水泥粉磨站是將水泥生產(chǎn)中的最后成品階段單獨(dú)獨(dú)立出來(lái)而形成的水泥成品生產(chǎn)單位。該階段將水泥熟料加入適量的混合材料進(jìn)行粉磨，產(chǎn)出成品水泥。水泥的生產(chǎn)，一般可分生料制備、熟料煅燒和水泥制成等三個(gè)工序。硅酸鹽類(lèi)水泥的生產(chǎn)工藝在水泥生產(chǎn)中具有代表性，是以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時(shí)還摻加混合材料或外加劑）磨細(xì)而成。

粉末基礎(chǔ)知識(shí)

    粉磨的基本概念：用外力克服固體物料分子之間的內(nèi)聚力，使之分裂，并使物料顆粒的粒徑減小的過(guò)程，稱之為粉碎或磨碎，簡(jiǎn)稱粉磨。     
    粉磨的分類(lèi)：物料的粉碎一般是在破碎機(jī)和粉磨機(jī)內(nèi)分別進(jìn)行的，所以按其粉碎物料的粗細(xì)程度又分為破碎和粉磨兩個(gè)機(jī)械操作過(guò)程。
    粉磨的目的：在于使物料獲得必要的分散度，成為一定組成的產(chǎn)品，以滿足各工藝過(guò)程的要求。

粉磨加工的分類(lèi)：

    普通粉磨：粒度＜80μm  比表面積250～350/m2kg
    高細(xì)粉磨：粒度＜50μm  比表面積350～600/m2kg
    超細(xì)粉磨：粒度＜10μm  比表面積600～800/m2kg

水泥粉磨的意義：

    水泥熟料的粉磨主要任務(wù)是提供一定顆粒組成的成品，水泥的分散度可以用細(xì)度和比表面積來(lái)表示，在相同的礦物組成條件下，分散度越高，水泥磨的越細(xì)，水泥的水化速度越快強(qiáng)度越高，特別是早期強(qiáng)度高，但是當(dāng)比表面積超過(guò)一定限度，強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯，電耗反而會(huì)急劇增加。粉磨方式不同，即使比表面積相同，強(qiáng)度也會(huì)有所差別。

粉磨方式：
    閉路粉磨系統(tǒng)：出磨水泥經(jīng)選粉設(shè)備選粉后合格品作為成品入庫(kù)，而不合格品回磨繼續(xù)粉磨。
    開(kāi)路粉磨系統(tǒng)：出磨物料即為成品。
    閉路粉磨優(yōu)點(diǎn)：可以消除過(guò)粉磨現(xiàn)象，同時(shí)出磨物料經(jīng)過(guò)輸送和分級(jí)設(shè)備時(shí)可散失一部分熱量，粗粉再回磨重磨可降低磨內(nèi)溫度，因而粉磨效率高，產(chǎn)量高，一般產(chǎn)量可提高15～25％；可用調(diào)節(jié)分級(jí)設(shè)備的方法來(lái)控制產(chǎn)品的細(xì)度，因而能夠保證產(chǎn)品的細(xì)度，適用于生產(chǎn)多品種水泥。
    缺點(diǎn)：流程復(fù)雜，設(shè)備多，操作管理技術(shù)要求也高，基建投資大。

水泥粉末站控制要點(diǎn)

基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)
    調(diào)配輸送控制站
    粉磨控制站
    成品包裝控制站

先進(jìn)過(guò)程控制軟件
    調(diào)配，粉磨站系統(tǒng)的優(yōu)化控制系統(tǒng)
    輥壓機(jī)控制系統(tǒng)

實(shí)施信息集荷成與共享
    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)
    歷史數(shù)據(jù)庫(kù)

系統(tǒng)配置及工藝

粉磨工藝
    水泥廠的工藝系統(tǒng)包括（原料破碎、輸送、調(diào)配、水泥粉磨、水泥輸送入庫(kù)、成品及包裝）。

控制系統(tǒng)介紹及配置

1)  輔助原料及水泥粉磨部分
    配置一臺(tái)NCS4000冗余控制站，采用以太網(wǎng)方式擴(kuò)展I/O，I/O模塊均采用本地?cái)U(kuò)展方式，對(duì)水泥粉磨及原料配料部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制。其中，水泥粉磨輥壓機(jī)系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng) 與NCS4000冗余控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
2)  水泥粉磨及水泥庫(kù)頂部分
    配置兩套NCS4000冗余控制站，采用以太網(wǎng)方式擴(kuò)展I/O，I/O模塊均采用本地?cái)U(kuò)展方式，水泥粉磨及水泥儲(chǔ)存（庫(kù)頂）部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制
3)  水泥庫(kù)底及包、散裝部分
    配置兩套NCS4000冗余控制站，采用以太網(wǎng)方式擴(kuò)展I/O，I/O模塊均采用本地?cái)U(kuò)展方式，對(duì)水泥庫(kù)底及包、散裝部分所有模擬量及數(shù)字量進(jìn)行控制。主要采用觸摸屏TP270方式操作。TP270通過(guò)MODBUS 與NCS4000控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述
    本系統(tǒng)為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程師站，上位操作站、工程師站與下位之間及DCS主站之間的通訊為工業(yè)以太網(wǎng)，下位采用以太網(wǎng)總線，MODBUS總線，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線，通訊速度為100M/S。
    本系統(tǒng)不僅連入總廠MIS 網(wǎng)，而且又和基礎(chǔ)級(jí)的以太網(wǎng)、MODBUS 網(wǎng)通訊，另外各過(guò)程（管理）機(jī)間又要相互通訊。故此，服務(wù)器既連入工業(yè)以太網(wǎng)便于和粉磨系統(tǒng)通訊,又連入基礎(chǔ)級(jí)以太網(wǎng)，MODBUS總線網(wǎng)收集各DCS 控制器信息，過(guò)程級(jí)又由網(wǎng)橋通過(guò)光線掛在總廠MIS 網(wǎng)絡(luò)上，便于實(shí)現(xiàn)總廠級(jí)管理，既共享廠級(jí)網(wǎng)提供的產(chǎn)，供，銷(xiāo)等市場(chǎng)信息，又和總公司計(jì)劃策略步調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理。

系統(tǒng)的抗干擾措施

    內(nèi)蒙古宏基水泥粉磨自控系統(tǒng)主要設(shè)備為高速精密的弱電設(shè)備，各種控制電纜和信號(hào)電纜數(shù)量非常多，系統(tǒng)極易受到各種干擾。若不采取措施，消除其干擾，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
    因此，本自控系統(tǒng)采用了如下幾方面的抗干擾措施：
    系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)NCS4000控制站的所有數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊模塊均采用光電隔離，將現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)與系統(tǒng)背板總線隔離。
    系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)NCS4000控制站的所有數(shù)字量輸出信號(hào)均采用繼電器隔離，實(shí)現(xiàn)每個(gè)數(shù)字量輸出通道之間的隔離，消除了數(shù)字量輸出信號(hào)之間的相互干擾。
    系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)NCS4000控制站的所有模擬量輸入/輸出信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜，其屏蔽層在控制柜側(cè)一點(diǎn)接地，消除了空間干擾。
    系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)NCS4000控制站的控制電纜、信號(hào)電纜與系統(tǒng)動(dòng)力電纜應(yīng)分開(kāi)布線，保持一定的間距。特別是大功率變頻器的動(dòng)力電纜能產(chǎn)生較強(qiáng)的空間高頻干擾，應(yīng)使用金屬管穿線，并將金屬管良好接地。
    系統(tǒng)的供電電源采用UPS電源，可防止來(lái)自電網(wǎng)上的超高壓、欠壓、浪涌、尖峰脈沖干擾、停電干擾甚至雷電襲擊。
    系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜及相連接的其它電氣設(shè)備應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求做好接地連接。

系統(tǒng)功能
    順控啟、停機(jī)控制
    原料儲(chǔ)存及輸送工藝順控
    水泥磨機(jī)工藝順控
    水泥出庫(kù)及包裝工藝順控

自動(dòng)控制調(diào)節(jié)
    粉磨喂料調(diào)節(jié)控制
    粉煤灰流量調(diào)節(jié)控制
    輥壓機(jī)輥縫壓力調(diào)節(jié)控制
    選粉調(diào)節(jié)控制
    水泥標(biāo)準(zhǔn)小倉(cāng)倉(cāng)重控制

設(shè)備控制管理
    設(shè)備控制管理是設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)，DCS采集設(shè)備的溫度、壓力、電流、振動(dòng)等參數(shù)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)和并分的輕、重故障判別信號(hào)送達(dá)上位機(jī)。

控制方案
水泥原料輸送與調(diào)配：
    1、包括原料的破碎及輸送。
    2、石膏、混合材、熟料的配比調(diào)配。
    3、給料機(jī)的單回路PID調(diào)節(jié)控制，給料量的日累計(jì)，月累計(jì)。
    4、空壓機(jī)、提升機(jī)、除塵器的聯(lián)鎖控制。

水泥粉磨系統(tǒng)：
水泥磨潤(rùn)滑裝置系統(tǒng)準(zhǔn)備
潤(rùn)滑系統(tǒng)啟動(dòng)
    1、磨機(jī)主軸承稀油站啟動(dòng)
    2、磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站啟動(dòng)
    3、磨主電機(jī)稀油站啟動(dòng)

選粉機(jī)組啟動(dòng)
    1、注意選粉機(jī)的啟動(dòng)電流
    2、慢慢調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速至合適的速度

磨機(jī)組啟動(dòng)
    1、注意啟動(dòng)電流
    2、注意磨音信號(hào)
    3、磨機(jī)通風(fēng)機(jī)收塵組啟動(dòng)
輥壓機(jī)組啟動(dòng)

水泥存儲(chǔ)：
    1、包括水泥成品的入庫(kù)選擇。
    2、水泥庫(kù)頂收塵機(jī)組控制，庫(kù)頂選庫(kù)的節(jié)流閥控制。
    3、庫(kù)底的羅茨風(fēng)機(jī)控制及1#、2#提升泵控制。

水泥成品庫(kù)底控制：
    1、包括4個(gè)成品庫(kù)的庫(kù)底充氣閥控制箱的循環(huán)控制。
    2、包括兩條下料皮帶的斜槽風(fēng)機(jī)控制。
    3、4個(gè)水泥成品庫(kù)的下料氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的聯(lián)鎖選擇控制。

水泥包裝控制：
    1、包括水泥包裝的兩條生產(chǎn)線的分選包裝機(jī)的控制及監(jiān)視、報(bào)警。
    2、包括四條水泥包裝皮帶的電動(dòng)推桿控制。
    3、水泥包裝的整個(gè)收塵機(jī)組的控制。

控制優(yōu)化方案
      生產(chǎn)過(guò)程控制，包括生產(chǎn)任務(wù)的制定，水泥質(zhì)量的判定，故障識(shí)別，工藝參數(shù)和水泥的數(shù)據(jù)跟蹤，數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)。并對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化處理，對(duì)必要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線顯示和歸檔處理。
生產(chǎn)命令及管理模塊
      本模塊接受主控室工作站的命令信息，啟動(dòng)數(shù)據(jù)跟蹤，并發(fā)送命令控制字給PLC 控制器。本模塊是生產(chǎn)的開(kāi)始，并貫穿于整個(gè)生產(chǎn)的全過(guò)程，它一般由水泥粉磨主控室的操作人員管理，同時(shí)在也可發(fā)命令請(qǐng)求信號(hào)，由水泥粉磨主控室的操作人員確認(rèn)后，即可有效。命令是有級(jí)別的，有權(quán)限的，并帶有加密機(jī)制，記錄機(jī)制。
異?？刂乒芾砟K
       自動(dòng)異常是程序自動(dòng)識(shí)別的異常情況，它通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的分析作出判斷的。手動(dòng)異常是操作人員在經(jīng)驗(yàn)輸入的調(diào)節(jié)信息，一般用于緊急情況。在異常發(fā)生時(shí)，程序向相關(guān)控制器和管理機(jī)發(fā)送異常信息，僅僅當(dāng)主控室管理人員通過(guò)畫(huà)面用鍵盤(pán)或鼠標(biāo)輸入異常解除信息，異常信號(hào)才消失。
質(zhì)量管理模塊
       質(zhì)量數(shù)據(jù)跟蹤完成生產(chǎn)計(jì)劃顯示，原輔物料質(zhì)量信息傳送和故障信息跟蹤，質(zhì)量跟蹤由入磨頭倉(cāng)配料開(kāi)始直到水泥送至水泥庫(kù)為止。配料數(shù)據(jù)文件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息形成配料跟蹤文件并回送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。由數(shù)據(jù)庫(kù)送往工程師站，并形成報(bào)表。
過(guò)程數(shù)據(jù)輸入輸出模塊
       本模塊將負(fù)責(zé)過(guò)程工藝參數(shù)文件，供其他模塊使用，并將粉磨系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。同時(shí)和工作站HMI 交換數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送往PLC 控制器和其他模塊。同時(shí)形成各種不同類(lèi)型工作報(bào)表，和數(shù)據(jù)歸檔文件存儲(chǔ)于上位機(jī)，供后續(xù)的檢索查詢，同時(shí)打開(kāi)控參數(shù)文件讀取參數(shù)信息供其他模塊使用。
水泥質(zhì)量數(shù)學(xué)模型
       水泥質(zhì)量的控制思路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝要求（包括品種，質(zhì)量等要求），理論上根據(jù)入磨料流量、磨音控制混合料配比流量。根據(jù)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、主收塵器差壓、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制水泥比表面積。
計(jì)算模塊的任務(wù)是根據(jù)數(shù)據(jù)輸入模塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種工藝參數(shù)，及水泥物理化學(xué)參數(shù)，由數(shù)學(xué)計(jì)算子程序計(jì)算出水泥細(xì)度，水泥強(qiáng)度，凝固時(shí)間等參數(shù)供控制模塊使用并送往信息輸出模塊。
NCS4000在水泥粉末站項(xiàng)目應(yīng)用
       沈陽(yáng)中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司推出的NCS4000網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，提供FF H1、PROFIBUS DP、HART標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線接入模塊，提供過(guò)程控制、邏輯控制和批處理控制功能，滿足工業(yè)和制造過(guò)程的自動(dòng)化控制需求。

現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）技術(shù)與傳統(tǒng)控制
系統(tǒng)相比具有的顯著特點(diǎn)：
開(kāi)放性、互操作性和互用性；
具有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化和功能自治化；
功能高度分散化；
高準(zhǔn)確性和高可靠性；
節(jié)省安裝材料和減少調(diào)試工作量；節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，降低非計(jì)劃停車(chē)時(shí)間。

系統(tǒng)高度穩(wěn)定性
不僅廣泛應(yīng)用于冶金、石化、電力、市政、建材等傳統(tǒng)行業(yè)，更在國(guó)家科技項(xiàng)目，軍工項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。
    良好的開(kāi)放性
    符合高速以太網(wǎng)（FF HSE）和EPA標(biāo)準(zhǔn)
    支持FF、HART、Modbus等多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議
    符合IEC61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)
    開(kāi)放的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，支持OPC標(biāo)準(zhǔn)
    強(qiáng)大的系統(tǒng)規(guī)模和能力
    支持中、大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，
    物理連接能力16000點(diǎn)
    支持現(xiàn)場(chǎng)總線接口模塊可以連接
    更多的物理I/O點(diǎn)數(shù)
    應(yīng)用進(jìn)程最小掃描周期20 ms
    高度的安全性
    雙CPU結(jié)構(gòu)，支持熱插拔，支持控制器冗余
    支持網(wǎng)絡(luò)冗余；1+1冗余電源結(jié)構(gòu)，
    無(wú)源結(jié)構(gòu)背板和端子，避免電氣損壞
    嚴(yán)格的環(huán)境實(shí)驗(yàn)和電磁兼容測(cè)試

典型業(yè)績(jī)
    內(nèi)蒙古宏基水泥粉磨站自2010年9月建成投產(chǎn)至今，NCS4000系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，能夠可靠、準(zhǔn)確地完成控制操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄水泥生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀況，并且能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種突發(fā)事件及時(shí)做出及時(shí)響應(yīng)。
    NCS4000系統(tǒng)在內(nèi)蒙古宏基水泥粉磨站的應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的效果，擴(kuò)大了NCS4000系統(tǒng)在水泥行業(yè)的影響力。

結(jié)束語(yǔ)
    實(shí)施“精品”戰(zhàn)略,明確“創(chuàng)優(yōu)工程”的質(zhì)量目標(biāo),并在施工過(guò)程中實(shí)施對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行全方位、全過(guò)程的有效控制,即:從材料采購(gòu)、施工與驗(yàn)收、實(shí)施各專(zhuān)業(yè)、各工序、各階段質(zhì)量控制，直到調(diào)試投運(yùn)和竣工驗(yàn)收。
    認(rèn)真貫徹ISO9001的質(zhì)量方針和質(zhì)量文件，有效實(shí)施質(zhì)量控制；嚴(yán)格按各工程階段的停止點(diǎn)實(shí)施有效控制，對(duì)各部門(mén)的工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。
    認(rèn)真貫徹執(zhí)行設(shè)計(jì)工作的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，認(rèn)真執(zhí)行圖樣和設(shè)計(jì)文件的審簽程序，保證提供的設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件完整、正確、協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、清晰。
    博微公司具有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，一流的技術(shù)服務(wù)，能為用戶提供最先進(jìn)最優(yōu)化的行業(yè)解決方案。