总线型智能柜在铜川冀东万吨线智能工厂建设中的应用

智能制造2025的背景下，水泥作为流程型制造企业，是我国智能工厂建设的重点领域，新型干法水泥生产线智能化应用是高端装备制造领域的研究课题和发展方向。电气设备是保障水泥生产线稳定运行的关键，而智能化电气设备作为高端装备智能制造的基石，在推动水泥生产线节能降耗和智能化建设的作用日趋突出。金隅电气（唐山）有限责任公司（简称“金隅电气”）近年来推出总线型智能柜（如图1所示），通过统一的工业以太网总线形式代替原控制盘柜硬线连接的方式，具有节省现场安装费用、提高调试效率、降低故障风险的特点，实现水泥企业是控制层数字化盘柜平台的建立并与智能工厂业务进行无缝衔接。

图1  金隅电气总线型智能柜产品

金隅电气总线型智能柜采用了以太网通讯，配合元器件数字化技术与DCS控制系统进行通讯，柜内采用新型专有定位销和双孔网络通道的通讯模块，将通讯线与控制线通过专用通道进行防干扰隔离，达到稳定可靠的效果统一的网络总线介质、多样的拓扑结构以及融合信息化的管理手段，实现传统设备层马达控制、MCC控制柜与DCS以及智能工厂建设各层级的灵活融入（如图2所示）。2021年3月10日，金隅电气委托中国科学院文献情报中心就总线型智能配电柜进行查新调查，科技查新报告（如图3所示）表明，金隅电气研发的总线型智能配电柜目前国内尚无成熟的技术，也无应用案例，属国内先进技术。

图2  科技查新报告

图3  总线型智能柜网络连接图

金隅电气总线型智能柜研制成功后，首次应用于金隅铜川二代新型干法水泥万吨线。铜川万吨水泥生产线建设是金隅集团优化产业布局、加快智能化工厂转型升级步伐、持续释放重组效应的战略举措，着力打造国家级先进制造、智能制造、绿色发展试点示范工程、金隅集团协同发展的样板工程。验证了DCS系统与总线型智能柜数据交互的稳定性与可靠性。在项目执行过程中，已申报专利3项，含发明专利1项，当前已获得专利授权1项（如图4所示）。

图4  专利

通过铜川二代水泥万吨线应用，总线型智能柜在安装简便、调试时间短、稳定可靠等特有优势得到了验证。

现场安装费用方面，项目共涉及14个电气室230余面低压柜，1200余控制回路。一是材料费用分析，常规电气柜每个回路需30-50米线缆，项目需约50000米控制线缆，而总线型智能柜每个回路平均约5米网线便能够满足要求，因此在线缆部署上节约材料及施工费用约100万元；二是从安装效率分析，常规电气柜到达现场后，需对电气柜到PLC柜之间的所有控制和通讯线缆进行部署，而总线型智能柜仅需部署网线和光纤即可，大大提高了安装效率，缩短电气施工周期。

提高调试效率方面，常规电气柜需到达现场与DCS系统连接后，才能开展调试工作，预计需要30天；而总线型智能柜可以在出厂之前就完成了大部分配置工作，到达现场后只需进行约5-7天简单的调试便能达到联动条件，减少现场调试时间，为整个项目的投产赢取宝贵的时间。

降低故障风险方面，万吨线常规电气柜所涉及控制点约12000个，每个硬线连接点都是故障风险点，当控制系统出现故障时排查难度大，相比之下，总线型智能柜连接点减少到约6000个，大大降低了故障发生的风险，并能够有效提高故障排查的效率。金隅电气总线型智能柜技术先进，运行稳定可靠，为水泥行业智能工厂的建设提供了设备运转、电能计量、过程控制仪表参数及仪表设备状态等可靠稳定的元数据信息，为水泥行业智能工厂建设提供控制层数据支撑。

在当前行业面临严峻挑战之际，主动地推动大规模生产设备更新换代，积极推进水泥产业的节能技术创新与环保升级转型，对于提升水泥企业核心竞争力，实现行业可持续发展的宏伟蓝图，具有不可估量的战略意义和实际效用。

为此，中国水泥网将于6月13-14日，在江苏南京举办“第十一届中国水泥节能环保技术交流大会——《暨装备更新论坛》”。本论坛将集聚政府主管领导、行业技术专家、科研单位、高等院校、水泥企业及装备供应商等各方力量，共同探讨和解析水泥行业设备更新与绿色升级的实践路径，推动行业向更高能效、更绿色环保的未来迈进。