水泥行业已大多采用新型水泥干法工艺,它是连续性很强的工艺过程,并已实现了计算机系统的顺序和连锁控制,笔者认为新型干法工艺其安全等级是较高的。要进一步提高整体安全等级必须增强故障诊断环节;人机操作界面要便于故障的监测;对生产规模越大的生产线,如日产万吨熟料的生产线系统配置要提高冗余度,另外信息安全也必须高度关注,要特别增强煤磨车间的防爆安全等级,对于设置低温余热发电的企业,整体安全等级SIL要高于一般企业。
在自动化领域内现今纷纷出台了相应的标准产品,如Siemens的故障安全容错S7F/FH系统,Rockwell的Gruard PLC等,有的公司则配置专用的安全模块和相应的组态软件,并由被动的维护、诊断发展到预防性安全措施,与此相适应还出台了许多安全协议,如PROFIsafe、CIPsafety等。
四、控制系统由集中向分散化发展
智能化分布式I/O是将某一部分I/O组成一个有自治能力的节点,其本身带有处理器,独立完成某一部分的控制。由于组合在一个框架内,它可直接安装在现场,甚至空间十分有限的地方,但它同时又可链接到中央计算机,从而将控制系统从传统的三层结构简化为二层结构。许多有名的PLC厂商大都推出了分布式I/O,如Siemens的ET200系列,Rockwell的Flex ArmorI/O, Wago的WAGO-SPEED WAY 767等高速智能I/O。
智能化分布式I/O将使水泥生产线的系统配置可更趋扁平化,原设置的远程I/O场合,如矿山、预配料站等可用智能化分布式I/O替代,以节省I/O安装电缆和控制系统整体的开销。
五、无线通讯技术进一步渗透控制领域
无线通讯技术作为有线控制系统的补充,正方兴未艾地用于工业自动化系统中,也是工业自动化产品一个新增长点,运行于2.4GHz 1SM波段的跳频扩频(FHSS)无线传输技术具有优良的抗干扰性和高可靠性,无线局域网和无线网状网络扩大了无线传输的覆盖范围。无线通讯的数据安全性是人们所关心的,但可以通过加安全密码和加密密码等一系列措施来确保数据的安全传输。据悉HART基金会将在近期推出HART无线通讯新协议。
无线通讯技术现在汽车、石化、水处理等行业有较多应用,在水泥行业,有的大集团局部辅助流程也采用了无线技术,如冀东水泥集团在循环水泵站已采用了无线控制,浙江有些水泥厂采用无线控制装卸散装水泥船等,考虑到有些水泥厂占有的物理空间很大,有些工艺测量的位置难于安装,而有些工艺测量点环境十分恶劣,用传统的硬连线安装器件成本又过高,如果改用无线通讯能够节约能源,减少配线和维护费用。
在无线通讯领域内有许多供应商,如Siemens的SCALANCE W,它是无线局域网产品系列,可用于移动设备之间的通讯,也可实现移动设备与固定网络之间的通讯;菲尼克斯公司(Phoenix)的产品采用无线通讯技术有蓝牙,局域网和Trusted wireless(信托无线)等,也有许多中国公司在开发相应的产品。
六、人机界面更趋人性化
人机界面已全系列化,包括手持式、面板式、台式和PC机式。今后的人机界面已不仅仅局限于SCADA以及编程、监控和诊断等,在工业自动化领域,人机界面可以为操作和管理人员提供越来越多的信息,功能强大的模块化软件和多客户机/服务器结构,使人机界面成为企业实时生产信息以及商务垂直集成的统一的软件平台,它也是连通到外部世界的媒介。通过驱动器或OPC来驱动各种I/O模块,总之人机界面已演变为一个完整的系统。某水泥集团MES的运营,集团化管理的控制主要依靠是多种人机界面,通过OPC实现了集团内各个水泥生产线之间的信息交换,也实现了主控系统和各子控制系统的互连,如生料质量控制系统等。
七、变频器性能更加扩展
变频器的应用领域已从常规的风机、泵类等拓展到输送、喂料机械等,在行业应用面上也越来越广,因而其功能也进一步提升并多样化,一方面是全数字化、功能齐全、能够补偿负荷变化的自适应、调谐技术,特别是分布式具有通信、联网功能和集成PLC的高端变频器。另一方面是简易或专用的变频器以及机电一体化的变频器。就开展控制技术而言,DTC直接转矩控制、无传感器矢量控制是发展方向。目前速度响应约为2ms,电流响应能达到 0.1到0.5ms。速度调节的发展趋势是提高速度的控制精度,一般在闭环时,对应于全范围,调速比为1:100或更高时,速度控制精度高达0.05%。另外变频器性能在低速时的过载能力,稳定的、四象限运行能力以及一机驱动多台电机的负荷平衡等方面也有所增强。
在水泥行业为实施节能降耗,在风机、泵类、输送设备、喂料机械等已广泛应用,如何在低速时经受较大的过载转矩,提高中压变频器的性价比是对制造商提出的课题。Siemens公司推出罗宾康中压变频器作为中压变频器的首选方案将有助于性价比的提高。
除上述领域外,在自动化界特别引起关注的,还有射频识别技术(RFID)的突起,它促使机器视觉及其系统的迅速发展;和视觉系统连在一体的是运动控制系统,它更趋高度智能化,这对于有上百台驱动器的制造业,为提高生产效率,降低运行成本是极为有利的。另一热点是工业以太网的突破性发展,使工业控制的三层网络更能无缝连接,并能与IT世界相通。自动化技术的发展将使我们能尽快实现节能、环保、安全、高效这四大目标。