一、前言
　　水泥企業作為大規模生產的制造企業，是建材行業的三大支柱之一。我國是水泥生產大國，最近幾年連續呈現出供需兩旺的高速增長勢頭，為國民經濟持續、快速發展做出了重要貢獻。
　　水泥生產工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥，需要經過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。
二、ECS－100系統在水泥中的應用
　　浙大中控應用于水泥行業的控制系統是基于Web 技術的網絡化控制系統－ECS－100。它的主要特點是突破了傳統控制系統的層次模型，實現了多種總線兼容和異構系統綜合集成，適合自控設備多、大規模連續生產場合—水泥廠控制。
1、 系統的配置及主要功能
　　根據水泥生產控制要求，DCS系統主要由以下四個部分組成，基本結構如下圖所示：
      
　　　　　　　　　　圖 1水泥生產線DCS系統結構示意圖
①工程師站
　　它是為專業工程技術人員設計的，內裝有相應的組態平臺和系統維護工具。通過系統組態平臺生成適合于生產工藝要求的應用系統，具體功能包括：系統生成、數據庫結構定義、操作組態、流程圖畫面組態、報表程序編制等。而使用系統的維護工具軟件可實現過程控制網絡調試、故障診斷、信號調校等。
②操作站
　　它是由工業PC機、CRT、鍵盤、鼠標、打印機等組成的人機系統，是操作人員完成過程監控管理任務的人機界面，可以方便地實現生產過程信息的集中顯示、集中操作和集中管理，同時可以采用OPC方式實現與異構系統的互聯。
③控制站
　　是系統中直接與工業現場進行信息交互的I/O處理單元，完成整個工業過程的實時監控功能。本地控制站由主控制卡、數據轉發卡、電源箱和I/O卡件組成，遠程控制站則由通信模塊、數據轉發卡、電源箱和I/O卡件組成。
④過程控制網絡
　　它實現工程師站、操作站、控制站的連接，完成信息、控制命令的傳輸與發送，雙重化的冗余設計，使得信息傳輸安全、高速。
　　 分為三層，最上層為信息管理網，采用標準的工業以太網，連接了各個控制裝置的網橋以及企業內各類管理計算機，用于工廠級的信息傳送和管理，是實現全廠綜合管理的信息通道。
　　中間層為過程控制網（名稱為SCnet Ⅱ），采用了雙高速冗余工業以太網SCnet Ⅱ作為其過程控制網絡，連接操作站、工程師站與控制站等，傳輸各種實時信息。
底層網絡為控制站內部網絡（名稱為SBUS），采用主控制卡指揮式令牌網，存儲轉發通信協議，是控制站各卡件之間進行信息交換的通道。
2、 水泥生產的控制策略
　　一條完整的水泥生產線通常包括：原料預處理，生料制備，煤粉制備，燒成窯尾，燒成窯頭，水泥粉磨及水泥包裝等工段。在系統配置時，按工段及生產車間不同通常劃分為原料預處理控制站，生料制備控制站，煤粉制備控制站，燒成窯尾控制站，燒成窯頭控制站，水泥粉磨控制站及水泥包裝控制站。
　　根據水泥生產現場設備的種類和控制方式不同，將整個水泥生產線自控系統的控制分為三種類型：單機控制、組控制、回路控制。
1) 單機控制
　　根據水泥生產的實際情況，現場設備種類很多，有普通電機、變頻電機、高壓電機、風機、皮帶秤、定量給料機、稀油站、電動執行器、電動閥門等，但從控制的實質看，其控制方式可以分為普通電機、高壓電機、正反轉電機、直流控制電機五種類型。
2) 組控制
　　在正常的生產條件下，為了操作更加簡單方便、減少誤操作，根據各種連鎖和保護條件，將生產設備分成若干組，例如喂料組、配料組、收塵組、稀油站組、生料磨組、窯燃燒組、窯傳動組等等，這些組進行成組控制，成組啟動，成組停止。
　　結合工程實施經驗并利用浙大中控DCS系統提供的圖形化編程軟件（包括FBD、LD、SFC、ST），可以方便的實現以上單機控制、組控制等功能模塊的編程。不管是單機控制還是組控制，這種通過軟件實現的控制與原來的電氣控制相比，顯得更加簡單、穩定、可靠。
3) 回路控制
　　在整個水泥生產工藝過程中，保持系統的熱工制度穩定是優質高產的前提和關鍵。PID回路控制能平穩、迅速、準確地自動調節現場的相關設備，使溫度、壓力等參數穩定在一定范圍內，即提高了系統的穩定性，又提高了響應速度．滿足了工藝需要。在水泥生產線中自動調節的反饋型PID控制回路約為30個，而國內現設計和投入的有10個左右。由于水泥的工藝工況相對復雜，PID回路投入的數量取決于生產線的自動化水平和工藝的穩定性。組態過程中，由于浙大中控的組態軟件已經將常規控制回路（包括手操器、單回路、串級、單回路前饋、串級前饋、單回路比值、串級變比值乘法器、采樣控制）嵌入軟件中，只需要將控制回路位號填入即可，簡單方便，對于有特殊需要的控制回路則亦可以使用類C語言通過編程方便實現。
3、ECS-100在水泥行業的成功應用
　　湖南印山臺水泥廠2500 t/d水泥生產線項目中，浙大中控的ECS－100系統再次承擔了從生料制備、熟料煅燒、熟料入庫到成品粉磨、包裝的整條生產線的過程控制任務。系統設置4個控制站、1個遠程I/O站，分別為生料站、窯頭站、煤磨站、水泥粉磨站、窯尾遠程I/O站。系統性能可靠、運行穩定、自控投運率高,生產線一次點火成功，并在較短時間內即達標超產（點火二十天后生產能力即達到2800t/d），圖2為該廠部分實際控制流程圖。
      
      
　　　　　　　　　　　　　　　圖2 典型控制流程圖
三、浙大中控DCS系統在水泥行業的技術優勢
　　浙大中控的ECS－100系統能夠得到包括國內大型水泥企業在內的眾多用戶的青睞，是由以下技術優勢所決定的：
1、系統的穩定性
　　1）浙大中控的DCS系統已經廣泛應用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和建材、造紙等幾乎所有流程工業，系統高度的穩定性已在這些行業項目極高甚至苛刻的控制環境中得到驗證。
　　2）浙大中控的ECS－100系統實現了對主控卡、數據轉發卡、控制網絡的冗余設計，為系統的穩定性提供了技術上的有力保證，有效地保障了水泥生產的連續進行。
2、系統的安全性
　　1) 浙大中控的ECS－100系統實現了I/O通道級別的冗余，并能根據設備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統獲得了節省用戶投資與保障生產安全的和諧統一。
　　2) ECS－100系統安全的在線下載功能，既有效降低了水泥生產線投運期間的工作量，又保障了水泥生產線投運的安全。
　　3) ECS－100系統的端子板和卡件分離技術，使系統與現場實現了真正意義上的隔離；同時系統I/O通道采用點點隔離設計，使得故障面不易擴大，可以克服因串擾產生的大面積故障，避免造成水泥生產設備停機乃至停產。
　　4)水泥生產的各個控制站極為分散，此時生產控制系統的安全很大程度上取決于控制網絡的穩定性。冗余光纖環網技術的設計與采用使得浙大中控的過程控制網絡極為可靠，大大提高了整個系統的安全系數，保證了水泥生產的穩定進行。
3、系統的開放性
　　水泥生產現場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協議也千差萬別，這對控制系統的開放性提出了很高的要求。浙大中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定義協議等多種通訊解決方案，能夠很好的滿足水泥行業項目工程應用的需要。
4、具有強抗干擾性的DI輸入卡件的開發設計
　　水泥廠的220VAC DI信號在長線輸送時，線路的感應干擾極大，并且水泥廠大量應用變頻器、高壓設備等強干擾源。浙大中控ECS－100系統針對水泥行業以上特色對DI卡件進行了特殊加工與設計，可萬無一失的克服現場的強烈干擾。
          

　　　　　　　　　　　　　　圖3 冗余光纖環網網絡結構示意圖