艾薩爐上料系統自動控制的設計與應用

徐永春，張建波，呂 堅，吳長品，任海榮，胡常俊

（楚雄滇中有色金屬有限責任公司，云南 楚雄 675000）

滇中有色艾薩爐屬于連續性熔煉爐,上料系統提供了艾薩熔煉所需的銅精礦，若上料系統的設備人工手動操作控制，不僅人員眾多、勞動強度大，而且存在安全隱患，無法滿足艾薩爐連續冶煉，故上料系統的操作、控制設計為自動控制成了必備條件，只有成功應用自動控制技術，才能滿足艾薩爐連續冶煉工藝要求，上料系控制技術的設計與應用具體如下。

1 上料系統自動控制系統

上料系統自動控制系統使用的是浙江中控股份公司的DCS控制系統（ECS-100 系列）。上料系統由3 套制粒系統、5 條運輸皮帶（16#皮帶、13#皮帶、12#皮帶、11#皮帶、10#皮帶）、6 套電子皮帶秤組成，其中制粒系統由圓盤給料機、制粒機、運輸皮帶組成,以上設備的啟動信號、停止信號、運行信號、備妥信號、電子皮帶秤稱量信號、急停信號、故障信號、聯鎖控制進入DCS控制系統顯示、控制。

2 上料系統設備手動/自動啟/停控制

2.1 上料系統單臺設備手/自動啟/停控制

上料系統的設備由現場控制箱進行手動/自動轉換控制，手動啟動單臺設備時轉換開關打到“手動”狀態，由崗位人員現場啟動/停止設備，自動啟動單臺設備前轉換開關打到“自動”狀態，由艾薩主控室人員在DCS 控制系統監控畫面上遠程啟動/停止設備。

2.2 上料系統備妥

當上料系統所有設備將現場控制箱的轉換開關都打到“自動”狀態，且備妥聯鎖開關均投入后，在艾薩爐DCS 控制系統監控畫面上“上料系統備妥”信號顯示為綠色，此時在DCS 控制系統監控畫面上選擇“上料系統自動”，艾薩主控室崗位人員遠程點擊“加料順啟”按鈕，上料系統所有設備按照 “加料順啟”的步驟自動順序啟動。點擊“加料停止”或“加料急停”（需 “急停復位”后才能再次執行“加料順啟”）按鈕，上料系統所有設備同時停止運行。

3 上料系統“加料順啟”自動控制設計

3.1 上料系統設備“加料順啟”控制邏輯

在艾薩爐DCS 控制系統監控畫面上點擊“加料順啟”按鈕（艾薩爐點擊“熔煉啟動”后上料系統自動執行“加料順啟”控制），上料系統設備順序啟動控制邏輯：控制系統檢測16#皮帶有備妥信號，則自啟動16#皮帶，再檢測16#皮帶有運行信號，如果13#皮帶有備妥信號，延時5 秒自啟動13#皮帶，再檢測13#皮帶有運行信號，如果12#皮帶有備妥信號，延時5 秒自動啟動12#皮帶，以此類推，順序控制啟動11#皮帶、10#皮帶,10#皮帶啟動正常后，根據3 套制粒系統的選擇情況，啟動所選擇的制粒系統。

3.2 上料系統“加料順啟”故障、報警

上料系統“加料順啟”控制過程中，如果某臺設備啟動時間大于8 秒后此設備沒有運行信號，在艾薩DCS 控制系統監控畫面上顯示此臺設備故障，控制系統發出報警聲音并將整個上料系統設備同時停止（包括已啟動正常的設備）。

4 上料系統的3套制粒系統自動控制設計

艾薩爐上料系統設計了3 套制粒系統，一般情況下使用3 套制粒系統給料，如果其中某套制粒系統設備需檢修、維護時，也可以選擇其中2 套制粒系統進行正常生產，制粒系統選擇設計:在1#或2#或3#制粒系統彈出式流程圖中，如果選擇對應的制粒系統自動，且聯鎖投入，對應被選擇的制粒系統自動順序啟動,啟動順序:制粒機、皮帶、圓盤給料機,制粒系統的自動順序啟動控制邏輯和上料系統“加料順啟”自動順序啟動控制邏輯一致。

5 上料系統料量自動控制設計

（1）上料系統物料料量（艾薩爐熔煉所需物料料量）為制粒系統的圓盤給料量之和，給料量由艾薩DCS 控制系統進行自動調節控制。

（2）上料系統的制粒系統的1#圓盤給料機、2#圓盤給料機、3#圓盤給料機下方對應的運輸皮帶分別裝有3 臺電子秤，電子秤在艾薩DCS 控制系統監控畫面上顯示的瞬時料量分別對應圓盤給料機的瞬時下料量。

（3）圓盤給料機的下料量可以在艾薩DCS 控制系統監控畫面上選擇手動控制和自動控制。

①手動控制下料量時直接設定圓盤轉速百分比（0-100%對應變頻器頻率0-50HZ，0-50HZ 對應圓盤給料機電機轉速0-1500r/min，對應料量0-60t/h）來控制下料量，皮帶轉速恒定。

②自動控制下料量時，直接設定圓盤給料機下料量即可，皮帶轉速恒定，控制系統根據設定值自動調整圓盤給料機轉速達到下料量設定值。

6 上料系統設備故障聯鎖自動控制設計

6.1 上料系統故障聯鎖設計（制粒系統設備除外）

如果上料系統（10#皮帶、11#皮帶、12#皮帶、13#皮帶、16#皮帶）的任意一臺設備突然停機或其運行信、備妥信號由綠色變為紅色（設備未停機，處于正常運行狀態，運行信號、備妥信號由ON 變為OFF），延時3 秒（作用：查看歷史趨勢找出故障的設備）后DCS 控制系統發出“上料系統故障”報警信號，此時“加料順序啟”中的所有設備都聯鎖停機，熔煉停止并轉為加熱模式。

6.2 上料系統3 套制粒系統設備故障聯鎖控制設計（減少因制粒系統設備故障導致艾薩停產次數）

（1）艾薩正常生產過程中只使用其中1 套制粒系統下料，如果正常生產中此套制粒系統中的一臺或多臺設備突然停機或其運行信號由綠色變為紅色時，艾薩DCS 控制系統延時3 秒后發出“上料系統故障”報警信號，“加料順序啟”中的所有設備都聯鎖停機，熔煉停止并轉為加熱模式。

（2）艾薩正常生產過程中使用2 套或3 套制粒系統下料，任意1 套或2 套制粒系統中的一臺或多臺設備突然停機或其運行信號由綠色變為紅色時，艾薩DCS 控制系統上只停止對應有故障的制粒系統設備，另1 套或2 套制粒系統正常運行，其它上料系統的設備運行正常，艾薩處于正常生產狀態（艾薩下料量降低）。

6.3 上料系統故障首出原因設計

如果在生產過程中，上料系統的某臺設備（制粒系統設備除外）突然停機或其運行信號由綠色變為紅色時，艾薩DCS 控制系統監控畫面上顯示當前故障的設備為“XX 設備故障”，指導操作人員和維修人員XX 設備故障引起上料系統設備聯鎖停機。

7 制粒系統手動停止控制設計

艾薩爐正常生產過程中使用了2 套或3 套制粒系統下料，如艾薩崗位操作人員需選擇性停止任意1 套或2 套制粒系統時，艾薩崗位操作人員在艾薩DCS 控制系統監控畫面上解除對應制粒系統聯鎖后手動停止制粒系統即可，艾薩處于正常生產狀態。

8 結論

滇中有色艾薩爐上料系統是艾薩爐正常生產的核心部分，上料系統自動控制的設計獨特、靈活、方便、實用，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、聯鎖控制等，成功應用于滇中有色艾薩爐冶煉系統，滿足了艾薩爐連續冶煉工藝要求，解決了艾薩爐上料系統的設備人工手動操作控制難所需人員眾多、勞動強度大等問題，消除了人員暴露在現場環境中的安全隱患，達到了滇中有色艾薩爐生產的預期目標，為滇中有色艾薩系統順利達產達標作出了杰出的貢獻。