AI融合水泥工業(yè)，構(gòu)筑新一代智能過程控制系統(tǒng)（IPC）

在國家智能制造戰(zhàn)略和建材工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動之下，水泥企業(yè)在智能控制方面快速布局和推廣應用，爭相打造智能制造行業(yè)標桿。  

針對水泥行業(yè)整體生產(chǎn)制造成本分析，水泥行業(yè)能耗成本占水泥生產(chǎn)制造成本50%以上，智能專家系統(tǒng)給企業(yè)帶來的效益價值非常大，穩(wěn)定的專家優(yōu)化系統(tǒng)能夠通過比人工操作、PID控制更先進的手段，適應多變量、非線性、大時滯的水泥生產(chǎn)特性，全智能控制，進一步穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，延長設備全生命周期，為企業(yè)挖掘邊際效益，助推產(chǎn)業(yè)升級為企業(yè)帶來非?？捎^的收益。  

新一代智能過程控制系統(tǒng)（IPC）  

新一代智能過程控制系統(tǒng)（IPC）是將傳統(tǒng)APC技術和智能控制深度融合，貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、控制等各個環(huán)節(jié)，她以神經(jīng)網(wǎng)絡為基準，工業(yè)大腦為核心，蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為媒介，實現(xiàn)多變量模型預測技術、反饋校正技術和滾動優(yōu)化技術，通過大數(shù)據(jù)分析和決策，集成多種控制策略，對不同工況針對性控制，實現(xiàn)水泥的全流程智能控制；減少人工干預，同時達到節(jié)能、降耗、提產(chǎn)、提質(zhì)的目標。  

圖：新一代智能過程控制系統(tǒng)（IPC）整體架構(gòu)  

●核心功能●  

新一代智能過程控制系統(tǒng)（IPC），她比傳統(tǒng)的DCS和APC系統(tǒng)更靈活，更智能，具有如下突出功能：  

1)大數(shù)據(jù)集成中心  

大數(shù)據(jù)集成中心是由云計算、機器智能、數(shù)據(jù)驅(qū)動和專家經(jīng)驗組成，她具有靈活擴展分析能力；建立完整數(shù)據(jù)倉庫、深度挖掘數(shù)據(jù)價值；開放式接口；利用智能算法、算法破解和專家知識庫等功能驅(qū)動水泥工藝流程的全自動駕駛。  

2)神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊控制  

用于數(shù)據(jù)建模、自動調(diào)整和預測能力并且結(jié)合逆向差分不可測擾動抑制技術，抑制干擾因素對整個系統(tǒng)的影響，用于控制過程的各種決策和各種原因分析。  

3)軟儀表測量  

通過數(shù)據(jù)處理，采用模型算法，經(jīng)實驗數(shù)據(jù)反復校正，獲得不可測量參數(shù)的在線顯示。  

4)模型自適應功能  

模型控制和模糊邏輯相結(jié)合，自適應水泥不同工況的變化，自動調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程。  

5)大容量數(shù)據(jù)庫  

海量數(shù)據(jù)存儲功能，高倍數(shù)據(jù)壓縮，多功能數(shù)據(jù)空間以及無限制數(shù)據(jù)接口功能。  

6)數(shù)字化工廠  

3D設計、仿真模擬技術構(gòu)建虛擬工廠和數(shù)字化移交技術。  

●特點●  

1）通過機理建模、互聯(lián)網(wǎng)技術進行全自動駕駛  

智能專家系統(tǒng)在現(xiàn)有DCS系統(tǒng)的基礎上，增加一套智能過程控制系統(tǒng)，通過對DCS上傳數(shù)據(jù)的進行分析、優(yōu)化，并結(jié)合工業(yè)大腦和大數(shù)據(jù)分析功能把最佳決策及時反饋給DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)更精準、更智能控制，對被控裝置進行全自動操控，最終實現(xiàn)水泥企業(yè)的全自動駕駛艙。  

圖：技術架構(gòu)  

2）針對水泥“兩磨一燒”控制策略，形成多樣化的控制單元模塊  

針對水泥工廠的“兩磨一燒”原則，合理調(diào)整風、料、煤的比例控制，制定不同的控制器分項模塊，包含分解爐控制器、篦冷機控制器、風量平衡控制器、煤磨控制器、脫硝控制器、余熱發(fā)電控制器、生料磨控制器和水泥磨控制器；并基于異常工況判定機理，自動告警，并按照報警級別自動智能反饋給中控操作人員，實現(xiàn)異常過程快速響應，滿足現(xiàn)場智能化控制需求，水泥產(chǎn)品子模塊功能如下圖所示：  

圖：智能專家系統(tǒng)產(chǎn)品模塊  

3）集成多種控制策略，實現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)化和故障預警  

以人工智能算法模型為主要手段，對不同工況針對性控制，實現(xiàn)石灰石破碎、原料處理、原料粉磨、熟料燒成、水泥粉磨、成品出廠的全流程智能控制；實現(xiàn)工藝評估和仿真，對工藝持續(xù)優(yōu)化，減少人工干預。  

通過設備故障分析、預警提示和預測控制模塊，減少異常停工時間、對設備的預防性維保，連續(xù)提高生產(chǎn)周期，節(jié)約人力成本。  

4）通過大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)自動尋優(yōu)，節(jié)能降耗  

通過海量數(shù)據(jù)進行分析、對比以及結(jié)合同類型生產(chǎn)線進行對標，給出最優(yōu)控制數(shù)值，自動標定測量和執(zhí)行單元模塊，穩(wěn)定操作、卡邊控制、自動修復工藝缺陷和工藝模型參數(shù)錯配情況，自動尋找生產(chǎn)過程最優(yōu)的參數(shù)控制，達到節(jié)能降耗的目的。  

基于AI人工智能的專家系統(tǒng)原理如下：  

圖：智能專家系統(tǒng)特性  

●實施效果●  

智能專家系統(tǒng)通過部署實施，階躍測試、模型不斷診斷優(yōu)化調(diào)試，投用前后對比得出，投用后控制參數(shù)穩(wěn)定性有大幅的提升，控制周期縮短，圖形在設定點上下收斂，投用效果對比分析如下：  

圖：系統(tǒng)投用前后效果比較  

●價值分析●  

?關鍵參數(shù)變量（分解爐溫度、篦冷機篦下壓力、窯頭負壓、煙囪出口NOX含量等）標準偏差降低  

?系統(tǒng)在線運行率達95%以上  

?降低操作工勞動強度，提高三班操作的統(tǒng)一性  

?延長耐火磚的使用壽命  

?提高主要設備的使用年限和降低故障率  

?穩(wěn)定工況，提高生產(chǎn)效率，及時指導操作和管理  

?提升熟料強度  

?提高余熱發(fā)電量  

?提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量  

?煤耗和電耗成本降低。  

朗坤智慧依托20多年的工業(yè)基因、自主研發(fā)的平臺架構(gòu)以及水泥行業(yè)的應用積淀，全面打造水泥行業(yè)智能工廠整體解決方案，幫助水泥企業(yè)實現(xiàn)技術、功能、數(shù)據(jù)、模式、業(yè)務、管理的整合及統(tǒng)一，確保企業(yè)內(nèi)部資源充分共享，實現(xiàn)資源和性能的最佳配比，助力水泥工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。