生物堆浸生產工藝實時監控系統

葉貞建

(江西銅業集團公司德興銅礦，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，設計年產2000t陰極銅的堆浸廠，該廠于1997年10月投產，生產出“A”級陰極銅。根據生產工藝要求，采用萃取原液流量調節與控制;一級萃取有機回流流量調節與控制;二級萃取有機回流流量調節與控制;有機供液流量調節與控制;反萃取水相回流流量調節與控制;反萃取供液流量調節與控制;過濾供液流量調節與控制等獨立的單回路閉環調節控制系統。調節控制系統的穩定運行對生產起重要作用，但如此復雜的生產工藝僅靠簡單的單回路調節器，無法消除生產中的諸多故障隱患。經過10多年生產運行后，生產工藝控制系統暴露出諸多問題，如原液、有機液突然斷流、萃取攪拌器發生故障、萃取反萃回流、打空泵、冒槽等，最終導致生產工藝參數失調、萃取率下降，甚至停產。為了解決上述問題，最根本的辦法就是提高生產過程中的自動化控制水平，實現計算機在線控制，從而提高堆浸廠的自動化綜合管理水平。

2 系統組成

堆浸生產工藝實時監控系統見圖1。

圖1 堆浸生產工藝實時監控系統圖

堆浸生產工藝實時監控系統的現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。

控制系統選用美國羅克維爾公司生產的SLC500 PLC 硬件和RSView32 監控、組態系統[1]，采用工業控制計算機作為上位機，組成整個堆浸生產工藝實時監控系統。

2.1 現場檢測、執行儀表

所有現場檢測儀表測量的顯示、以及調節儀表的參數設定、調節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。

現場執行儀表(如調節閥)由控制器的模擬量輸出模塊以標準4～20mADC直接驅動[2]。

2.2 控制與監測系統

系統的控制器采用美國羅克維爾公司生產的SLC500模塊化PLC，SLC500系統包括內置通訊接口的16M處理器、電源、模擬量輸入輸出模塊、開關量輸入輸出模塊和相關的外部設備。

PLC系統采用框架式結構，為在不同的工業現場使用提供了同樣穩定可靠的平臺和靈活的系統組態，RSLOgix500是SLC500間單方便的Windows平臺編程軟件，使 SLC500系統間單易用，也使SLC500成為當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;office2003辦公軟件;RSView32監控組態軟件;RSLinx通訊軟件;Panelbuilder編程軟件;RSLogix900編程軟件。

2.2.2 組態軟件功能完善

Rockwell RSView32工控組態軟件提高工業標準數學模型庫和控制功能庫，組態模式靈活，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

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

2.2.4 強大的通訊功能和良好的開放性

Rockwell RSView32工控組態軟件向下可以通過RSLink與數據采集硬件通信，向上通過Ethernet與管理網互聯國，對于DDE或OPC數據源，“標記/數值”對的列表被傳給DDE或OPC服務器。

2.2.5 多任務的軟件運行環境、數據庫管理及資源共享

Rockwell RSView32工控組態軟件充分利用面向對象的技術和動態聯接庫技術，極大地豐富了控制系統顯示畫面和編程環境，從而方便靈活地實現多任務操作。ActiveX控件為第三方開發的軟件，RSView32通過它的屬性、事件和方法來使用它提供的功能。具體應用為在指定點嵌入一個ActiveX控件，然后設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應用軟件提供接口，利用DDE(dynamic data exchange)技術，Rockwell與 RSView32其應用程序進行數據交換，實現數據和信息共享，從而為用戶提供更為集中的數據操作環境，實現信息集中管理，并向上層系統提供開放式數據庫接口[5]。

2.2.6 控制點的規模及性價比

測量、控制點的數量是衡量組態軟件的重要參數。RSView32工控組態軟件有多達7000個標記的規模，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。用戶可以根據實際工程選擇合適的標記數量。點多則價高。RSView32工控組態軟件將PLC融入DCS系統，使PLC系統具有DCS功能，實現了邏輯量、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以及查看故障點、設置控制參數等。

2.4 電力拖動設備

電力拖動設備在堆浸廠有各種泵，還有整流器、穩流柜等，這些設備的運行、故障等信號必須進入監控系統。

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執行器。(其中新增1臺流量計，1臺執行器)。

(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臺相應的執行器。

(3)有機流量:2臺DN200的超聲波流量計，2臺相應的執行器。

(4)過慮泵流量:1臺DN60的電磁流量計，1臺相應的執行器。

(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臺相應的執行器。

(6)電積供液泵流量:新增1臺DN80的電磁流量計及1臺相應的執行器。

(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)開關量輸入:均為運行點、故障點。

3 PLC程序編制

3.1 所有儀表數據的顯示、報警，以及數據修改等全部在操作員終端或上位計算完成

控制方案、PID回路及相關參數、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 生產工藝實時監控系統的控制程序指令(部分)

4 結束語

通過實施堆浸生產工藝實時監控系統后起到監控系統的作用，提高生產過程中的自動化控制水平，實現計算機在線控制，但是，運行后也出現設備故障，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)熱電偶質量不過關，內部線易斷;(3)流量計選型不合理，不便維修。

[1]張還，等.三菱FX系列PLC設計與開發——原理、應用與實訓[M]，北京:機械工業出版社，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.生物浸出工藝工業化進展(二)[J].現代礦業，2012(4):6－10.

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

[5]鄭雅杰，陳學文，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.