選礦廠藥劑自動制備和無人值守功能探索與研究

李朝輝 李強

[摘 ? ?要]藥劑制備設備作為選礦廠藥劑系統的一個重要設備，主要由包藥劑攪拌桶、藥劑輸送泵、藥劑貯存槽組成。設備自動制備和無人值守功能由于受外界因素干擾過大，實現自動制備和無人值守功能所需投資較大，加之系統采用聯鎖較多，其維護工作量大，制約著該設備的自動制備和無人值守功能普及和實現。為此，文章介紹了一種通過使用自動化儀表采集貯存槽液位上傳至DCS控制系統進行運算分析后，遠程自動啟動設備完成藥劑制備和無人值守的方法。

[關鍵詞]自動制備;無人值守;聯鎖;自動化儀表;DCS控制系統

[中圖分類號]TD923.1;TD94 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–000–03

[Abstract]As an important equipment of reagent system in concentrator， reagent preparation equipment mainly consists of reagent mixing barrel， reagent conveying pump and reagent storage tank. Due to the interference of external factors， the automatic preparation and unattended functions of the equipment require large investment. In addition， the system uses more interlocking， and its maintenance workload is large， which restricts the popularization and Realization of the automatic preparation and unattended functions of the equipment. For this reason， this paper introduces a method of collecting the liquid level of storage tank by using automatic instrument， uploading it to DCS control system for calculation and analysis， and then starting the equipment remotely to complete the preparation of reagent and unattended.

[Keywords]automatic preparation; unattended; interlocking; automatic instrument; DCS control system

藥劑制備系統作為選礦廠加藥流程中的前端子系統，在選礦廠藥劑配置和控制加藥作業中起著非常重要的作用。某選礦廠藥劑制備系統主要將固體粉狀可溶物、液體可溶物等選礦藥劑通過固定配比以達到生產要求的最優濃度需求。日常人工工作部分主要是將藥劑和水按一定濃度要求混合放入攪拌桶，按照生產需求，每天僅需一段時間即可制以滿足生產需求的藥劑量。為了進一步提高選礦廠的自動化程度，通過DCS控制系統實現部分人工操作工作，可進一步降低崗位工作人員配置需求和實現晚班無人值守功能。

1 系統流程設計

1.1 系統流程

本系統主要通過DCS控制系統實現藥劑制備在其藥劑攪拌桶中的藥劑液位滿足選礦廠生產時，實現自動預啟動攪拌桶達到預先設定啟動時間要求后，其藥劑輸送泵（一用一備）啟動將藥劑輸送至藥劑貯存槽，使得貯存槽保持一定液位，同時在主輸送泵出現故障時在條件允許下自動切換啟動備用輸送泵完成藥劑制備工作。本系統需將貯存槽液位和藥劑輸送泵形成一級聯鎖，其次藥劑輸送泵和藥劑攪拌桶形成二級聯鎖。為避免因為貯存槽液位計出現故障造成藥劑滿潑問題或攪拌桶中無藥劑導致泵空轉情況，一是增加藥劑貯存槽液位計完好性判斷程序，在藥劑輸送泵運行一段時間后，貯存槽液位無變化自動停泵，二是將輸送泵運行時間作為間接判斷，泵啟動運行達到較長一段時間后，自動停泵。如圖1所示。

1.2 系統硬件設計

系統硬件部分主要由DCS控制器、DCS數字量輸出卡件、DCS數字量輸入卡件、DCS模擬量輸入卡件、超聲波液位計、現場設備控制箱、控制線組成。現場設備控制箱主要作為設備的啟/停控制，并具有遠程/就地控制選擇功能;超聲波液位計安裝于貯存槽，通過專用電纜接入DCS模擬輸入卡件，將貯存槽液位信號傳入DCS系統;攪拌桶和輸送泵控制箱端將遠程模式通過控制線接入DCS數字量輸入卡件，用于判斷DCS是否具備啟動設備條件前提，再將遠程啟動設備點從通過DCS數字量輸出卡件接入控制箱，用于DCS遠程啟動設備;DCS控制器作為系統的“大腦”，主要用于對液位信息的采集和計算，運行存儲無人值守程序。

2 控制系統設計

2.1 攪拌桶和藥劑輸送泵控制

根據系統控制要求，攪拌桶和輸送泵需具有遠程/就地控制功能，設計電氣控制原理如圖2所示。

而在DCS端，針對攪拌桶和輸送泵的控制程序對應配置程序，在無人值守模式下控制模式處于遠程串級模式，無須人為干預，DCS系統可自動啟停設備，其控制面板如圖3所示。

2.2 貯存槽液位采集

此設計采用DCS系統自帶的AI模擬量輸入模塊，其模擬量輸入功能塊原理圖如圖4所示：該模塊內部已設定模擬量計算公式，使用時僅需要設定XD_SCALE（0～100%表示4～20 mA）值和OUT_SCALE（液位計量程），模塊配置有仿真功能和濾波功能。

2.3 DCS系統介紹

DCS系統即分布式控制系統，又稱集散控制系統，集過程控制級和過程監控級為一體，其主要特征是集中管理和分散控制。系統具有標準通訊協議、顯示、數據處理和控制等功能的多級計算機系統，一般由控制器、I/O模塊、操作站、通訊網絡和用于控制程序開發和畫面組態軟件組成，具有可靠性強、靈活性好、易維護等特點，可實現PID、串級、模糊控制等功能，同時可方便自主開發適用于工藝控制的特殊控制算法。

2.4 無人值守DCS系統程序設計

根據無人值守系統實現流程圖，在DCS系統中創建攪拌桶聯鎖控制程序和藥劑輸送泵的聯鎖控制程序。

（1）藥劑輸送泵DCS自動控制程序設計思想為：液位計處于正常狀態，泵處于遠程串級，實際液位低于設定值，攪拌桶啟動時間達到條件且無超時報警的要求時，藥劑輸送泵自動啟動，藥劑輸送泵控制程序設計如圖5所示。

（2）藥劑攪拌桶DCS自動控制程序設計思想為：在藥劑輸送泵控制模塊發出攪拌桶啟動命令后，當藥劑攪拌桶處于遠程串級模式，攪拌桶未達運行時間，無緊停信號時，攪拌桶自動啟動，藥劑攪拌桶控制程序設計如圖6所示。

3 結論

此設計充分利用DCS控制系統的優越性，實現藥劑制備工序晚班無人值守的功能，降低了崗位人員啟停泵的工作量，減少了崗位人員接觸危害環境的時間。在項目實施前，該崗位正常上班需要9人，項目實施后，僅需在崗5人，為選礦廠節約了人力成本，且進一步提升了選礦廠的自動化、智能化水準。

參考文獻

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