針對水泥熟料生產裝置復雜的控制難題采用傳統控制方法無法實現或無法穩定實現自動控制的狀況，《卡斯特水泥生產裝置先進控制系統》，采用多變量預估、無模型自適應等先進控制技術，針對傳統復雜控制難題而開發的一種新型智能控制軟件產品；該系統簡單易用卻包含了抗滯后、多變量、非線性等豐富的特殊控制功能，不僅能夠滿足水泥熟料生產復雜的自動控制需求，而且具有廣泛的適用性，為水泥生產企業向智能工廠和智慧化生產轉變提供了強有力的工具。

該產品依據系統工程的設計思想，以尋求整個水泥生產裝置平穩運行為核心目標，包含了用于控制水泥熟料生產中的燒成（包括分解爐、篦冷機）、原料磨、煤磨和水泥磨等多個子系統及余熱發電子系統。本項目有效抑制了生料組分、煤質等隨機變化因素對水泥生產過程的擾動，實現了水泥熟料生產裝置的均質穩定。從而達到穩定產品質量，降低能源消耗，穩定和延長了設備使用壽命。

 系統構成

卡斯特水泥生產裝置先進控制軟件是一套基于Windows運行環境的軟件產品，運行時需要安裝NI LabView RT 環境，可安裝在PC、嵌入式PC機中構成先進控制站，應用通用的通信協議和接口與循環流化床鍋爐控制系統DCS（PLC）建立數據連接和共享。

其主要通訊連接方式有：

支持OPC Client功能基礎上的OPC通訊

支持主流HMI軟件的API通訊功能，連接HMI軟件的實時數據庫

支持DDE通訊

支持現場總線連接

ControlNet

Profibus DP

工業以太網

MODBUS RTU

MODBUS TCP

基本功能塊

包括六個功能模塊，構成多入多出的整體控制系統，實施綜合解耦和統一調度，完成與循環流化床鍋爐燃燒相關的全部控制功能：

分解爐燃燒控制模塊

回轉窯燃燒控制模塊

篦冷機冷卻控制模塊

原料磨運行控制模塊

煤粉磨運行控制模塊

  水泥磨運行控制模塊

先進控制軟件的特點

安裝調試周期短，系統維護簡單，操作方便。包含了抗滯后、多變量、非線性等豐富的特殊控制功能，可抵御水泥生產過程突然出現的大擾動，可作為無人執守先控站與PLC/DCS系統實現連接，確保系統自動投運率高并可長期穩定運行。

應用案例1

1、某用戶在投運先進控制系統后，平均生料喂料量從 380 t/h 增加到390 t/h，增產幅度達到2.5%以上。游離鈣與能耗

據《國際水泥評論》（International Cement Review，8/1989，P55）報導：游離氧化鈣每降低0.1%，每公斤熟料就要增加熱耗58.5 kJ（14 kcal），相當于每噸熟料增加煤耗2Kg標煤，用此種熟料磨制水泥時，水泥磨的系統電耗就要增加0.5%，相當于每噸水泥增加0.2 度電耗，特別是當游離氧化鈣低于0.5%以下時。

應用案例2

（1）在保證熟料質量的前提下提高了游離鈣的平均值先控系統運行能夠將游離鈣平均值從手動的 0.88%提高到1.00%，提升幅度為0.12%，從理化的機理上降低了能耗，對于5000 t/d 生產線，年節約標準煤超過3600 噸，降低電耗48 萬度以上。

（2）游離鈣數值的變化區間縮小穩定性提高游離鈣數值分布更集中在平均值的附近，從手動 0.31-4.01%減小到0.18-3.01%，標準偏差從手動0.53%縮小到0.41%；

（3）提高了游離鈣的合格率，降低廢品率由于提高了裝置整體熱工制度的均質穩定性，使游離鈣指標波動幅度更小，處于合格區間的產品率更高，特別是大幅度減少<0.5%區間和>2.0%區間的極端廢品率，合格率從手動的78.87%提高到85.25%，大于2%的廢品率從手動的4.54%減小到2.41%，大于3%的廢品率更是從手動的1.42%減小到0.14%，而小于0.5%的廢品率從手動的13.8%減小到4.3%，總體游離鈣合格率實際提高了6.38%。穩定和提高熟料平均強度，提高混合材添加量應用先控系統使熟料質量穩定且強度波動范圍縮小，根據木桶原理，意味著在水泥生產中等量的熟料可添加更多的混合材，從而相應增加了水泥產量，降低了水泥的單位能耗。

應用案例3

某用戶生產425 水泥，通過應用先控系統提高了熟料的平均強度指標，其熟料強度每提高0.7MPa 便可以增加1%的混合材，相應減少了水泥中熟料的比例。意味著等量的水泥熟料可以生產更多的同等質量的水泥，即同樣的水泥熟料產能可以多生產1%的合格水泥產品。遵守環保排放標準，降低環保運行成本氨水的消耗是脫硝裝置運行成本的關鍵參數。應用先控系統使脫硝裝置能夠保持對熟料生產線操作協調同步，避免過量加氨或加氨不足增大超標排放，從而節約了氨水消耗，降低了脫硝成本。

應用案例4

某用戶生產規模為 5900t/d，目前噸熟料的脫硝成本為4.5 元，通過先控可降低15%以上的氨水消耗量，年節約脫硝成本超過100 萬元。提高生產線設備運行水平

（1）改善裝置全流程的均質穩定性，系統工藝參數、質量變量更平穩，參數的波動大幅度減小，系統調整更靈活有效；

（2）設備運行更均衡，能夠維持生產線穩產高產能力；

（3）各班次間操作運行水平更均衡，生產運行對人工操作的依賴性更低，降低了操作人員的操作強度，使其有更多精力關注生產工藝和設備的運行工況；

（3）設備運行更平穩，消除野蠻操作的熱沖擊影響，有利于維持窯皮穩定，減少結皮，有效延長設備的運行周期，降低裝置維護成本；

（4）建立工藝優化控制平臺，便于根據原、燃料和設備現狀尋求更優化的生產配方、工藝參數等。