我国是水泥生产大国，最近几年连续呈现出供需两旺的高速增长势头，为国民经济持续、快速发展做出了重要贡献。国家经贸委在行业十五规划中提出“生产设备趋向大型化，生产过程向自动化和智能化发展，注重规模效益和节能降耗”将成为水泥行业国际发展趋势。
优秀的自动控制系统对于水泥行业的发展至关重要，以和利时公司HOLLiAS LK系列PLC为主的水泥熟料生产控制系统，实现了对水泥厂工艺过程及生产设备的监测与自动控制。该系统性能稳定、功能齐全、性价比高、扩展灵活，大大提高了水泥生产效率和稳定性。
工艺简介
水泥生产的工艺过程，通常可以简要地概括为“两磨一烧”，即首先将原料粉磨成生料，然后经过煅烧形成熟料，再将熟料粉磨成水泥。
原料粉磨：砂岩库、石灰石库、钢渣库、粉煤灰库中物料经过定比配料系统混合成原料粉，传送系统将原料粉传送进生料磨机进行生料制备，制备好的生料进均化库。
熟料煅烧：均化库里的生料通过定量给料机将生料送进预热器预热后进回转窑系统煅烧成熟料。
水泥粉磨：即将熟料加入适量石膏、混合材或添加剂共同磨细为水泥。
系统设计
根据水泥生产的工艺要求及现场情况，整个系统由2台监控计算机、1个工程师站和4个现场控制站组成。全厂控制系统的主干网络采用100M环形工业以太网。
监控计算机
主要功能是动态控制流程图、动态趋势图；设备起停及控制回路操作、参数修改；实时报警及打印；报表、历史数据记录、显示和打印等。它通过计算机屏幕将组态的信息以文本、画面、报警等多种形式呈现给管理人员。操作员可通过键盘和鼠标器作为输入端完成生产线的控制，进行各种组态以及控制参数的设定、画面的调用、设备的启动和停止操作等。
现场控制站
主要控制功能是：顺序控制、模拟控制、逻辑控制、I/O监视。全厂4个LK PLC现场控制站分布在生料磨、窑尾、窑头和水泥磨控制室内，所有过程站及PROFIBUS-DP从站的过程控制信息由工业以太网送往中控室，在中控室实现对生产过程的模拟控制和逻辑控制。
图1 系统网络结构图
工艺流程控制
根据水泥生产的工艺流程，控制系统可以分为以下几个相对独立且相互联系的部分，各部分控制功能如下：
1.生料粉磨
生料配料调速皮带秤定量给料的自动控制。
生料磨机负荷与产量的闭环自动控制。
生料磨机出口风温与入口冷热风阀的闭环自动控制。
各分组设备的解/联锁启停控制及保护。
2.烧成窑尾
生料均化库定时充气和卸料自动控制。
料称重仓重量与均化库底卸料的闭环自动控制。
增湿塔出口温度与喷水量（或回水量）的闭环自动控制。
窑尾预热器的自动定时吹堵和堵料预报警。
分解炉出口温度与窑尾给煤量的闭环自动控制。
各分组设备的解/联锁启停控制及保护。
3.烧成窑头
窑头罩压力与窑头排风机转速（或排风阀开度）的闭环自动控制。
篦冷机一室篦下压力与篦速的闭环自动控制。
篦冷机灰斗卸料的手自动控制。
各分组设备的解/联锁启停控制及保护。
4.水泥粉磨
水泥配料调速皮带秤定量给料的自动控制
水泥磨机负荷（球磨机）与产量的闭环自动控制。
辊压机的启停控制及保护。
各分组设备的解/联锁启停控制及保护。
各稀油站的启停控制及保护。
系统特点
1.顺序控制与过程控制相结合
水泥生产工艺设备单机容量大、生产连续性强、对快速性和协调性要求高，同时又有很多的模拟量处理和回路的PID调节。LK大型PLC充分融合了PLC和DCS的特点，完全能满足顺序控制和过程控制的要求。相比DCS系统，具有更高的性价比。
2.系统采用冗余结构，安全性高
系统采用操作员站（服务器）冗余、网络冗余（所有的通讯网络均为冗余的100M的光纤网）、现场控制站的CPU冗余以及电源冗余的冗余结构设计，大大地提高了系统的安全性。
3.抗干扰能力强
水泥厂大量应用变频器等强干扰源。LK大型PLC内部电路实现了良好的电磁屏蔽。同时输入输出通道采用了通道隔离、数模隔离、光电隔离等措施，有效地保证了系统的可靠运行。
4.开放的系统
水泥生产现场设备种类繁多，各设备供应商所提供的通信协议也千差万别，LK大型PLC采用了目前应用最广泛和开放性最好的工业以太网、PROFIBUS-DP总线网络，系统软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供丰富的API编程接口，另外系统还支持Modbus/TCP协议、Modbus RTU协议、自由口协议等多种接口形式，可以十分方便地进行系统扩展。
