程瑤

(陜西國際商貿(mào)學(xué)院，陜西西安710000)

計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在鋅冶煉系統(tǒng)的應(yīng)用

程瑤

(陜西國際商貿(mào)學(xué)院，陜西西安710000)

在鋅冶煉過程中為了提高冶煉效率，多會運(yùn)用到計算機(jī)過程控制系統(tǒng)，以此來提升冶煉自動化的水平、提升國際競爭優(yōu)勢。鋅冶煉中無論是原材料的檢測和輸送還是在電解車間產(chǎn)出陰極鋅，都是由DCS控制室進(jìn)行跟蹤和控制的，該系統(tǒng)可以對車間的設(shè)備情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對生產(chǎn)指標(biāo)、工藝參數(shù)等進(jìn)行指揮和協(xié)調(diào)，保障生產(chǎn)質(zhì)量。

計算機(jī);過程控制系統(tǒng);鋅冶煉系統(tǒng)

0 前言

通過對全球范圍鋅冶煉企業(yè)的了解和分析可以看出:計算機(jī)過程控制系統(tǒng)技術(shù)將是今后鋅冶煉企業(yè)的發(fā)展趨勢，因此企業(yè)必須投入大量的人力物力，深入研究該項技術(shù)，使其良好作用在鋅冶煉過程中得以充分發(fā)揮，優(yōu)化鋅冶煉各個環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作、提高整體加工效率、保證企業(yè)整體產(chǎn)量，下面對該控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1 計算機(jī)過程控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

1．1對應(yīng)用的儀表層進(jìn)行分析

對于冶煉現(xiàn)場使用的儀表層而言，其作用是將現(xiàn)場不同的物理信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)發(fā)，例如將現(xiàn)場的位移信號、流量信號、溫度信號、壓力信號等轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓和電流，現(xiàn)場儀表層還可以將不同的控制輸出信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場設(shè)備的物理信號，當(dāng)前使用較多的儀表層接口信號通常是4～20 mA。

1．2對裝置控制單元的分析

對于裝置控制層而言，利用網(wǎng)絡(luò)將不同的設(shè)備裝置連接起來，或者將不同的子系統(tǒng)連接起來構(gòu)成一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，主要涉及到PLC、DCS等。

1．3對管理層的深入分析

車間調(diào)度部門和車間管理部門構(gòu)成了整個監(jiān)控管理層，具體管理過程中涉及到的細(xì)節(jié)內(nèi)容較多，包括WEB發(fā)布、歷史趨勢、操作集中顯示、存儲、數(shù)據(jù)采集、工廠調(diào)度、設(shè)備管理、生產(chǎn)調(diào)度工作等。

2 計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在鋅冶煉中的應(yīng)用

2．1分析現(xiàn)場儀表層的應(yīng)用情況

冶金企業(yè)所應(yīng)用的控制系統(tǒng)是在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計的，在該基礎(chǔ)上建立網(wǎng)絡(luò)框架、完成系統(tǒng)通訊的組建。下面分析現(xiàn)場儀表層的應(yīng)用情況:現(xiàn)場儀表主要有皮帶秤、液位技、pH計、壓力變送器、流量計、熱電阻，這些儀表都是以4～20 mA模擬量為主，電機(jī)的啟停信號、故障信號、運(yùn)行信號都是以開關(guān)量為主，這一層的所有信號都會進(jìn)入到最近的DCS控制柜中［1］。計算機(jī)過程控制系統(tǒng)應(yīng)用包含:儀表層的應(yīng)用，控制單元層的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膽?yīng)用，通信系統(tǒng)的連接，調(diào)度室的應(yīng)用，電解系統(tǒng)和靜液系統(tǒng)。

2．2分析控制單元層的應(yīng)用情況

計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在鋅冶煉系統(tǒng)的應(yīng)用中，焙燒和制酸系統(tǒng)的作用尤為重要，該系統(tǒng)型號為SIMATICPCSV6．1，由西門子公司研發(fā)，其應(yīng)用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程軟件、統(tǒng)一的組態(tài)、統(tǒng)一的通信，控制單元層實(shí)現(xiàn)了全集成自動化控制［2］。上位計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)置了5臺計算機(jī)，包括操作員站和工程師站，當(dāng)5臺計算機(jī)中有一臺發(fā)生故障時，后備計算機(jī)就能直接切入，對冶鋅金全過程進(jìn)行監(jiān)控，利用權(quán)限進(jìn)行授權(quán)操作，除此之外，還可以以操作組、流程圖的方式對整個過程實(shí)施監(jiān)控，保存不同的歷史數(shù)據(jù)，最后在通過報表的形式對報警、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)進(jìn)行打印和顯示。下位控制系統(tǒng)是整個冶鋅工藝控制系統(tǒng)的核心部分，DCS借助以太網(wǎng)的通信模塊，與計算機(jī)進(jìn)行連接，其中的遠(yuǎn)程柜使用了ET-200 m分布式I/O，利用冗余現(xiàn)場總線進(jìn)行通信傳輸，這一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利用系統(tǒng)模塊的升級和擴(kuò)展，保證工作運(yùn)行的可靠性。除此之外，還設(shè)計了SO2風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)和余熱鍋爐脈沖吹灰控制系統(tǒng)，它們都使用了西門子公司S7-300系統(tǒng)，利用焙燒制酸系統(tǒng)、通訊模塊等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，這樣能夠有效保證工作效率、減少現(xiàn)場工作人數(shù)［3］，勞動強(qiáng)度也要比傳統(tǒng)方式降低了很多。對于化學(xué)水和生產(chǎn)水系統(tǒng)而言，主要構(gòu)成是1臺操作站和1個控制器，其中的下位控制器使用的型號是SIMENS315，下位軟件使用的型號是STEP7V5．3，上位軟件應(yīng)用了昆侖通態(tài)MGGS，它是一種獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可以對整個冶鋅場的鍋爐用水和生產(chǎn)用水進(jìn)行處理［4］。另一方面，在操作員站上可以對不同的電動設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，一部分對工藝設(shè)備的控制在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，各個車間都安裝了監(jiān)控裝置來對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可以實(shí)時對主控室進(jìn)行監(jiān)控，同時還配置了硬盤刻錄機(jī)，能夠有效對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

2．3對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膽?yīng)用分析

在冶鋅工廠中使用的主干網(wǎng)是冗余環(huán)網(wǎng)，主干網(wǎng)主要起到調(diào)度和備用作用，各個層之間都是相互獨(dú)立的，該網(wǎng)利用光纖構(gòu)成一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在環(huán)上掛上不同環(huán)節(jié)的交換機(jī)，這些交換機(jī)安放到不同終端現(xiàn)場，如果該環(huán)上某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，就能夠通過環(huán)的另一個路線進(jìn)行數(shù)據(jù)流的傳遞［5］，有效保證了系統(tǒng)的可靠性，如果這個環(huán)上出現(xiàn)多個故障，還可以使用多半環(huán)、半環(huán)等來傳輸數(shù)據(jù)，過程控制調(diào)度冗余環(huán)網(wǎng)設(shè)計情況如圖1所示。其中涉及到很多調(diào)度節(jié)點(diǎn)，例如綜合自動化保護(hù)主要由電解整流和危機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)組成，硫酸綜合樓主要有PLC、二氧化硫風(fēng)機(jī)、還有制酸的DCS、工業(yè)鍋爐房、工業(yè)鍋爐DCS、焙燒等。

2．4分析調(diào)度室的應(yīng)用情況

總調(diào)度室的監(jiān)控軟件使用的是西門子開發(fā)的WINCC，該調(diào)度室繪制的流程圖簡單流暢，同時還兼具報表和報警功能，在該調(diào)度室中使用了3臺計算機(jī)，同時設(shè)置了兩個網(wǎng)卡，其中一個和調(diào)度網(wǎng)連接，另一個和OA網(wǎng)絡(luò)連接，利用客戶端和IF，結(jié)合權(quán)限的不同可以進(jìn)行監(jiān)視服務(wù)和瀏覽服務(wù)。除此之外這3臺計算機(jī)都有數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)采集功能，利用權(quán)限工程師可以設(shè)計一個工程師站，另外兩臺計算機(jī)作為操作員站，當(dāng)其中一臺進(jìn)行維護(hù)或者重新啟動時，不會影響其他兩臺計算機(jī)的運(yùn)行。

圖1過程控制調(diào)度冗余環(huán)網(wǎng)設(shè)計

2．5分析電解系統(tǒng)和靜液系統(tǒng)情況的分析

電解系統(tǒng)和靜液系統(tǒng)使用的是分布式的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是結(jié)合企業(yè)技術(shù)在DCS基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)設(shè)置了兩個模塊，分別是PlangtView和ConMaker，底層控制軟件是ConMaker，便于完成整體控制。

3 結(jié)語

計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在鋅冶煉系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯，能夠?qū)⒂布c軟件進(jìn)行科學(xué)結(jié)合進(jìn)而構(gòu)建健全的網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)，能夠有效對整個冶鋅生產(chǎn)過程進(jìn)行DCS控制，另一方面，還可以對各個車間的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對不同設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，記錄不同車間的產(chǎn)量，并在此基礎(chǔ)上對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、計算、處理和管理，有效對冶鋅的整個生產(chǎn)工藝進(jìn)行控制，保證冶鋅的質(zhì)量，在工廠中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和科學(xué)規(guī)劃。

［1］蔡學(xué)偉．計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在鋅冶煉系統(tǒng)的應(yīng)用［J］．中國有色冶金，2012，41(3):30－32．

［2］高超．腳本語言在計算機(jī)過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［C］//全國冶金自動化信息網(wǎng)2015年會論文集，2015(7):35．

［3］李明．計算機(jī)過程控制系統(tǒng)在平整機(jī)組中的研究與應(yīng)用［D］．武漢:武漢科技大學(xué)，2011．

［4］魏甲明，許波，董四祿，等．改進(jìn)型氧化鋅脫硫工藝在鋅冶煉廠應(yīng)用的探討［J］．中國有色冶金，2012，41(5):55－57．

［5］鄧國屏，王化敏．重金屬廢水生物制劑深度處理與回用技術(shù)在鋅冶煉廢水處理中的運(yùn)用［J］．青海環(huán)境，2013，23(1):18－20．

An Application of Computers in Zinc Smelting Process Control System

CHENG Yao
(Institute of Shanxi International Trade，Xi’an，Shanxi 710000，China)

In the process of zinc smelting to improve the efficiency of smelting，we would apply it to the computer process control system so as to improve metallurgical automation level and the international competitive advantage．Zinc smelting，both in testing of raw materials and transportation and in potroom cathode zinc output，will be followed by the DCS control room to track and control．The system can be real-time monitoring of workshop equipment，including the production index，process parameters，such as to command and coordination and guarantee the production quality．

Computer;Process control system;Zinc smelting system

TF355;TP273．5

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．048

2016－12－06

陜西省教育廳專項項目(16JK2037)

程瑤(1979－)，女，陜西西安人，講師，研究方向:計算機(jī)軟件，手機(jī):15336111867，E-mail:37961791@qq．com．