生物堆浸生产工艺实时监控系统

叶贞建

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西 德兴 334224)

1 前言

江铜集团德兴铜矿采矿场堆浸厂采用低品位原生硫化矿细菌浸出－萃取－电积工艺，设计年产2000t阴极铜的堆浸厂，该厂于1997年10月投产，生产出“A”级阴极铜。根据生产工艺要求，采用萃取原液流量调节与控制;一级萃取有机回流流量调节与控制;二级萃取有机回流流量调节与控制;有机供液流量调节与控制;反萃取水相回流流量调节与控制;反萃取供液流量调节与控制;过滤供液流量调节与控制等独立的单回路闭环调节控制系统。调节控制系统的稳定运行对生产起重要作用，但如此复杂的生产工艺仅靠简单的单回路调节器，无法消除生产中的诸多故障隐患。经过10多年生产运行后，生产工艺控制系统暴露出诸多问题，如原液、有机液突然断流、萃取搅拌器发生故障、萃取反萃回流、打空泵、冒槽等，最终导致生产工艺参数失调、萃取率下降，甚至停产。为了解决上述问题，最根本的办法就是提高生产过程中的自动化控制水平，实现计算机在线控制，从而提高堆浸厂的自动化综合管理水平。

2 系统组成

堆浸生产工艺实时监控系统见图1。

图1 堆浸生产工艺实时监控系统图

堆浸生产工艺实时监控系统的现场检测仪表有原液和有机液流量、萃取槽液位、电积槽液位和温度、输送泵和搅拌机等电机的电流、电压等检测信号。

控制系统选用美国罗克维尔公司生产的SLC500 PLC 硬件和RSView32 监控、组态系统[1]，采用工业控制计算机作为上位机，组成整个堆浸生产工艺实时监控系统。

2.1 现场检测、执行仪表

所有现场检测仪表测量的显示、以及调节仪表的参数设定、调节全部在操作员终端或上位计算机上完成。

仪表信号以2线制或4线制两种方式通过模拟量输入模块直接采入控制器，采用标准的4～20mADC输入信号。

现场执行仪表(如调节阀)由控制器的模拟量输出模块以标准4～20mADC直接驱动[2]。

2.2 控制与监测系统

系统的控制器采用美国罗克维尔公司生产的SLC500模块化PLC，SLC500系统包括内置通讯接口的16M处理器、电源、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块和相关的外部设备。

PLC系统采用框架式结构，为在不同的工业现场使用提供了同样稳定可靠的平台和灵活的系统组态，RSLOgix500是SLC500间单方便的Windows平台编程软件，使 SLC500系统间单易用，也使SLC500成为当前市场上最好的中小型可编程序控制器[3]。

2.2.1 人机界面

上位计算机采用工业控制计算机，采用标准配置以便于维护与更换，配置以下软件:windowsXP操作系统;office2003办公软件;RSView32监控组态软件;RSLinx通讯软件;Panelbuilder编程软件;RSLogix900编程软件。

2.2.2 组态软件功能完善

Rockwell RSView32工控组态软件提高工业标准数学模型库和控制功能库，组态模式灵活，能满足用户所需的各种测控要求。RSView32对测控信息进行显示、计算、分析、存储、调用、打印等，操作界面生动灵活，安全体系可靠[4]。

2.2.3 丰富的图形显示组态

Rockwell RSView32工控组态软件提供给用户丰富的作图工具和编辑工具，提供了大量的工业设备图形库、电气及仪表图符，工控必备的趋势图、历史曲线、数据分析窗口等调用十分方便，它提供了极其友好的图形化用户界面，包括一整套windows风格的窗口、弹出式菜单、按钮、消息区、工具、滚动条等，画面丰富多彩。汉化版的中文界面，实现了汉字的录用、编辑和显示。

2.2.4 强大的通讯功能和良好的开放性

Rockwell RSView32工控组态软件向下可以通过RSLink与数据采集硬件通信，向上通过Ethernet与管理网互联国，对于DDE或OPC数据源，“标记/数值”对的列表被传给DDE或OPC服务器。

2.2.5 多任务的软件运行环境、数据库管理及资源共享

Rockwell RSView32工控组态软件充分利用面向对象的技术和动态联接库技术，极大地丰富了控制系统显示画面和编程环境，从而方便灵活地实现多任务操作。ActiveX控件为第三方开发的软件，RSView32通过它的属性、事件和方法来使用它提供的功能。具体应用为在指定点嵌入一个ActiveX控件，然后设定其属性或控件事件，该控件就可以与交互作用了，信息通过RSView32的标记进行传递。

windows为RSView32应用软件提供接口，利用DDE(dynamic data exchange)技术，Rockwell与 RSView32其应用程序进行数据交换，实现数据和信息共享，从而为用户提供更为集中的数据操作环境，实现信息集中管理，并向上层系统提供开放式数据库接口[5]。

2.2.6 控制点的规模及性价比

测量、控制点的数量是衡量组态软件的重要参数。RSView32工控组态软件有多达7000个标记的规模，并有强大的图形工具、丰富的菜单命令、完善的测量及控制管理。用户可以根据实际工程选择合适的标记数量。点多则价高。RSView32工控组态软件将PLC融入DCS系统，使PLC系统具有DCS功能，实现了逻辑量、模拟量、顺序控制等控制策略的集成，极大地提高了系统的性能价格比。

2.3 操作员终端

PaneIView1000操作员界面能够为用户提供丰富的功能，这些功能将操作员提供更为直观的操作笔法。值班室配置1块PaneIView1000操作员终端屏，用于显示工艺流程及各种参数以及查看故障点、设置控制参数等。

2.4 电力拖动设备

电力拖动设备在堆浸厂有各种泵，还有整流器、稳流柜等，这些设备的运行、故障等信号必须进入监控系统。

2.5 控制变量

主要控制变量如下:

(1)原液流量计:2台DN300的超声波流量计和1台DN3500的超声波流量计，3台ZDLN－40K执行器。(其中新增1台流量计，1台执行器)。

(2)一、二萃取、反萃取回流量:2台ZN200的涡街流量计，1台DN300的电磁流量计，1台相应的执行器。

(3)有机流量:2台DN200的超声波流量计，2台相应的执行器。

(4)过虑泵流量:1台DN60的电磁流量计，1台相应的执行器。

(5)反萃供液泵流量:1台DN65的电磁流量计，1台DN60的电磁流量计，2台相应的执行器。

(6)电积供液泵流量:新增1台DN80的电磁流量计及1台相应的执行器。

(7)增加3个高位原液池低液位报警。

(8)增加电积槽温度测量。

(9)开关量输入:均为运行点、故障点。

3 PLC程序编制

3.1 所有仪表数据的显示、报警，以及数据修改等全部在操作员终端或上位计算完成

控制方案、PID回路及相关参数、连锁逻辑报警、程序指令等存贮在SLC500下位控制中[6]。

3.2 控制程序方框图与控制程序指令

图4 生产工艺实时监控系统的控制程序指令(部分)

4 结束语

通过实施堆浸生产工艺实时监控系统后起到监控系统的作用，提高生产过程中的自动化控制水平，实现计算机在线控制，但是，运行后也出现设备故障，需进一步加以完善，如(1)液位计选型不合理，不耐酸易腐蚀;(2)热电偶质量不过关，内部线易断;(3)流量计选型不合理，不便维修。

[1]张还，等.三菱FX系列PLC设计与开发——原理、应用与实训[M]，北京:机械工业出版社，2010:35－38.

[2]曾伟民，邱冠周.硫化铜矿生物堆浸可编程控制器应用指南[J].金属矿山，2010(8):102－107.

[3]杨海麟，康文亮，张玲，等.生物浸出工艺工业化进展(二)[J].现代矿业，2012(4):6－10.

[4]刘志伟.生物氧化技术的应用与展望[J].中国矿山工程，2012(4):47－50.

[5]郑雅杰，陈学文，乐红春，等.高铁生物堆浸液Na2S2O3回收铜新工艺[J].湖南有色金属，2011(1):13－16.

[6]武名麟，刘丰成，张兴勋，等.高寒地区氧化铜矿堆浸工程冬季保温问题初探[J].金属矿山，2010(2):73－75.