計算機過程控制系統在鋅冶煉系統的應用

程瑤

(陜西國際商貿學院，陜西西安710000)

計算機過程控制系統在鋅冶煉系統的應用

程瑤

(陜西國際商貿學院，陜西西安710000)

在鋅冶煉過程中為了提高冶煉效率，多會運用到計算機過程控制系統，以此來提升冶煉自動化的水平、提升國際競爭優勢。鋅冶煉中無論是原材料的檢測和輸送還是在電解車間產出陰極鋅，都是由DCS控制室進行跟蹤和控制的，該系統可以對車間的設備情況進行實時監控，對生產指標、工藝參數等進行指揮和協調，保障生產質量。

計算機;過程控制系統;鋅冶煉系統

0 前言

通過對全球范圍鋅冶煉企業的了解和分析可以看出:計算機過程控制系統技術將是今后鋅冶煉企業的發展趨勢，因此企業必須投入大量的人力物力，深入研究該項技術，使其良好作用在鋅冶煉過程中得以充分發揮，優化鋅冶煉各個環節的細節工作、提高整體加工效率、保證企業整體產量，下面對該控制系統的體系結構進行分析。

1 計算機過程控制系統的整體結構

1．1對應用的儀表層進行分析

對于冶煉現場使用的儀表層而言，其作用是將現場不同的物理信號進行轉變與轉發，例如將現場的位移信號、流量信號、溫度信號、壓力信號等轉變成標準的電壓和電流，現場儀表層還可以將不同的控制輸出信號轉換為現場設備的物理信號，當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，利用網絡將不同的設備裝置連接起來，或者將不同的子系統連接起來構成一個復雜的控制系統，主要涉及到PLC、DCS等。

1．3對管理層的深入分析

車間調度部門和車間管理部門構成了整個監控管理層，具體管理過程中涉及到的細節內容較多，包括WEB發布、歷史趨勢、操作集中顯示、存儲、數據采集、工廠調度、設備管理、生產調度工作等。

2 計算機過程控制系統在鋅冶煉中的應用

2．1分析現場儀表層的應用情況

冶金企業所應用的控制系統是在上述結構基礎上進行設計的，在該基礎上建立網絡框架、完成系統通訊的組建。下面分析現場儀表層的應用情況:現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，電機的啟停信號、故障信號、運行信號都是以開關量為主，這一層的所有信號都會進入到最近的DCS控制柜中［1］。計算機過程控制系統應用包含:儀表層的應用，控制單元層的應用，網絡拓撲的應用，通信系統的連接，調度室的應用，電解系統和靜液系統。

2．2分析控制單元層的應用情況

計算機過程控制系統在鋅冶煉系統的應用中，焙燒和制酸系統的作用尤為重要，該系統型號為SIMATICPCSV6．1，由西門子公司研發，其應用了統一的數據管理、統一的編程軟件、統一的組態、統一的通信，控制單元層實現了全集成自動化控制［2］。上位計算機監控系統共設置了5臺計算機，包括操作員站和工程師站，當5臺計算機中有一臺發生故障時，后備計算機就能直接切入，對冶鋅金全過程進行監控，利用權限進行授權操作，除此之外，還可以以操作組、流程圖的方式對整個過程實施監控，保存不同的歷史數據，最后在通過報表的形式對報警、統計等數據進行打印和顯示。下位控制系統是整個冶鋅工藝控制系統的核心部分，DCS借助以太網的通信模塊，與計算機進行連接，其中的遠程柜使用了ET-200 m分布式I/O，利用冗余現場總線進行通信傳輸，這一網絡結構有利用系統模塊的升級和擴展，保證工作運行的可靠性。除此之外，還設計了SO2風機控制系統和余熱鍋爐脈沖吹灰控制系統，它們都使用了西門子公司S7-300系統，利用焙燒制酸系統、通訊模塊等實現數據的共享，這樣能夠有效保證工作效率、減少現場工作人數［3］，勞動強度也要比傳統方式降低了很多。對于化學水和生產水系統而言，主要構成是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，上位軟件應用了昆侖通態MGGS，它是一種獨立的控制系統，可以對整個冶鋅場的鍋爐用水和生產用水進行處理［4］。另一方面，在操作員站上可以對不同的電動設備進行監視和控制，一部分對工藝設備的控制在計算機系統內部實現，各個車間都安裝了監控裝置來對設備進行監控，可以實時對主控室進行監控，同時還配置了硬盤刻錄機，能夠有效對數據進行備份。

2．3對網絡拓撲的應用分析

在冶鋅工廠中使用的主干網是冗余環網，主干網主要起到調度和備用作用，各個層之間都是相互獨立的，該網利用光纖構成一個環狀結構，在環上掛上不同環節的交換機，這些交換機安放到不同終端現場，如果該環上某個節點發生故障，就能夠通過環的另一個路線進行數據流的傳遞［5］，有效保證了系統的可靠性，如果這個環上出現多個故障，還可以使用多半環、半環等來傳輸數據，過程控制調度冗余環網設計情況如圖1所示。其中涉及到很多調度節點，例如綜合自動化保護主要由電解整流和危機綜合保護系統組成，硫酸綜合樓主要有PLC、二氧化硫風機、還有制酸的DCS、工業鍋爐房、工業鍋爐DCS、焙燒等。

2．4分析調度室的應用情況

總調度室的監控軟件使用的是西門子開發的WINCC，該調度室繪制的流程圖簡單流暢，同時還兼具報表和報警功能，在該調度室中使用了3臺計算機，同時設置了兩個網卡，其中一個和調度網連接，另一個和OA網絡連接，利用客戶端和IF，結合權限的不同可以進行監視服務和瀏覽服務。除此之外這3臺計算機都有數據記錄和數據采集功能，利用權限工程師可以設計一個工程師站，另外兩臺計算機作為操作員站，當其中一臺進行維護或者重新啟動時，不會影響其他兩臺計算機的運行。

圖1過程控制調度冗余環網設計

2．5分析電解系統和靜液系統情況的分析

電解系統和靜液系統使用的是分布式的控制系統，該系統是結合企業技術在DCS基礎上進行研發的，系統中的軟件系統設置了兩個模塊，分別是PlangtView和ConMaker，底層控制軟件是ConMaker，便于完成整體控制。

3 結語

計算機過程控制系統在鋅冶煉系統中優勢明顯，能夠將硬件與軟件進行科學結合進而構建健全的網絡和通信系統，能夠有效對整個冶鋅生產過程進行DCS控制，另一方面，還可以對各個車間的數據進行采集，對不同設備的運行狀況進行監控，記錄不同車間的產量，并在此基礎上對相關數據進行統計、計算、處理和管理，有效對冶鋅的整個生產工藝進行控制，保證冶鋅的質量，在工廠中實現系統管理和科學規劃。

［1］蔡學偉．計算機過程控制系統在鋅冶煉系統的應用［J］．中國有色冶金，2012，41(3):30－32．

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

［3］李明．計算機過程控制系統在平整機組中的研究與應用［D］．武漢:武漢科技大學，2011．

［4］魏甲明，許波，董四祿，等．改進型氧化鋅脫硫工藝在鋅冶煉廠應用的探討［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在鋅冶煉廢水處理中的運用［J］．青海環境，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:計算機軟件，手機:15336111867，E-mail:37961791@qq．com．