鐘國榮

（丹霞冶煉廠，廣東 深圳 518000）

在本篇文章中，主要對濕法冶金中采用的旋流電銅金屬回收技術(shù)中的筒體間電壓、母排溫度參數(shù)監(jiān)測方式進行分析研究，將自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢進行了全面的分析，重點探討自動化在線參數(shù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置、實現(xiàn)方式。

1 人工測量及系統(tǒng)在線測量的比較探究

旋流電積技術(shù)是科菲的一個專利技術(shù)，在本企業(yè)中其日常的運行參數(shù)收集采用人工測量的方式進行，每個點每個點進行采集，工作勞動強度高,系統(tǒng)隨機誤差大；定時測量的方式電銅電壓及母排溫度導致數(shù)據(jù)在時間軸上成點狀分布，導致生產(chǎn)異常不能及時被發(fā)現(xiàn)，嚴重制約著車間的日常生產(chǎn)活動和經(jīng)濟效益；板體電壓測量繁瑣單調(diào)，作業(yè)現(xiàn)場存在空間狹窄,人工操作存在液體腐蝕、物體打擊、觸電等安全隱患，對員工的人身安全是一種潛在的威脅。

在線測量系統(tǒng)主要用于旋流電銅設(shè)備板體電壓及母排溫度在線監(jiān)測，通過自動化采集方式代替人工采集參數(shù)的方式來精準控制生產(chǎn)參數(shù)，提前預判生產(chǎn)參數(shù)的變化，進而及時調(diào)整生產(chǎn)。電壓參數(shù)的變化可以判斷出板體內(nèi)部銅的生產(chǎn)情況，電壓過高則筒體陽極失效,電壓過低則有銅粒子生成,忽高忽低的電壓則是銅粒子正在生長中，需通過及時的開蓋處理來減少銅粒子的生長長度，避免銅粒太長而形成短路損壞陽極，最終目的是達到降本提效。

2 系統(tǒng)建設(shè)的作用和意義

通過電壓、溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，將實現(xiàn)以下應(yīng)用功能。

2.1 實現(xiàn)筒體母排溫度實時監(jiān)測

定制型PT100溫度檢測元件，適應(yīng)性強，造價便宜，為解決筒體母排過熱帶來的設(shè)備安全隱患提供了有效的技術(shù)手段，有效預防系統(tǒng)安全隱患和系統(tǒng)停機的可能。

2.2 輔助實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模式，對于設(shè)備故障的維護往往是通過定期的巡檢來發(fā)現(xiàn)和解決，完全取決于崗位人員的經(jīng)驗和責任心；一種情況是對于責任心強的崗位成員和班組來說，故障檢測出的概率更大，維護時間和周期較短，其他情況則為相反，往往使故障不能及時發(fā)現(xiàn)并解決，導致設(shè)備潛在故障長時間得不到解決。

2.3 為科學合理安排生產(chǎn)提供參考依據(jù)

建立溫度與電壓的分析模型，根據(jù)電壓情況預測溫度變化趨勢，為電積系統(tǒng)負荷控制提供決策依據(jù)。電積設(shè)備的狀況可能會對整個企業(yè)的生產(chǎn)情況造成較大影響，并且能直接影響到每個班組員工的實際工作量。

3 設(shè)備現(xiàn)場狀況及各項系統(tǒng)參數(shù)要求

（1）現(xiàn)場設(shè)備狀況及條件：

車間工段共有80個電解銅設(shè)備。每排10個筒體，兩排為一組，一共4組，成幾何方式排列布置。

每個電解銅槽需要測量槽排溫度值和電壓值各1個信號，共計160個信號；電壓測量點測量銅排正負極之間直流電壓，模塊測量范圍為2V～5V，低于2V或高于5v判斷為不正常。銅排溫度高于60℃需要進行打磨后緊固處理，高于70℃則需要對母排進行更換，更換下來的備件返廠維修處理。

生產(chǎn)工段現(xiàn)有一套西門子400系列自動化系統(tǒng)和一套西門子300的電解銅控制系統(tǒng)，要求電解銅在線檢測系統(tǒng)能接入車間西門子400自動化系統(tǒng)而不干擾300系統(tǒng)，并可在操作室進行監(jiān)視，施工方應(yīng)完成系統(tǒng)之間的對接工作，能在現(xiàn)有西門子400系統(tǒng)顯示。

（2）旋流整流裝置采用總功率為135kVA，輸入電壓380V，頻率50赫茲～60赫茲。輸出電壓58V的變壓器。如果筒體直流電壓2.9伏，正負偏差0.2伏，可判斷筒體電壓正常。母排溫度范圍最低在室內(nèi)溫度，最高不宜超過60℃為正常溫度。

（3）設(shè)備投入使用后系統(tǒng)達到的功能及要求。實現(xiàn)電壓、溫度參數(shù)數(shù)據(jù)通過西門子系統(tǒng)自動采集，形成相應(yīng)的歷史趨勢，趨勢間隔時間1分鐘、10分鐘、30分鐘可選，分析預測報表進行趨勢預警、對歷史趨勢進行存檔、具備趨勢提取功能，做到生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。

（4）異常值報警彈窗提示功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出圖文提示；異常值消除后，報警提示自動消除；再次出現(xiàn)異常值，再次觸發(fā)報警提示；報警帶手動復位功能。用于異常數(shù)據(jù)的判斷對比值，通過用戶權(quán)限設(shè)置，可以使特定的用戶通過窗口界面輸入，對異常值判斷進行更改。

（5）整體設(shè)計需安全、且不影響電銅生產(chǎn)及其指標,監(jiān)測穩(wěn)定、可靠、準確、不受現(xiàn)場環(huán)境影響；上位機采用操作站,配備顯示器，PLC需具備和現(xiàn)場使用的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)相互兼容的能力，配件采用國際主流大品牌，并提供該系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)及一年的設(shè)備質(zhì)量保修期。

4 設(shè)備基本配置

為了不影響車間綜合自動化系統(tǒng)的運行，本項目擬采用單獨的一套在線檢測系統(tǒng)。在現(xiàn)有車間操作室內(nèi)增加一臺電腦作為上位機實時顯示和監(jiān)測所有銅電積筒體的電壓和溫度，并具有報警記錄、報表生成和打印等功能。

在線檢測系統(tǒng)下位機硬件主要由一套西門子S7-1200系列PLC ET200SP的IO子站組成，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖見下圖。該系統(tǒng)配置PROFIBUS-DP通訊接口可以直接接入到現(xiàn)有車間自動化系統(tǒng)。

4.1 監(jiān)控站

具有較長平均故障間隔時間（MTBF）的高等組件以及內(nèi)部溫度、風扇、電路板和程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，可保證設(shè)備在5至40℃的環(huán)境溫度下24小時連續(xù)可靠運行。

表1 主要配置參數(shù)

4.2 系統(tǒng)配置

根據(jù)工藝要求，本在線監(jiān)測系統(tǒng)采用1套西門子S7-1200控制站和2個ET200SP子站控制。

表2 主要規(guī)格配置

5 優(yōu)化改進

經(jīng)過各方的不懈努力，從設(shè)計、安裝，到完成設(shè)備調(diào)試工作，已具備投料試機條件，通過試車考核設(shè)計、施工、安裝質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)并處理問題，為旋流電銅電壓在線監(jiān)測提供條件，為今后的設(shè)備改進提供依據(jù)，通過試車梳理旋流電銅電壓及母排溫度在線監(jiān)測的操作注意事項。

模塊溫度高，測量不準確。

產(chǎn)生的原因：前期由于節(jié)約空間的考慮，采用雙通道模塊進行測量，對于模塊測量原理認識有誤，認為兩個通道零位相互獨立，不影響測量。在設(shè)備選型時采用了雙通道設(shè)計，導致出現(xiàn)了模塊第二通道零位以第一通道高電位為零位，導致測量數(shù)據(jù)不準確；模塊溫度高。

解決方式：經(jīng)過與模塊廠家溝通交流，提出了采用單通道模塊整改方案；模塊采用單通道后數(shù)量增加一倍，設(shè)計單位對現(xiàn)場IO柜布局進行重新設(shè)計,施工隊負責修改；通過增加模塊之間的距離來加強模塊的散熱效果，加上單通道模塊發(fā)熱量減少，模塊溫度能處于正常水平。

圖1 雙通道電壓隔離器儀表接線圖

溫度傳感器接頭進液問題。

產(chǎn)生的原因：設(shè)計時采取了航空接頭的方式進行連接，目的在于方便熱電阻的更換，使維護更便捷高效（實質(zhì)上熱電阻更換的頻率很低）。由于航空接頭沒有密閉效果，出銅時循環(huán)液滴落到接頭處，導致接頭進液短路，長期還會造成接頭腐蝕，使溫度信號傳輸失真。

解決方式：航空接頭安裝時已采用電工絕緣膠布纏繞，能在一定程度上保護接頭使其不進入循環(huán)液；后期再將接頭部分放置在筒體下面，利用筒體擋住液體，能在很大程度上改善接觸不良的情況；如果接頭腐蝕，采用導線直連后電工絕緣膠布包裹的方式進行處理，這個方法能在根本上處理液體腐蝕航空接頭的問題。

6 結(jié)語

從以上論述來看，通過近一年的運行，該設(shè)備的性能基本能滿足車間需要(電壓實現(xiàn)在線監(jiān)測)，到達預計設(shè)計目標，設(shè)備運良好，沒有出現(xiàn)因設(shè)備故障原因而導致電銅系統(tǒng)設(shè)備停機情況發(fā)生，更沒有出現(xiàn)嚴重影響生產(chǎn)設(shè)備安全運行的設(shè)備缺陷。此設(shè)備的正常運行為車間整體生產(chǎn)運行的平穩(wěn)性，連續(xù)性打下了牢固的基礎(chǔ)，提升了電銅系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)穩(wěn)定性。