1 前言

我厂的特种水泥生产工艺处于国内领先水平，但是由于自动化技术和装备较落后，生料和熟料的成分分析一直沿用传统的化学分析方法，定时取样，手工分析，配料仅根据CaCO3的滴定值，人工计算，人工下料。方法原始，时间滞后，不能及时精确地捐导生产，致使配料合格率较低.产品品级率不高，严重制约了生产的发展。

特种水泥配料原料主要由石灰石、铝矾土和部分返回熟料(晶种)组成。我们采用X荧光光谱分析技术，实现了各种物料成分的快速分析，建立了各种分析数据库：按照数学模型，编制了水泥配料专家系统软件：建立了光谱仪、配料微机和失重秤3者之间的联网，完成了分析数据的传送、配料的自动计算和失重秤下料量的自动控制，满足了特种水泥生产的要求，提高了特种水泥生产控制分析和过程控制的自动化水平。

2 系统设计原则

(1)系统安全、可靠、易于维护。

(2)软件界面友好，操作简单，适宜普通工作人员使用。

(3)充分利用原有设备资源，全部采用国产仪器，节省投资。

(4)开放式系统，易于扩充和修改。

(5)成分离线快速分析、配料在线控制。

3 生料、熟料成分的快速分析

成分分析使用国产FJ-2810G犁x荧光分析仪。仪器主要由x射线发生器、样品室、si-Li探测器、多道能谱仪、计算机数据处理系统和压片制样装置等构成。工作原理为样品被x射线照射。待测元素的原子激发后产生该元素的特征x射线，这些具有特征波长的射线被探测器接收，经光电转换和模数转换，信号由多道能谱仪处理.计算机根据能谱峰的位置和强度分析样品所含元素及含量。

该仪器经过在水泥化验室7个多月的运行使用，承担了普通水泥和特种水泥的生料、熟料及其它原料的成分分析任务.取代了原来的化学分析方法。仪器分析SiO2、A1203和CaO的标准偏差都在0.15~0.25之间：Fe203的在0.1左右：MgO的稍高，达到0.3左右；经过与化学分析对比，生料和熟料分析结果合格率分别在90%和93%以上。分析精度和准确性可以满足生产控制分析需要.同时提高了分析速度，减轻了工人劳动强度，降低了

分析成本。

4 水泥配料专家系统软件的开发

4.1 配料数学模型

特种水泥生产配料的数学公式之一为：

式中：caO，A1203，、SiO2、Ti02和MgO均为高铝生料或熟料中相应元素的百分含量。微机根据接收到的x荧光分析仪的分析数据.计算碱度系数Am。参考水泥技术人员的经验，预置一整定值(AmO)，通过比较，计算出要加物料的重量，传送到失重秤，实现自动控制下料量。高铝水泥生料碱度系数Am控制范围一般为0.870~0.910.熟料Am控制范围为0.920~0.960。

4.2程序原理框图

根据上述模型和控制机理，编制了采样、对比分析、调整发送和控制等程序，汇集成水泥配料专家系统软件。程序原理框图图l。

4.3软件功能

本软件用VB6语言编写，可直接运行于WIN95或WIN98环境中，界面友好，操作简单。为了便于用户操作.软件的全部功能按钮放于屏幕底部.用户用鼠标单击左键.便可实现相应的功能。分别为：输入标准值、接收数据、计算配比、调整配比、修改配比、发送配比和退出。

5 配料系统的建立和控制模式

5.1分析系统与配料系统的连接

首先在x荧光光谱仪上，建立了普通水泥、特种水泥生料和熟料等品种的分析数据库。由于x荧光光谱仪不仅用于自动配料，还承担其它分析任务，为使x荧光光谱仪和配料系统在各自不中断运行下，充分发挥各自的作用.选用WIN95的对等网，在双方微机上各安装一块网卡。配置了网络适配器。这样连接充分利用了WIN95的多任务功能，并且成本低，性能可靠，配料系统可以随时到x荧光分析仪的数据库中读取分析数据，而不用中断x荧光的正常分析工作。

配料微机与失重秤的连接，因为相距达300m左右，信号衰减较大.需进行远程通讯。我们采用远程通讯卡和四芯屏蔽电缆通过RS-232串口将二者相连。应用Vis-ual Basic6的串行通信控件MSCOMM，通过对其某些属性的设定和编程.实现了配料数据的自动传送。

5.2特种水泥分析配料系统的联网结构

特种水泥快速分析与自动配料联网结构图.如图2所示。

系统硬件由x荧光光谱仪、网卡、配料微机、远程通讯卡、球磨机和失重秤等组成。联网方式具有成本低.操作维护方便.效果好等特点。系统运行时，配料微机自动从x荧光分析读取有关分析数据，经运算处理后，

计算出新的配比，通过RS.232串口远程传至失重秤.失重秤按指令下料。

5 .3系统控制模式

本系统控制模式分为2种。

模式1：自动方式；

模式2：手动方式，配比由工艺员根据化验结果，手工调整。

两种模式可以随时切换。

5.4系统功能

(1)x荧光光谱成分分析数据的自动传送。

(2)自动计算，调整配比。

(3)给定下料量，自动发出指令卸料。

(4)系统能自动累计显示每路的时产量、班产量、日产量、月产量，年产量，可以随时查询和打印。

(5)在线控制与离线控制随意切换。

(6)显示堵塞情况，同时报警。

(7)具有双通讯功能，利用2Fs、3FS两个口，可以跟总控微机连接.也可以同时跟x荧光分析仪等分析仪器相连。

(8)可以将时产、总产量等生产信息远传到管理部门。

6 结束语

采用Visual Basic编写的WINDOWS下的串口通讯程序和水泥配料专家系统软件，界面友好、操作简单、功能齐全：FJ-2810G型x荧光光谱仪和失重秤联网后，实现了分析数据的自动传送.配料的自动计算和失重秤下料量的自动控制，提高了水泥生产物料成分分析和过程控制的自动化水平，特种水泥合格率由‘75%提高到86%，特种水泥625#品级率提高了10%.年经济效益可观。满足了水泥生产物料的控制分析和生产配料的需要。据在国内水泥同行调研，完全用国产设备实现水泥生产过程物料快速分析和在线自动配料.国内尚不多见。该系统可不受路数和磨机台数限制.适合失重秤、皮带秤、调速秤等设备的控制，可以在建材行业推广，也可以应用于氧化铝生产过程分析和配料系统.有较高的推广应用价值。