廠設計配套，采用轉子秤配雙管絞刀喂料的方案，成本較低又實用，其余在全廠各1序配備的電子計量秤，只作為計量及產量考核成本用途。
由于電子計量沒備技術更新很快，因此企業在技術改造中必須采用新技術，如我廠原70、80年代的Schenck公司電子秤產品早已停止生產，控制部分已經采用INTECONT新一代產品，原產品連備件也買不到，因此必須不斷技術更新，才能加快企業的發展，特別是計量技術已牽涉到大型水泥企業的經濟效益問題，應非常重視。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、球磨機、破碎機、雷蒙磨等設備。
