金創(chuàng)冶煉自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用

段 強，王金超，趙義峰，包 允，戴希章，伊山廷

（山東金創(chuàng)金銀冶煉有限公司，山東煙臺 265615）

1 自動化控制系統(tǒng)項目目標

自動化控制系統(tǒng)的目標：通過可編程序存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，實現(xiàn)控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，以現(xiàn)場可視監(jiān)控技術(shù)手段和自動控制系統(tǒng)結(jié)合，加強企業(yè)設(shè)備監(jiān)管力度，提高企業(yè)設(shè)備管理水平，降低人工操作勞動強度。

（1）物料管理。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動采集，各種流量和所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計全部由計算機自動完成，形成班組、每日、月度生產(chǎn)匯總報告，對班組、每日、月度生產(chǎn)情況進行比對。

（2）安全預(yù)警。加快設(shè)備運行故障和異常報警處理，加強儲罐液位狀態(tài)的監(jiān)控，根據(jù)實時數(shù)據(jù)采集及分析，對頻繁報警設(shè)備進行監(jiān)控檢修，對報警儲罐液位變化頻次多的部位進行流程控制分析，穩(wěn)定流程操作方式。

（3）現(xiàn)場監(jiān)控。通過現(xiàn)場各處可視攝像裝置安裝，形成對現(xiàn)場設(shè)備的可視化監(jiān)控，隨時實地掌握各種設(shè)備運行狀態(tài)，提升了現(xiàn)場監(jiān)控能力，減少安全事故發(fā)生。

2 自動化控制系統(tǒng)的特點

CPU 的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序，自動化控制系統(tǒng)（PLC）采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，操作系統(tǒng)用來處理PLC的啟動、刷新過程印象輸入/輸出區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務(wù)（圖1）。

圖1 自動化控制系統(tǒng)

（1）遠程控制功能。通過邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、順序控制，實現(xiàn)遠程操作設(shè)備的能力。

（2）數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能完備，數(shù)據(jù)準確性高。通過數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、模擬數(shù)據(jù)處理，有效進行數(shù)據(jù)采集，并保證準確性。

（3）實現(xiàn)通信、聯(lián)網(wǎng)手段多樣化。查詢方式更容易，提供手機端、PC 端等查詢方式。

（4）人機界面功能。保證數(shù)據(jù)及時上傳，及時反應(yīng)流程各項指標。

（5）輸入/輸出接口調(diào)理功能。具有A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，通過I/O 模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測量接口，直接連接各種熱電阻或熱電偶。

（6）安全性。數(shù)據(jù)保密性強，運用多種加密算法，確保數(shù)據(jù)安全無泄漏。

（7）可靠性。系統(tǒng)自動對上傳的原始數(shù)據(jù)進行備份存儲，保證數(shù)據(jù)準確、完整無丟失。

3 自動化控制系統(tǒng)方案實施

自動化控制系統(tǒng)包括可視系統(tǒng)和控制監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。

（1）可視系統(tǒng)。通過現(xiàn)場安裝的35 個監(jiān)控攝像頭，對氰化工藝優(yōu)化項目流程所有設(shè)備、設(shè)施進行實時監(jiān)控，監(jiān)控畫面通過中控室大屏幕顯示。

（2）控制監(jiān)控系統(tǒng)。通過PLC，編制組態(tài)模型，與流程內(nèi)各設(shè)備、儲罐監(jiān)控設(shè)備相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、計算，并通過中控室大屏幕顯示。

（3）方案措施。2019 年11 月開始，對氰化工藝流程現(xiàn)場進行實地查看，在流程各處進行監(jiān)控攝像頭布線和攝像頭的安裝。中控室大屏幕安裝到位，終端電腦安裝。在各設(shè)備控制柜連接線路，與系統(tǒng)對接。各設(shè)備關(guān)聯(lián)管路連接流量計，各儲槽安裝超聲波探頭和模擬探頭液位計，安裝pH 計和溫度計，進行數(shù)據(jù)線路安裝，最終與終端電腦相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和畫面的實時傳輸。終端電腦進行組態(tài)設(shè)計、數(shù)據(jù)程序編程，將現(xiàn)場各檢測設(shè)備數(shù)據(jù)進行匯總。按照流程的整體運行情況，設(shè)計5 組組態(tài)示意圖，直觀反應(yīng)整個流程設(shè)備的運行狀態(tài)（圖2）。

4 系統(tǒng)監(jiān)測功能的實現(xiàn)

圖2 設(shè)備狀態(tài)

自動化控制系統(tǒng)建設(shè)，主要為實現(xiàn)氰化優(yōu)化工藝項目的實際監(jiān)控，對流程控制、設(shè)備管理進行檢測，降低人工勞動強度，實現(xiàn)自動控制的功能。自動化控制系統(tǒng)作為設(shè)備管理系統(tǒng)的核心，其功能實現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下7 個方面：

（1）累計報表管理。按生產(chǎn)實際管理布局實現(xiàn)累計報表的管理，包括班組、每日、每月，可查詢歷史報表情況，并提供數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出功能。

（2）分時流量統(tǒng)計分析。按照尖峰平谷分段實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計，電量可分時、分段進行顯示，提供以月、年等分段比例。

（3）實時設(shè)備電能分析。瞬時電流、電壓、設(shè)備調(diào)頻頻率直接顯示記錄，對設(shè)備情況實際進行掌控。

（4）生產(chǎn)報表分析。通過班組、每日、每月的同比、環(huán)比等分析項目，實現(xiàn)流程運行指標和物料的綜合對比，為后續(xù)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。

（5）大屏可視化監(jiān)控。通過大屏的展現(xiàn)效果，實現(xiàn)用能的可視化管理需求。

（6）設(shè)備、液位異常實時報警。通過設(shè)置設(shè)備和儲罐液位的安全警戒線，超限、低限后實時報警，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

（7）歷史流量、pH 值、液位曲線對比?？蓪Ρ热我鈺r間段的流程運行情況，提供多種時間間隔的運行曲線，以滿足客戶的不同需求。

5 自動化控制系統(tǒng)效益實現(xiàn)

自動化控制系統(tǒng)通過可編程序存儲器數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，實現(xiàn)控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，將設(shè)備運轉(zhuǎn)情況展示為看得見的數(shù)據(jù)，同時針對監(jiān)測的數(shù)據(jù)對流程運轉(zhuǎn)情況進行實時監(jiān)控。以現(xiàn)場可視監(jiān)控技術(shù)手段和自動控制系統(tǒng)相結(jié)合，加強企業(yè)設(shè)備監(jiān)管力度，提高企業(yè)設(shè)備管理水平，通過數(shù)據(jù)對生產(chǎn)效率低下的用能設(shè)備進行節(jié)能化改造。降低人工操作勞動強度，精簡人員4 名，節(jié)省企業(yè)人工費用24 萬元/年。

自動化控制系統(tǒng)可以使車間領(lǐng)導(dǎo)通過平臺的監(jiān)控功能，對設(shè)備運轉(zhuǎn)整體質(zhì)量（電壓、電流、頻率、處理量等）進行實時監(jiān)控，監(jiān)測機械設(shè)備運行狀態(tài)，保證生產(chǎn)的安全、高效、正常運行。同時其強大的數(shù)據(jù)采集分析功能，使導(dǎo)出的數(shù)據(jù)高效準確，大大方便了對生產(chǎn)的及時控制與調(diào)整。