葉貞建

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西 德興 334224)

1 前言

江銅集團德興銅礦采礦場堆浸廠采用低品位原生硫化礦細菌浸出－萃取－電積工藝，設(shè)計年產(chǎn)2000t陰極銅的堆浸廠，該廠于1997年10月投產(chǎn)，生產(chǎn)出“A”級陰極銅。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，采用萃取原液流量調(diào)節(jié)與控制;一級萃取有機回流流量調(diào)節(jié)與控制;二級萃取有機回流流量調(diào)節(jié)與控制;有機供液流量調(diào)節(jié)與控制;反萃取水相回流流量調(diào)節(jié)與控制;反萃取供液流量調(diào)節(jié)與控制;過濾供液流量調(diào)節(jié)與控制等獨立的單回路閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對生產(chǎn)起重要作用，但如此復(fù)雜的生產(chǎn)工藝僅靠簡單的單回路調(diào)節(jié)器，無法消除生產(chǎn)中的諸多故障隱患。經(jīng)過10多年生產(chǎn)運行后，生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)暴露出諸多問題，如原液、有機液突然斷流、萃取攪拌器發(fā)生故障、萃取反萃回流、打空泵、冒槽等，最終導(dǎo)致生產(chǎn)工藝參數(shù)失調(diào)、萃取率下降，甚至停產(chǎn)。為了解決上述問題，最根本的辦法就是提高生產(chǎn)過程中的自動化控制水平，實現(xiàn)計算機在線控制，從而提高堆浸廠的自動化綜合管理水平。

2 系統(tǒng)組成

堆浸生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)見圖1。

圖1 堆浸生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)圖

堆浸生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測儀表有原液和有機液流量、萃取槽液位、電積槽液位和溫度、輸送泵和攪拌機等電機的電流、電壓等檢測信號。

控制系統(tǒng)選用美國羅克維爾公司生產(chǎn)的SLC500 PLC 硬件和RSView32 監(jiān)控、組態(tài)系統(tǒng)[1]，采用工業(yè)控制計算機作為上位機，組成整個堆浸生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 現(xiàn)場檢測、執(zhí)行儀表

所有現(xiàn)場檢測儀表測量的顯示、以及調(diào)節(jié)儀表的參數(shù)設(shè)定、調(diào)節(jié)全部在操作員終端或上位計算機上完成。

儀表信號以2線制或4線制兩種方式通過模擬量輸入模塊直接采入控制器，采用標準的4～20mADC輸入信號。

現(xiàn)場執(zhí)行儀表(如調(diào)節(jié)閥)由控制器的模擬量輸出模塊以標準4～20mADC直接驅(qū)動[2]。

2.2 控制與監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)的控制器采用美國羅克維爾公司生產(chǎn)的SLC500模塊化PLC，SLC500系統(tǒng)包括內(nèi)置通訊接口的16M處理器、電源、模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊和相關(guān)的外部設(shè)備。

PLC系統(tǒng)采用框架式結(jié)構(gòu)，為在不同的工業(yè)現(xiàn)場使用提供了同樣穩(wěn)定可靠的平臺和靈活的系統(tǒng)組態(tài)，RSLOgix500是SLC500間單方便的Windows平臺編程軟件，使 SLC500系統(tǒng)間單易用，也使SLC500成為當(dāng)前市場上最好的中小型可編程序控制器[3]。

2.2.1 人機界面

上位計算機采用工業(yè)控制計算機，采用標準配置以便于維護與更換，配置以下軟件:windowsXP操作系統(tǒng);office2003辦公軟件;RSView32監(jiān)控組態(tài)軟件;RSLinx通訊軟件;Panelbuilder編程軟件;RSLogix900編程軟件。

2.2.2 組態(tài)軟件功能完善

Rockwell RSView32工控組態(tài)軟件提高工業(yè)標準數(shù)學(xué)模型庫和控制功能庫，組態(tài)模式靈活，能滿足用戶所需的各種測控要求。RSView32對測控信息進行顯示、計算、分析、存儲、調(diào)用、打印等，操作界面生動靈活，安全體系可靠[4]。

2.2.3 豐富的圖形顯示組態(tài)

Rockwell RSView32工控組態(tài)軟件提供給用戶豐富的作圖工具和編輯工具，提供了大量的工業(yè)設(shè)備圖形庫、電氣及儀表圖符，工控必備的趨勢圖、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析窗口等調(diào)用十分方便，它提供了極其友好的圖形化用戶界面，包括一整套windows風(fēng)格的窗口、彈出式菜單、按鈕、消息區(qū)、工具、滾動條等，畫面豐富多彩。漢化版的中文界面，實現(xiàn)了漢字的錄用、編輯和顯示。

2.2.4 強大的通訊功能和良好的開放性

Rockwell RSView32工控組態(tài)軟件向下可以通過RSLink與數(shù)據(jù)采集硬件通信，向上通過Ethernet與管理網(wǎng)互聯(lián)國，對于DDE或OPC數(shù)據(jù)源，“標記/數(shù)值”對的列表被傳給DDE或OPC服務(wù)器。

2.2.5 多任務(wù)的軟件運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫管理及資源共享

Rockwell RSView32工控組態(tài)軟件充分利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和動態(tài)聯(lián)接庫技術(shù)，極大地豐富了控制系統(tǒng)顯示畫面和編程環(huán)境，從而方便靈活地實現(xiàn)多任務(wù)操作。ActiveX控件為第三方開發(fā)的軟件，RSView32通過它的屬性、事件和方法來使用它提供的功能。具體應(yīng)用為在指定點嵌入一個ActiveX控件，然后設(shè)定其屬性或控件事件，該控件就可以與交互作用了，信息通過RSView32的標記進行傳遞。

windows為RSView32應(yīng)用軟件提供接口，利用DDE(dynamic data exchange)技術(shù)，Rockwell與 RSView32其應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息共享，從而為用戶提供更為集中的數(shù)據(jù)操作環(huán)境，實現(xiàn)信息集中管理，并向上層系統(tǒng)提供開放式數(shù)據(jù)庫接口[5]。

2.2.6 控制點的規(guī)模及性價比

測量、控制點的數(shù)量是衡量組態(tài)軟件的重要參數(shù)。RSView32工控組態(tài)軟件有多達7000個標記的規(guī)模，并有強大的圖形工具、豐富的菜單命令、完善的測量及控制管理。用戶可以根據(jù)實際工程選擇合適的標記數(shù)量。點多則價高。RSView32工控組態(tài)軟件將PLC融入DCS系統(tǒng)，使PLC系統(tǒng)具有DCS功能，實現(xiàn)了邏輯量、模擬量、順序控制等控制策略的集成，極大地提高了系統(tǒng)的性能價格比。

2.3 操作員終端

PaneIView1000操作員界面能夠為用戶提供豐富的功能，這些功能將操作員提供更為直觀的操作筆法。值班室配置1塊PaneIView1000操作員終端屏，用于顯示工藝流程及各種參數(shù)以及查看故障點、設(shè)置控制參數(shù)等。

2.4 電力拖動設(shè)備

電力拖動設(shè)備在堆浸廠有各種泵，還有整流器、穩(wěn)流柜等，這些設(shè)備的運行、故障等信號必須進入監(jiān)控系統(tǒng)。

2.5 控制變量

主要控制變量如下:

(1)原液流量計:2臺DN300的超聲波流量計和1臺DN3500的超聲波流量計，3臺ZDLN－40K執(zhí)行器。(其中新增1臺流量計，1臺執(zhí)行器)。

(2)一、二萃取、反萃取回流量:2臺ZN200的渦街流量計，1臺DN300的電磁流量計，1臺相應(yīng)的執(zhí)行器。

(3)有機流量:2臺DN200的超聲波流量計，2臺相應(yīng)的執(zhí)行器。

(4)過慮泵流量:1臺DN60的電磁流量計，1臺相應(yīng)的執(zhí)行器。

(5)反萃供液泵流量:1臺DN65的電磁流量計，1臺DN60的電磁流量計，2臺相應(yīng)的執(zhí)行器。

(6)電積供液泵流量:新增1臺DN80的電磁流量計及1臺相應(yīng)的執(zhí)行器。

(7)增加3個高位原液池低液位報警。

(8)增加電積槽溫度測量。

(9)開關(guān)量輸入:均為運行點、故障點。

3 PLC程序編制

3.1 所有儀表數(shù)據(jù)的顯示、報警，以及數(shù)據(jù)修改等全部在操作員終端或上位計算完成

控制方案、PID回路及相關(guān)參數(shù)、連鎖邏輯報警、程序指令等存貯在SLC500下位控制中[6]。

3.2 控制程序方框圖與控制程序指令

圖4 生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)的控制程序指令(部分)

4 結(jié)束語

通過實施堆浸生產(chǎn)工藝實時監(jiān)控系統(tǒng)后起到監(jiān)控系統(tǒng)的作用，提高生產(chǎn)過程中的自動化控制水平，實現(xiàn)計算機在線控制，但是，運行后也出現(xiàn)設(shè)備故障，需進一步加以完善，如(1)液位計選型不合理，不耐酸易腐蝕;(2)熱電偶質(zhì)量不過關(guān)，內(nèi)部線易斷;(3)流量計選型不合理，不便維修。

[1]張還，等.三菱FX系列PLC設(shè)計與開發(fā)——原理、應(yīng)用與實訓(xùn)[M]，北京:機械工業(yè)出版社，2010:35－38.

[2]曾偉民，邱冠周.硫化銅礦生物堆浸可編程控制器應(yīng)用指南[J].金屬礦山，2010(8):102－107.

[3]楊海麟，康文亮，張玲，等.生物浸出工藝工業(yè)化進展(二)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2012(4):6－10.

[4]劉志偉.生物氧化技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].中國礦山工程，2012(4):47－50.

[5]鄭雅杰，陳學(xué)文，樂紅春，等.高鐵生物堆浸液Na2S2O3回收銅新工藝[J].湖南有色金屬，2011(1):13－16.

[6]武名麟，劉豐成，張興勛，等.高寒地區(qū)氧化銅礦堆浸工程冬季保溫問題初探[J].金屬礦山，2010(2):73－75.