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水泥生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜的理化反應(yīng)過程，具有大慣性，純滯后，非線性的特點，系統(tǒng)工況復(fù)雜，因此水泥生產(chǎn)的控制系統(tǒng)尤其是水泥回轉(zhuǎn)窯的控制系統(tǒng)性能的好壞對生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。我公司針對傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中的諸多弊端，基于現(xiàn)場總線技術(shù)，采用全數(shù)字直流或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)（根據(jù)用戶需要），開發(fā)的水泥回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、分析和優(yōu)化。
2　現(xiàn)場總線
　　現(xiàn)場總線是一種多點、多站、多變量、全分布式智能、雙向串行的數(shù)字通訊鏈路，它直接溝通生產(chǎn)現(xiàn)場的測量控制與執(zhí)行設(shè)備，以及更高層的自動化控制設(shè)備，它不僅是一個網(wǎng)絡(luò)，而且是一個開放的控制系統(tǒng)，當(dāng)前工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)正由以 “信息集中，控制分散”為核心思想的DCS（集散控制系統(tǒng)）向FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）過渡，現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)，將傳統(tǒng)DCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型智能全分散結(jié)構(gòu)，使構(gòu)建高性能的分散式智能化工業(yè)檢測監(jiān)控系統(tǒng)成為可能。
　　根據(jù)用戶需要，我們可以選擇多種現(xiàn)場總線技術(shù)如Lonworks現(xiàn)場總線、Profibus現(xiàn)場總線等�；�于現(xiàn)場總線的分散智能控制系統(tǒng)在實現(xiàn)現(xiàn)場級功能時，需要首先確定整個系統(tǒng)的完整控制策略，分散到各個相互獨立的模塊和子任務(wù)上，然后確定每個智能節(jié)點所完成的任務(wù)，以及它們之間的數(shù)據(jù)共享關(guān)系，并對每個節(jié)點編寫應(yīng)用程序，并下載到節(jié)點的FlashRom中調(diào)試運行，在每個智能節(jié)點自治運行、完成現(xiàn)場控制的基礎(chǔ)上，上位機基于現(xiàn)場的控制信息以及數(shù)字通訊傳輸來的大量現(xiàn)場管理信息，通過人機界面軟件對系統(tǒng)的實時和歷史信息進行監(jiān)控，并可嵌入一些插件和智能軟件程序完成上位機的高級控制功能。
　　3 全數(shù)字直流或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)
   3.1 工藝流程分析
    水泥生產(chǎn)的整個生產(chǎn)工藝過程主要包括窯外預(yù)熱分解、窯內(nèi)鍛燒、熟料冷卻、廢氣處理和煤粉控制等工序。在回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)過程中，窯尾分解爐溫度是一個重要的工藝參數(shù)，分解爐溫度的穩(wěn)定對整條生產(chǎn)線的穩(wěn)定、高產(chǎn)和節(jié)能具有重大的影響。根據(jù)對生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)的分析以及操作人員經(jīng)驗的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)：①增加喂煤滑差電機轉(zhuǎn)速，則增大了分解爐的入煤流量，加劇分解爐反應(yīng)，使溫度升高；②增加生料滑差電機轉(zhuǎn)速，則增大了入窯生料流量，將增加分解爐內(nèi)反應(yīng)物料數(shù)量，使?fàn)t溫升高；但當(dāng)生料增大到一定程度后，由于物料未能充分反應(yīng)，爐溫反而下降。
　　應(yīng)該讓入窯生料流量與入分解爐煤粉流量之間維持一定比例關(guān)系，以便進行充分反應(yīng)；③增大回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速對爐溫影響大，沒有明確的關(guān)系。綜上分析，雖然影響分解爐溫度的因素很多，但喂煤滑差電機轉(zhuǎn)速是一個主要因素，而其它諸如生料滑差電機的轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速也對分解爐溫度有一定影響，但各因素之間存在耦合關(guān)系，它們作用也不是線性的，難以建立一個準確的數(shù)學(xué)模型來描述該過程，通過建立對象模型來實現(xiàn)對分解爐溫度的控制就非常困難，為此采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)來實現(xiàn)對爐溫的自動調(diào)節(jié)。
    3．2　基于直流調(diào)速器或是交流變頻器的算法
　　控制器的輸入變量為分解爐溫度偏差e和溫度偏差的變化ec，輸出變量為喂煤滑差電機車速增量Δn，并將回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速和生料滑差電機轉(zhuǎn)速作為干擾因素來處理。在整個溫控系統(tǒng)中，調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與算法是系統(tǒng)得以良好運行的關(guān)鍵，所以我們主要選用西門子公司或ABB公司進口直流調(diào)速器或交流無級變頻調(diào)速器�！　�
　　4 　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的實現(xiàn)　　
　　采用現(xiàn)場總線技術(shù)，各個節(jié)點完成回轉(zhuǎn)窯分解爐的溫度控制，將控制節(jié)點連接安置在現(xiàn)場，只需通過一根雙絞線就可完成現(xiàn)場各節(jié)點之間以及與上位機之間的信息通訊。各個節(jié)點，它們主要是傳感器輸入節(jié)點、控制器節(jié)點、執(zhí)行器節(jié)點、顯示節(jié)點。傳感器節(jié)點完成現(xiàn)場溫度值的網(wǎng)絡(luò)變量輸出；控制器具體實施調(diào)速系統(tǒng)的算法，并輸出修正的網(wǎng)絡(luò)變量；執(zhí)行器驅(qū)動電閥工作；顯示節(jié)點完成溫度設(shè)定值的輸出及當(dāng)前溫度的動態(tài)顯示。網(wǎng)絡(luò)變量的概念大大簡化了復(fù)雜應(yīng)用程序的設(shè)計，使節(jié)點程序的可利用性提高，節(jié)點間的虛擬連接關(guān)系得到加強，使其添加、移動、改變均方便易行，每個節(jié)點中的數(shù)據(jù)可與整個網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點共享；另外上位機通過網(wǎng)卡便可實現(xiàn)與所有現(xiàn)場節(jié)點的通訊，通過工控組態(tài)軟件（Wincc 或 Intouch）完成對整個系統(tǒng)的監(jiān)控并可嵌入一些高級控制功能。
　　5　結(jié)束語
　　在水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程中采用現(xiàn)場總線技術(shù)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，建立了 Lonworks智能節(jié)點的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度控制系統(tǒng)，分散的節(jié)點不僅有效地實現(xiàn)了模糊控制功能，而且系統(tǒng)的整體性得到提高；特別是采用模糊神經(jīng)控制等策略后，取得了良好的效果，爐溫基本穩(wěn)定在850℃左右，滿足了生產(chǎn)要求。對比采用PID控制等，控制效果非常明顯。
　　 分散智能控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是過程控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合，它代表了工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種方向。
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