炉窑监控管理系统论文

摘要：我国建筑陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较高，但与智能制造的标准相比，仍显偏低。在智能制造发展的大背景下，建筑陶瓷企业要在依托大数据重构建筑陶瓷产业价值链的过程当中，将供应链、销售端和制造环节相统一，降低企业的生产运营成本，提高企业的竞争力和抗风险能力。下面是小编整理的《炉窑监控管理系统论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

炉窑监控管理系统论文 篇1：

对陶瓷工业生产节能减排的思考

摘 要：陶瓷行业是一个资源型、高耗能产业，陶瓷行业要获得可持续发展必须在节能减排这个环节上做好文章。本文简要分析了目前我国陶瓷工业能耗的现状及国内外所开展的相关节能技术。

关键词：陶瓷工业;节能减排;新工艺;循环再利用

1 引 言

随着“十一五”节能专项规划的出台，国家对高能耗、高排放产业的改革势在必行。众所周知，我国陶瓷产业为高投入、高能耗、高污染、低产出的“三高一低”的传统产业，必然会成为改革的重点。因此，节能减排成为每个陶瓷企业都必须严肃面对及思考的问题。

2 陶瓷工业能耗现状

中国建筑卫生陶瓷的产量已连续十五年位居世界第一，而日用瓷和工艺美术瓷则连续三十年位居世界第一。2007年陶瓷砖年产量是52亿m2，约占世界总产量的60%，消耗能源3100万t标准煤和约1.2亿吨陶瓷原料;而卫生瓷产量高达1.2亿件，消耗了约140万t标准煤和160万吨陶瓷原料;此外，还生产了约200亿件日用瓷和陈设艺术瓷，约消耗了200万t标准煤和240万t陶瓷原料。我国陶瓷行业的成就无疑是巨大的，但我国是一个能源和资源相对贫乏的国家，陶瓷行业是一个高能耗行业，从原料的制备到制品的烧成等各工序，燃料、电力等能源成本占整个陶瓷生产成本的23%～40%，因此，实现节能减排可促进企业良性发展，也是陶瓷工业的内在要求。

3节能减排的措施

3.1陶瓷原料使用的节能减排

3.1.1实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产

实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产，可充分利用资源、节省能源。具有以下优点：

(1) 系统化、专业化生产提高了原料的有效利用率、扩大了原料的来源，并能提高原料化学组成的稳定性，保证产品的质量;

(2) 减少了原料车间的重复性建设，将分散性、简单性和间歇性加工提升为连续、集中专业原料处理，提高了设备的有效利用率;

(3) 减少了工厂原料的储备，节约场地投资及减少城市粉尘、噪音污染等。

3.1.2 积极开发低温快烧原料

在陶瓷生产中，烧成温度越高，能耗就越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10%以上、烧成时间缩短10%、产量增加10%、热耗降低4%。由此可见，降低陶瓷产品的烧成温度对于节能具有十分重要的意义。低温烧成的陶瓷产品，其关键在于开发与利用低温陶瓷原料，以保证实现低温快烧的生产工艺。广东佛山某厂通过添加低品质原料，使抛光砖的烧成温度降低到980℃，烧成能耗降低了28%左右。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成原料的有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母、叶蜡石、珍珠岩、透闪石、锂云母、钙长石、透闪岩、高云母、叶腊石等。

3.2陶瓷生产新工艺的开发及应用

3.2.1大型连续式球磨机和助磨剂的应用和推广

球磨机在陶瓷行业被大量使用，是物料粉碎不可缺少的重要生产设备之一。球磨机一般功率都较大，工作效率又很低，因而成为陶瓷行业最大的耗电设备之一。根据有关报道，球磨机用电要占到整体生产线用电的45%，占原料加工用电的85%，合占总成本的8%~10%，因此开展球磨机节能对陶瓷企业来说意义巨大。

研究表明，尽量采用大吨位球磨机并采用变频器控制有利于节能，通过变频器调速，找出球磨机的最佳工作转速以提高球磨机的研磨效率，可以节省电耗10%~30%，与间歇式球磨机相比，采用连续式、大吨位球磨机进行细磨，产量可提高10倍以上，比间歇式球磨机节省能耗15%~30%，并易制成浓浆，可为后工序的喷雾干燥过程节约大量能量。以全国年产16亿m2墙地砖、日用陶瓷100亿件、卫生陶瓷5500万件计算，如全部采用连续式球磨机，每年可节电25亿kW•h。另外，球磨机的内衬采用橡胶衬，既可以减小球磨机的负荷，又增加了球磨机的有效容积，产量可以提高40%，单位产品电耗降低20%以上。为了提高球磨机的效率，还可以根据工艺配方不同向泥浆中加入适量的助磨剂、减水剂以及制定合理的料、球、水的比例。球磨时，采用氧化铝球，既可缩短球磨时间，又可节电35%左右。

3.2.2 干法造粒工艺及相应设备的研究及开发

由于干法制粉可以免去球磨加工(采用其他干式粉碎)、喷雾干燥等工序，因此可以节省大量的能源和劳动力，从节能减排角度上讲，确实具有非常大的发展前景， 完全符合行业未来的发展需求。干法造粒技术早在上世纪八、九十年代已经进行了大量的研究工作，但到目前为止，在干法造粒工艺上，国内外尚未有一家企业有成功的案例，国内大多数超细粉体制备设备都是依靠国外进口或仿制，缺乏自主创新。主要表现在工艺不连续、单机产量小、能耗高、粒度分布不均匀等方面，对粉体的后加工研究很少，特别是在陶瓷行业，至今仍然沿用球磨工艺，球磨所产生粉体的粒度粗，生产过程不连续，能耗高、污染大，如何使用新技术、新装置对这一传统产业实施升级改造，显得尤为重要。干法造粒有着很好的发展前景，但技术难度也非常大，光靠某个陶瓷企业进行技术改造很难突破目前的技术难题，必需依靠更多的行业科研机构、设备制造商的共同参与，才能将这干法造粒工艺真正推向产业化。

3.3发展循环经济实现节能减排

3.3.1 陶瓷废弃物的再利用

我国生产陶瓷的历史悠久，用传统原料生产陶瓷的技术十分成熟。据统计，每年陶瓷行业消耗的矿物原料超过1.2亿t，不少地方的陶瓷原料已近枯竭，形势的发展要求开发一些新的陶瓷原料资源，综合利用一些低品质原料及工业废渣。据统计，全国陶瓷废料的年生成量在1000万t左右，陶瓷废料堆积不但挤占土地，而且影响空气质量。研究人员利用这些陶瓷废弃物开发了多种产品，如利用陶瓷废料当骨料制备透水砖;利用陶瓷抛光砖废料来生产免烧陶粒和轻质保温陶瓷砖;以陶瓷废料为主要原料，辅以水泥和高强粘结剂以制备免烧型广场道路砖;利用陶瓷废料生产的陶粒具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性、保温、隔热、隔音、隔潮等功能特点，可以作为轻骨料制备混凝土和墙体保温板，这些措施的采用既能保护环境，实现资源的循环利用，又能达到节能减排的目的，一举两得。

3.3.2 余热回收循环利用

近几年来，由于能源价格不断上涨，国内陶瓷企业迫于成本的压力，不断寻求节约能源的新途径，国家政策也不断鼓励节能产品的开发。窑炉的热效率总体来说还是相当低的，据测算，窑炉总热能的60%以烟气和热风的形式排入大气，这些烟气和热风不仅带走了热能，也污染了空气，如果将这60%的热能回收其中的60%，也就是回收窑炉总热耗的36%，其量是相当可观的。例如在冷却带设计换热器来预热助燃空气，可以较大提高窑炉本身的热效率。对烟气余热利用也是节能的重要方面，对间歇窑更为重要，可以借助冶金行业的经验和成熟技术，设计建造新型陶瓷间歇窑。余热利用在国外颇受重视，在陶瓷工业中被视为主要的节能环节。余热利用较先进的国家如英国、日本、德国，普遍在窑炉上安装附加余热利用装置，进行余热的再回收利用。对于排烟废热的利用，也可采用换热器进行能量收集并输送到所需场所，其综合节能的效果使热效率利用达到80%～90%。利用蓄热式燃烧技术将明焰隧道窑的余热用于预热空气以供助燃， 不但可改善燃料燃烧，提高燃烧温度，而且可降低燃耗7%左右，还可以把窑炉的余热送到喷雾塔作为干燥热源，减少热风炉的燃耗，节能降耗。

3.4提高生产自动化及管理水平

采用自动控制技术是目前国外普遍采用的有效节能方法，它主要用于对窑炉的自动控制，使窑炉的调节控制更加精确，对节省能源、稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利，同时还为窑炉烧成的最优化提供了可靠的数据。实践证明，采用微机控制系统，能够自动调节窑内工况，自动控制燃烧过剩空气系数，使窑内燃烧始终处于最佳状态，减少燃料的不完全燃烧，减少废气带走的热量;降低窑内温差，缩短烧成时间，提高产量和质量，降低能耗。计算表明，在排出烟气中每增加可燃成分1%，则燃料损失要增加3%。如果能够采用微机自动控制或仪表-微机控制系统，则可节能5%～10%。

另外，陶瓷工业生产管理信息化水平相对冶金行业落后很多，如果通过改进监控和优化运行手段，提高陶瓷企业的生产自动化水平和管理现代化水平，可以推动陶瓷企业的节能减排进程。例如，通过对排烟、粉尘排放的监测，及时进行运行调整;通过对窑炉等大型设备自动化控制的手段，随运行工况的变化不断进行调节，使它们始终稳定地运行在最佳工况上;建立完整的信息管理系统，通过信息化管理随时了解全厂的运行状况，获取详细的运行数据，为技术创新提供宝贵材料。

4 结 语

陶瓷工业节能减排任务艰巨，只有靠全体科技工作者和全体生产、管理人员不断创新，既要发挥自主科技创新，又要借鉴国内外、行业内外的新技术与成功经验，多快好省地达到节能减排目标。

参考文献

[1] 胡国林.对陶瓷工业节能减排的思考[J].中国陶瓷工业，2009，16(2)：24-26.

[2] 冼志勇.陶瓷行业应对节能减排的措施[J].佛山陶瓷，2009,6:13-16.

[3] 曾令可.陶瓷工业能耗的现状及节能技术措施[J].陶瓷学报，2006,27(1)：109-115.

[4] 高富强.陶瓷行业的低碳技术[J].材料研究与应用，2010,4(4)：600-604.

[5] 柯亮.浅谈陶瓷企业节能措施[J].佛山陶瓷，2010,20(9)：4-9.

[6] 俞康泰.陶瓷工业节能、减排中值得关注的几个课题[J].陶瓷科学与艺术，2009,5:4-6.

作者：傅莉 张儒

炉窑监控管理系统论文 篇2：

建筑陶瓷智能制造关键技术研究及应用

摘 要：我国建筑陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较高，但与智能制造的标准相比，仍显偏低。在智能制造发展的大背景下，建筑陶瓷企业要在依托大数据重构建筑陶瓷产业价值链的过程当中，将供应链、销售端和制造环节相统一，降低企业的生产运营成本，提高企业的竞争力和抗风险能力。本文通过对建筑陶瓷生产各环节的研究，日产1万平米抛釉砖生产线生产工人降至50人，全员劳动生产率明显提高。

关键词：建筑陶瓷;智能制造;

1 前 言

智能制造的研究大致经历了三个阶段：起始于20世纪80年代人工智能在制造领域中的应用，智能制造概念正式提出;发展于20世纪90年代智能制造技术、智能制造系统的提出;成熟于21世纪新一代信息技术条件下的“智能制造”。智能制造是将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与先进自动化技术、传感技术、控制技术、数字制造技术相结合，实现工厂和企业内部、企业之间和产品全生命周期的实时管理和优化的新型制造系统[1]。

中国智能制造发展迅速，无论是技术还是规模短期内都取得了较大进步，但关键技术方面，其关键装备与核心零部件仍不容乐观，其重要组件的高度依赖进口，极大地限制我国智能制造发展。为实现从制造大国向制造强国的快速转变，我国发布了中国制造2025报告，旨在通过开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用、智能产品和自主可控的智能装置开发、智能工厂和数字化车间建设、智能制造网络系统平台搭建等方面的研究，力争到2025年使我国部分制造业达到国际领先地位[2]。

我国建筑陶瓷产业的发展取得了辉煌的成绩，也陷入了一定的困境。一方面，生产能耗高、物耗大、占地面积多，资源粗放利用，节能减排和污染防治压力大，受资源、能源、环境的制约越来越严重;“用工荒”问题与人工成本上涨并存，导致生产成本在不断上涨。另一方面，由于金融危机影响，国外市场萧条，国内市场房地产不景氣，再加上从国外建筑陶瓷企业的技术壁垒到反倾销控诉，销量不断下降，利润日益减少，部分企业发展难以为继。这些现象迫使我国的建筑陶瓷生产也必须向自动化、智能化发展[1]。

2 智能制造中央集成系统

在公司现有自动化制造技术基础上，结合陶瓷砖生产工艺特点及企业智能化提升需求，融合工业互联网、云计算、人工智能等先进信息技术开展建筑陶瓷砖智能制造工厂建设。主要建设内容包括智能化陶瓷砖生产线建设、数据采集与大数据平台建设、智能化管理系统集成与优化、智能分析和预测系统的建立等，整体规划如图1所示。

(1)智能化工厂建设

基于智能工厂建设的总体需求，结合前期生产线建设积累的大量技术，实现建筑陶瓷砖制造的精细化和智能化生产，有效提升了陶瓷砖制造装备智能化程度，提高生产管理与控制水平。

为了使工厂更加智能化，设计了高可靠性及高效率的四层级(网络接入层、网络核心层、服务器设备、外网出口)智能连线系统，并基于分布式文件系统、分布式采集引擎、挖掘算法及组件搭建了大数据分布式处理平台，形成统一的大数据基础处理平台。

(2)智能化管理系统集成与优化

通过整个厂区范围内的局域网系统优化，以及智能化管理系统的建设、集成和优化，实现数据驱动的工艺研发、生产规划、制造执行、设备管理、产品管控、能源管理等系统的综合集成运行。

(3)智能化管理平台的建立

结合陶瓷砖生产工艺流程、设备特点、能源应用状况，建立了包含设备智能运行与维护、智能化生产工艺、产品质量智能分析和能源智能管理的智能分析和预测系统，实现关键设备、工艺、产品、能源的智能分析与预测。

3 关键技术研究及应用

3.1原料自动配料连续球磨一体化加工系统

原料自动配料连续球磨一体化加工系统分两段：第一段采用自动配料系统进行配料;第二段采用连续式球磨工艺。通过改变连续球磨的加料方式，从而实现原料加工的精确控制和自动化生产。

原料自动配料系统建立在自动配料设备和原料标准化的基础上，设计了一套自动配料设备：整套设备包括供料系统、计量系统、输送系统和控制系统，所需各种原料通过电子系统按预先设计的比例从存储设备输送到皮带上，再通过皮带输送到球磨中，将传统的人工取料、称量、配料的配釉工序改为全自动配料系统，代替了现有的人工铲车配料模式。

连续球磨系统采用PLC控制，集中控制和无人操作，实现减员60%，同时节约场地面积57%。达到持续不断地生产，从而提高产量，降低原料制造成本。既保证了陶瓷原料的配比在球磨前后的稳定和均匀，同时又具有较高的球磨效率和较低的能耗。

3.2喷雾干燥塔联控技术

智能制造将自动联控系统应用到喷雾干燥中，不但能确保喷雾干燥过程的连续性和稳定性，保证了干燥后粉料的质量，而且还有利于减小工人的工作强度，减少了人工成本，提高了生产效率。实现了干燥塔进料口温度、出风口温度、部分主要部件温度以及粉料水分和热风流速的自动检测、控制、报警、监测反馈等，智能化程度高。

3.3釉料自动配料及自动供釉系统

智能制造中，控制系统是自动配釉系统能够运转的“大脑”，所有的配料操作都需要通过控制系统来输入，设备的运转也是通过控制系统来控制的，操作人员可以通过控制系统随时查看自动配釉系统是否在正常运行。控制界面作为人机交流的平台，是整个控制系统完成人机交流的重要组成部分。控制界面能够对整个配料过程起到监控的作用，同时需要给定参数和控制指令，系统才能按照人的意愿进行工作。控制界面要求工整、整洁、功能齐全，使得各个控制对象、监控对象都能够一目了然。

在自动供釉系统中，在釉罐上安装水位监测仪，通过多个水位探头实现监控功能。釉罐顶部接制釉车间进行供釉，并配备电动截止阀，通过水位信号控制阀门通断控制釉量，底部引至釉泵进水端，电机驱动釉泵将釉通过管道运送至各条釉线，管道中加装水压传感器监控水压，供排釉控制系统均通过供釉车间PLC实时自动控制，实现供釉系统的自动化和智能化控制。

3.4喷墨花机集中远程控制系统

陶瓷砖生产是24小时不间断，主要是体现在设备的连续性运转，在这个过程中，突发问题和故障是存在的。为了便捷、高效的处理问题和稳定生产秩序，在规划生产线喷墨工序时，结合线上的工艺点和车间布局，将三条线的喷墨花机规划在一个房间内，形成统一集中管理，一方面方便员工集中管理，另一方面可实现减员增效、实时监控，稳定生产质量和生产连续性。从而做到一体化实时监控所有信息，可以通过主控制屏或者手机远程操控系统进行操作处理，不仅提高了解决问题的效率，减少了问题软件的处理时间。同时增加了管理员对于生产管理的机动性，为生产的稳定和连续提供了帮助。

3.5窑炉烧成智能优化控制系统

传统窑炉烧成采用较为落后的手动控制烧成，调整温度和窑炉传动工作量大，人工成本高，温度调节不精准，易造成产品质量问题。现在的窑炉烧成智能优化系统中，温度控制表有处理热电偶信号和控制执行器的功能，通过热电偶把温度转换为电信号到控制器调整进气量来控制温度。操作工能在控制室电脑屏幕上看到窑炉温度参数和压力制度等实时显示，当窑炉出现异常报警时，控制室面板上也会显示，以便操作工快速做出调整，并自动记录，可减少窑炉工记录报表的次数;并将控制室屏幕操控系统连入手机APP，当窑炉处发现问题时，直接在手机上调整，智能化程度高。

3.6 AGV自动运转系统

AGV是“自动导引运输车”，属于机器人的一个分支，主要有以下几个特征，一是自动引导，现在有一个更时髦的说法叫无人驾驶，装备有电磁或光学等自动导引装置，按预先设定的导引路径、储运规则避让规则行驶。同时还具有安全保护功能，能够避让行人及其它障碍物。AGV是立足陶瓷行业设计的无人驾驶全自动智能储运装备，主要用于生产过程中陶瓷砖的工序间转运及成品的进出库。实现了储运装备的革命与创新，推动工厂机械自動化作业，向打造无人工厂的目标迈出了坚实的一步[3]。其主要优点如下：

(1)自动化设备升级换代：AGV设备按系统规划进行无人自动作业，使机器对货物的感测、行走测量更精准可靠;AGV环保节能，无噪声、无污染，实现清洁生产。

(2)企业现代化、信息化管理：企业通过电脑、手机随时随地掌握物料库存及出入量等信息;解决用工荒和高涨的用工成本，实现瓷砖搬运、储存、装车的无人化、自动化。

(3)设备安全可靠，可控性高：装有三级安全保护设置，避免货物撞翻、人员撞伤等不良后果;通过自动手动相互转换机构，可快捷处理机器突发事件，确保机器在作业过程中更安全。

3.7自动储砖系统

自动储砖系统是连接窑尾自动上下砖机与抛光线(或磨边线)自动上砖机的中间环节，是瓷砖经过自然冷却及连续运输过程中的自动化系统。在陶瓷行业24小时连续生产模式下，有效地减少了工人数量、降低了劳动强度、改善了劳动环境、降低了产品破损率、避开了用电高峰期、极大提高了生产效率，实现了由人工3班轮换制向1班制的自动化生产模式转变。特别是能够在连续生产的情况下实现抛光线间断生产的缓存功能，同时避免了传统陶瓷储砖模式存在的机动叉车燃油烟气及运行扬尘、噪音等环保问题。

通过自动储砖系统，生产线不仅可以连贯运转，而且省去了3台叉车及其维护费和油费，一年可以节约成本一百多万。在人员配置上三个班至少可以减少17名员工，实现了智能化生产减员增效的目标，同时实现了错峰用电，大大减少了用电量，产生了较大的经济效益。

3.8自动包装系统

高速全兼容自动包装线主要用于替代人工，将成品砖按设定的瓷砖片数自动地进行叠垛、翻包、包装、捆扎及码包。可大幅降低人工劳动强度，提高生产效率。高速全兼容自动包装线具有生产效率高、可靠性高、能耗低、自动化程度高、无污染等特性，符合国家重点支持的高新技术领域，符合国家产业政策导向。该生产线集机械技术、气动技术及电子电气技术为一体，由触摸屏、PLC、伺服电机、步进电机、变频器以及各种光电磁电传感器组成的控制系统，具有人性化的操作界面、柔性的产品适应性以及可靠的控制功能等优点，是现代化陶瓷砖生产企业必不可少的生产装备之一。

3.9陶瓷砖智能制造全流程信息化管控一体化技术

智能能源管理系统的核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和获取更完整的实时数据，获得更丰富的信息，并在科学决策支持下对生产制造过程进行更科学的管理，以实现更加灵活与柔性的过程控制，减少对环境的污染。以新一代信息技术和人工智能等技术为支撑，将智能化信息技术融合到产品生产，从全局视角实现产品全周期的智能制造。

陶瓷砖智能制造以高度自动化、智能化工厂为目标，把智能能源管理系统作为阶段性工作进行推进，设备运用自动化、智能化手段进行运营管理，对设备运行状态实时监控，减少了机电人员巡检频率。设备运行情况都在线监测，数据出现异常马上报警提示，空气压缩机等高能耗、重点核心能源设备实现数字化监控、提示、记录功能，并具备远程设备厂家云监管、维护等功能。

4 结语

本文通过建筑陶瓷智能制造关键技术的研究，采用新一代信息技术将建筑陶瓷工业的装备、工艺、生产、管理、服务等进行高度集成，建立了以智能工厂为代表的生产控制体系，以日产1万平米抛釉砖生产线为参照标准，1条生产线生产工人降至50人。我国建筑陶瓷产品的产销量均已达世界第一，但大而不强，迫切需要通过先进智能制造体系的构建，推动建筑陶瓷产业的转型升级和可持续发展。

参考文献

[1] 韩文，张柏清等，建筑陶瓷智能制造与绿色制造，中国建材工业出版社，2020

[2] 张映锋， 张党， 任杉. 智能制造及其关键技术研究现状与趋势综述[J]. 机械科学与技术， 2019， 038(003)：329-338.

[3] 霍丰源、胡丛林，AGV自动储运系统在陶瓷行业的应用及前景，佛山陶瓷，2018(11)：1-5.

作者：黄建平 邓兴智

炉窑监控管理系统论文 篇3：

电池材料烧结窑炉温度控制及其系统研究

摘 要： 本文主要对我国电池材料烧结窑炉温度控制系统进行研究与分析，首先对电池材料生产工艺进行分析，在分析的基础上对整个系统进行分析，首先对电池材料测温系统及其原理进行解析，在解析的基础上对于升温系统及其改进进行详细概述，希望能够为电池材料烧结温度控制提供指导。

关键词： 电池材料烧结窑炉;温度控制;系统

在提高锂电池的生产质量中可以从生产过程以及温度控制入手，完善电池的结构，降低电池生产能耗并提高锂电池的产量具有建设性意义。电池材料烧结窑炉内部温度直接关系到电池材料的煅烧程度，温度波动或者温度不能良好控制会直接影响电池材料的品质，在我国传统锂电池的生产中升温和测温系统不能满足锂电池的生产要求，因此需要借助信息化技术以及网络技术来进行电池材料烧结窑炉温度的升温以及控制。

1.電池材料生产工艺分析

在电池材料的生产中，一般采用高温固相反应的方法来制取磷酸铁锂。以Fe(CH3COO)2、Li2CO3以及金属离子氧化物等作为磷酸铁锂合成的原材料，并按照相应的化学计量比进行原材料的混合，将原材料置于球磨机中进行球磨并干燥混匀。为保证磷酸铁锂能够正常制备需要采取相应的氮气以及氩气等惰性气体作为保护气，并首先升温到300℃将原材料进行初步分解，然后通过升温系统继续升温到600-800℃在此高温下进行保温处理，一般保温时间要超过12h，讲过12h反应之后能够由原材料制备得到所需要的磷酸铁锂材料，一般制备的磷酸铁锂(LiFePO4)呈橄榄石晶型。

在这一磷酸铁锂制备过程中，涉及到初步分解的升温以及后期的高温反应两个升温过程，为保证反应的正常进行，必须要对两个升温过程和保温过程进行严格的控制。

2.测温系统结构与原理分析

在电池材料烧结窑炉温度控制系统中，测温系统是重要的组成部分，通过测温系统来准确监控窑炉内部温度以及反映温度。整个系统包括窑炉温度采集与发送模块、窑炉温度接收与转发模块以及窑炉温度接收与输出模块三部分。

2.1窑炉温度采集与发送模块

如图所示，在电池材料窑炉温度采集与发动模块中采用热电偶俩进行窑炉内温度的检测，通过热电偶检测窑炉内部的毫伏电压信号，然后将信号通过补偿导线传送给图示的窑炉温度发送器;通过这一发送器能够将接收到的热电偶信号进行放大和A/D转换处理，最终转换为相应的温度数据，将数据通过无线电传输到操作室的接收器当中。窑炉温度采集与发送系统硬件设置如图1所示，其中A、B、C是三个发送器，主要承担数据和信号的传输。

2.2窑炉温度接收与转发模块

为实现对电池材料窑炉温度的监测和控制，需要在窑炉操作室安装相应的“窑炉温度接收器”，窑炉温度接收器如图2所示。在窑炉温度接收器中不仅仅有窑炉温度接收与转发模块以及无线数传模块，而且还安装相应的无线数传天线在机箱外部。经过无线数传天线接收窑炉温度，并且经过内部的无线数传模块进行窑炉温度数据的发送与传输，将传输数据经过计算机系统处理之后最终在窑炉温度显示器中显示出检测温度。另外，为保证整个系统的正常运行，还会降低数据传输到窑炉温度输出器当中。

2.3窑炉温度接收与输出模块

如图所示，在窑炉温度接收与输出模块中主要由两部分组成，包括无线数传模块和两个窑炉温度输出模块。其中窑炉温度输出模块功能的实现主要通过高性能单片计算机和光磁隔离电路以及输出电源等综合作用实现。在窑炉温度接收模块中接收到窑炉温度，会以无线接收与传输的方式转发回转窑炉温度的相关数据，将数据转换成电流信号进行传输，最终由PLC系统在计算机上处理并显示。

3.窑炉温度升温及其控制系统分析

3.1窑炉温度升温及其控制系统构成分析

我国的传统电池材料窑炉温度自动升温系统，工控仪主要按照设定方案来实现目标温度值的传递，最终传递给温控仪。结合第二部分窑炉温度测温系统将测得的实际温度和目标温度进行对比和匹配，经过PID运算最终将运算结果以电流信号的形式传递给功率调节器;在功率调节器中将电流信号进行适当的调节并最终将电流信号传递给加热元器件，通过加热元器件来改变与调节电池材料窑炉温度，最终达到预设的目标值之后保持稳定。

3.2窑炉温度升温及其控制改进系统构成分析

图5中右侧的图是在传统升温及其控制系统基础上改进得到的。增加了数据存储采集模块以及数据库模块等，通过对温度、电压、电流以及报警数据等数据的实时监测来实现对窑炉温度以及窑炉运行情况的实时监测，最终能够将数据进行归档最终存储到数据模块中。同时在进行改进的过程中还将升温方案的温度目标值写入到温控仪以及数据库模块中。在数据分析管理模块中还会对系统的加热电压以及加热电流进行分析，通过分析能够判断元器件是否损坏或者是否存在问题。另外在窑炉温度升温及其控制系统中还增加了报警管理系统，通过实时监测数据采集模块和数据分析管理模块中的各项数据和出现的报警信息进行实时监测，并且在这一模块中设定既定的报警方式，将各项参数存储记录到这一模块中，当出现情况并进行报警的时候会将报警信息进行存储。

另外在改进的数据系统中还增加了权限管理模块，通过这一模块能够对用户的访问权限进行分配和监控。通过这一模块能够对用户的访问权限进行访问，对于有权限的用户能够至直接访问，对于没有权限的用户会直接拒绝。

4.改进系统优点分析

在本文提出的升温及控制改进系统中，通过改进能够保证窑炉温度与控制更加操作简便，与传统的电池材料升温及控制系统相比能够极大程度的降低工作人员的工作强度。通过计算机系统进行升温方案的确定和设置，在设定好升温方案之后系统能够按照设定的方案进行升温，最终能够达到生产要求的温度，在磷酸铁锂的生产中包括300℃和600-800℃两个升温情况正常的进行升温。在利用这一系统进行升温以及温度的控制过程中，不需要专门的工作人员在生产车间进行值守升温，能够极大程度的节约人力成本。另外利用这一系统和模块，能够灵活的配置升温方案，和电价以及用电情况相结合，选择合适的时间与时段进行升温以及生产，在电价较贵以及用电不稳定的情况下进行保温处理等，能够在一定程度上节约物力成本;与传统的人工手动升温相比，能够有效的避免操作失误情况的出现，提高生产效率与生产质量。

参考文献

[1]许鹏，苏文生，谢礼飞.锂电池辊道窑的结构与经济效益分析[J].工业炉，2016，38(04)：31-34+39.

[2]曾小信，邱立运.基于低功耗技术的回转窑测温多点通信系统[J].自动化与仪表，2016，31(04)：34-37.

作者：刘智敏