摘要：当今社会，现代化工业迅猛发展，电气自动化作为一门基础性和专业性都很强的专业学科，其重要性不言而喻。电气自动化系统的稳定、安全和可靠是工业高效率生产的基础，是产品优质的保障，是实现低成本的关键。文章先对电气自动化做简单的介绍，再以水泥工程为例，对电气自动化在工程中的实际应用进行探讨和分析。
关键词：电气自动化；水泥工程；应用
前言
随着社会的发展，科学技术的不断革新，电气自动化技术在各行各业中的应用已经越来越广泛。它是工业现代化的重要指标，是先进技术的主要标志，它提升了工业生产的效率，降低了损耗。我国作为水泥生产的大国，水泥生产总产量占世界水泥总产量的三分之一，水泥工业对社会经济发展极具意义的同时，也面临着高能耗，高污染的问题。如何实现水泥生产的优质 、高产和低耗，是水泥工业发展的重要方向。
1 电气自动化概述
电气自动化即电气工程及其自动化，它属于电气信息领域的新兴学科，但由于和我们的生产生活及国家的经济发展密切相关，电气自动化发展迅速，如今已相对成熟。在实际应用中，电气自动化作为一门综合性较强的学科，涉及电力电子技术，计算机技术，机电一体化技术等诸多领域，需要人们强弱电结合、机电结合和软硬件结合等多种知识相结合运用。电气自动化是现代科技领域中的核心学科之一，积极探讨电气自动化在工程中的实际应用具有非常重要的意义。
2电气自动化在水泥工程中的应用
2.1PLC控制系统
自二十世纪六十年代PLC取代了传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在工业生产中得到了广泛应用，发挥着重要作用。尤其是在水泥工业中，开关量逻辑控制占了明显的主导地位，模拟量的处理也多为简单的显示和给定且控制回路多为单回路调节，例如某3200t/d水泥生产线，对于整个控制过程中总点数约2700，开关量输入、输出占比83.1%，模拟量输入占比13.6%，模拟量输出的占比不到4%，这样的工业特征为PCL的应用创造了良好的基础条件。PLC控制系统处理开关量能力强、速度快、结构灵活、编程简单且可靠性高，并具有绝对的价格优势，这些使得PLC控制系统已成为当今工业控制的重要组成部分。水泥工程，特别是中小型水泥生产线，电气自动化控制系统的应用多采用PLC控制系统，结合以太网对系统进行辅助，从而提高了系统的灵活性，组态的扩展也更容易，具有很高的性价比。
2.2DCS集散控制系统
DCS集散控制系统是采用标准化、规模化和系列化的设计，实现集中监控、操作、管理和分散控制。总所周知，水泥工业是国民经济发展、生产建设和人们生活不可缺少的基础原材料工业，也是一个高能耗、高污染工业。近年来，在国家产业政策的正确引导下，我国水泥工业发生了突破性的变化，已全面进入新型干法水泥时代，水泥产业向大型企业集团集中。电气自动化身处这样的大环境中，向控制智能化、系统集成化和管理信息化的方向发展势在必行。DCS集散控制系统的应用将过程控制、信息管理和通信网络融为一体，不仅提升了运行的稳定性，提高了产品的质量，对节能降耗、环境保护也意义重大。尤其是近年来，国产DCS在对国外DCS的工程应用及技术引进的基础上，逐渐形成了独立自主的国产DCS产业，已打破了原有的市场格局，降低了企业的投入成本。总而言之，DCS系统必将成为水泥生产企业不可取代的主要生产控制方式。
2.3现场总线控制
传统计算机控制系统中，现场仪表和控制器之间均采用一对一的物理连接，这使得现场安装和维护极为困难，且不易实现现场仪表的在线参数整定和故障诊断。现场总线顺应智能现场仪表而发展起来，是用于现场设备与控制系统之间的一种双向多节点数字通信的开放型测控网络技术。它的应用为底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信平台。现场总线提供的现场设备控制状态、故障诊断等信息，使设备维护针对性强，减少了人工工作量，提高了劳动生产率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水泥工程中，一般立磨、选粉机、定量给料机及窑系统等数据量较大的配套设备中局部采用现场总线方案，随着技术的发展，在烧成窑尾（预热器）、烧成窑头（篦冷机）等测控点集中区域总线应用也越来越广泛，而在测控点较为分散的其它车间仍采用传统的DCS分布式I/O系统。现场总线的应用不仅前期节省了大量控制电缆的材料费用及安装费用，而且在后期生产过程中，它实现了通信的实时性和确定性，提高了系统运行的可靠性，节约了很多人工及安装维护的费用，从而降低了企业成本。
3案例分析
3.1工程概述
贵州某6000t/d熟料新型干法水泥生产线，全厂设8个电气室，其中原料磨电气室和水泥磨电气室设高压电气室，共配置51套KYN28-12高压开关柜，从总降压站引四路10kV进线，双电源供电。全厂低压共配置85套MNS低压抽屉柜，供电方式低压配电采用以一级配电方式为主，部分采用二级配电，低压配电系统采用放射式配电，但对于照明、检修等回路非生产用户可采用混合式配电。电气室供电范围划分应根据系统设备存在的工艺连锁关系结合厂区布置综合考虑。例如水泥库，库顶设备应由水泥磨电气室供电，库底设备由包装电气室供电。
3.2控制系统
全厂生产线总工艺点数4513，其中开关量输入2583个点，开关量输出1020个点，模拟量输入707个点，模拟量输出203个点，控制系统采用西门子PCS 7系统，即通过DCS系统实现现场开关量的采集、状态显示、故障报警、键盘操作、设备连锁、马达逻辑程序控制、模拟量采集和控制，在中控室集中监控。控制室的设置及控制范围应和电气室的设置及供电范围相统一，需综合考虑工艺连锁关系，采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制。在此项目中，全线设系统工程师站（ES）1个以完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下载，完成对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备；设现场站6个，包括石灰石电气室现场站、原料磨电气室现场站、窑尾电气室现场站、窑头电气室及空压机房现场站、水泥磨电气室及煤磨现场站和水泥包装电气室现场站；设2个远程站，包括原料配料电气室及水泵房远程站和水泥配料电气室远程站。
3.3现场总线在工程中的应用
考虑到预热器和篦冷机的测控点集中度高，故烧成窑尾烧成窑头采用PA总线，现场的总线接线盒(PA)24个，PROFIBUS-PA连接电缆1300m。相较于以往的点对点物理连接，一条同规模的生产线，窑头窑尾的仪表控制电缆数量在10km以上，现场总线的应用不仅节约了初期电缆的材料费及安装费，也给后期的维护带来的便利。在整条生产线中，DP总线应该更为广泛，包括变频柜、软起柜、窑系统直流传动、辊压机、立磨、煤粉秤、空气炮、生料均化库及水泵房在内总计54套，DP总线连接电缆约1000m，DP通讯程序由DCS厂家负责。
结束语
随着电气工程的不断发展，电气自动化在工程中的实际应用越来越广泛。电气工程系统的安全稳定运行对于经济的快速发展起到非常重要的作用，代表了中国电气系统的工业化水平。就电气工程的发展水平以及运行状态来看，整体上可以满足电力供应的需求，但是在运行效率等方面还需要进一步提高，因此需要引进先进的设备和技术，提高电气工程的整体工作效率，优化电气系统的安全性和稳定性。水泥工程不断向大型化、智能化发展，电气自动化在水泥工业中的前景格外明朗。基于此，以上内容就电气自动化在工程中的实际应用进行了分析。
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论文作者:诸葛晓园
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
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