總線型智能柜在銅川冀東萬噸線智能工廠建設(shè)中的應(yīng)用

智能制造2025的背景下，水泥作為流程型制造企業(yè)，是我國(guó)智能工廠建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域，新型干法水泥生產(chǎn)線智能化應(yīng)用是高端裝備制造領(lǐng)域的研究課題和發(fā)展方向。電氣設(shè)備是保障水泥生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，而智能化電氣設(shè)備作為高端裝備智能制造的基石，在推動(dòng)水泥生產(chǎn)線節(jié)能降耗和智能化建設(shè)的作用日趨突出。金隅電氣（唐山）有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“金隅電氣”）近年來推出總線型智能柜（如圖1所示），通過統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)總線形式代替原控制盤柜硬線連接的方式，具有節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用、提高調(diào)試效率、降低故障風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)是控制層數(shù)字化盤柜平臺(tái)的建立并與智能工廠業(yè)務(wù)進(jìn)行無縫銜接。

圖1  金隅電氣總線型智能柜產(chǎn)品

金隅電氣總線型智能柜采用了以太網(wǎng)通訊，配合元器件數(shù)字化技術(shù)與DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，柜內(nèi)采用新型專有定位銷和雙孔網(wǎng)絡(luò)通道的通訊模塊，將通訊線與控制線通過專用通道進(jìn)行防干擾隔離，達(dá)到穩(wěn)定可靠的效果統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)總線介質(zhì)、多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及融合信息化的管理手段，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)備層馬達(dá)控制、MCC控制柜與DCS以及智能工廠建設(shè)各層級(jí)的靈活融入（如圖2所示）。2021年3月10日，金隅電氣委托中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心就總線型智能配電柜進(jìn)行查新調(diào)查，科技查新報(bào)告（如圖3所示）表明，金隅電氣研發(fā)的總線型智能配電柜目前國(guó)內(nèi)尚無成熟的技術(shù)，也無應(yīng)用案例，屬國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)。

圖2  科技查新報(bào)告

圖3  總線型智能柜網(wǎng)絡(luò)連接圖

金隅電氣總線型智能柜研制成功后，首次應(yīng)用于金隅銅川二代新型干法水泥萬噸線。銅川萬噸水泥生產(chǎn)線建設(shè)是金隅集團(tuán)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、加快智能化工廠轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐、持續(xù)釋放重組效應(yīng)的戰(zhàn)略舉措，著力打造國(guó)家級(jí)先進(jìn)制造、智能制造、綠色發(fā)展試點(diǎn)示范工程、金隅集團(tuán)協(xié)同發(fā)展的樣板工程。驗(yàn)證了DCS系統(tǒng)與總線型智能柜數(shù)據(jù)交互的穩(wěn)定性與可靠性。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，已申報(bào)專利3項(xiàng)，含發(fā)明專利1項(xiàng)，當(dāng)前已獲得專利授權(quán)1項(xiàng)（如圖4所示）。

圖4  專利

通過銅川二代水泥萬噸線應(yīng)用，總線型智能柜在安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試時(shí)間短、穩(wěn)定可靠等特有優(yōu)勢(shì)得到了驗(yàn)證。

現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用方面，項(xiàng)目共涉及14個(gè)電氣室230余面低壓柜，1200余控制回路。一是材料費(fèi)用分析，常規(guī)電氣柜每個(gè)回路需30-50米線纜，項(xiàng)目需約50000米控制線纜，而總線型智能柜每個(gè)回路平均約5米網(wǎng)線便能夠滿足要求，因此在線纜部署上節(jié)約材料及施工費(fèi)用約100萬元；二是從安裝效率分析，常規(guī)電氣柜到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，需對(duì)電氣柜到PLC柜之間的所有控制和通訊線纜進(jìn)行部署，而總線型智能柜僅需部署網(wǎng)線和光纖即可，大大提高了安裝效率，縮短電氣施工周期。

提高調(diào)試效率方面，常規(guī)電氣柜需到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)與DCS系統(tǒng)連接后，才能開展調(diào)試工作，預(yù)計(jì)需要30天；而總線型智能柜可以在出廠之前就完成了大部分配置工作，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后只需進(jìn)行約5-7天簡(jiǎn)單的調(diào)試便能達(dá)到聯(lián)動(dòng)條件，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，為整個(gè)項(xiàng)目的投產(chǎn)贏取寶貴的時(shí)間。

降低故障風(fēng)險(xiǎn)方面，萬噸線常規(guī)電氣柜所涉及控制點(diǎn)約12000個(gè)，每個(gè)硬線連接點(diǎn)都是故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)排查難度大，相比之下，總線型智能柜連接點(diǎn)減少到約6000個(gè)，大大降低了故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并能夠有效提高故障排查的效率。金隅電氣總線型智能柜技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為水泥行業(yè)智能工廠的建設(shè)提供了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、電能計(jì)量、過程控制儀表參數(shù)及儀表設(shè)備狀態(tài)等可靠穩(wěn)定的元數(shù)據(jù)信息，為水泥行業(yè)智能工廠建設(shè)提供控制層數(shù)據(jù)支撐。

在當(dāng)前行業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之際，主動(dòng)地推動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代，積極推進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新與環(huán)保升級(jí)轉(zhuǎn)型，對(duì)于提升水泥企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的宏偉藍(lán)圖，具有不可估量的戰(zhàn)略意義和實(shí)際效用。

為此，中國(guó)水泥網(wǎng)將于6月13-14日，在江蘇南京舉辦“第十一屆中國(guó)水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會(huì)——《暨裝備更新論壇》”。本論壇將集聚政府主管領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)技術(shù)專家、科研單位、高等院校、水泥企業(yè)及裝備供應(yīng)商等各方力量，共同探討和解析水泥行業(yè)設(shè)備更新與綠色升級(jí)的實(shí)踐路徑，推動(dòng)行業(yè)向更高能效、更綠色環(huán)保的未來邁進(jìn)。