计算机过程控制系统在锌冶炼系统的应用

程瑶

(陕西国际商贸学院，陕西西安710000)

计算机过程控制系统在锌冶炼系统的应用

程瑶

(陕西国际商贸学院，陕西西安710000)

在锌冶炼过程中为了提高冶炼效率，多会运用到计算机过程控制系统，以此来提升冶炼自动化的水平、提升国际竞争优势。锌冶炼中无论是原材料的检测和输送还是在电解车间产出阴极锌，都是由DCS控制室进行跟踪和控制的，该系统可以对车间的设备情况进行实时监控，对生产指标、工艺参数等进行指挥和协调，保障生产质量。

计算机;过程控制系统;锌冶炼系统

0 前言

通过对全球范围锌冶炼企业的了解和分析可以看出:计算机过程控制系统技术将是今后锌冶炼企业的发展趋势，因此企业必须投入大量的人力物力，深入研究该项技术，使其良好作用在锌冶炼过程中得以充分发挥，优化锌冶炼各个环节的细节工作、提高整体加工效率、保证企业整体产量，下面对该控制系统的体系结构进行分析。

1 计算机过程控制系统的整体结构

1．1对应用的仪表层进行分析

对于冶炼现场使用的仪表层而言，其作用是将现场不同的物理信号进行转变与转发，例如将现场的位移信号、流量信号、温度信号、压力信号等转变成标准的电压和电流，现场仪表层还可以将不同的控制输出信号转换为现场设备的物理信号，当前使用较多的仪表层接口信号通常是4～20 mA。

1．2对装置控制单元的分析

对于装置控制层而言，利用网络将不同的设备装置连接起来，或者将不同的子系统连接起来构成一个复杂的控制系统，主要涉及到PLC、DCS等。

1．3对管理层的深入分析

车间调度部门和车间管理部门构成了整个监控管理层，具体管理过程中涉及到的细节内容较多，包括WEB发布、历史趋势、操作集中显示、存储、数据采集、工厂调度、设备管理、生产调度工作等。

2 计算机过程控制系统在锌冶炼中的应用

2．1分析现场仪表层的应用情况

冶金企业所应用的控制系统是在上述结构基础上进行设计的，在该基础上建立网络框架、完成系统通讯的组建。下面分析现场仪表层的应用情况:现场仪表主要有皮带秤、液位技、pH计、压力变送器、流量计、热电阻，这些仪表都是以4～20 mA模拟量为主，电机的启停信号、故障信号、运行信号都是以开关量为主，这一层的所有信号都会进入到最近的DCS控制柜中［1］。计算机过程控制系统应用包含:仪表层的应用，控制单元层的应用，网络拓扑的应用，通信系统的连接，调度室的应用，电解系统和静液系统。

2．2分析控制单元层的应用情况

计算机过程控制系统在锌冶炼系统的应用中，焙烧和制酸系统的作用尤为重要，该系统型号为SIMATICPCSV6．1，由西门子公司研发，其应用了统一的数据管理、统一的编程软件、统一的组态、统一的通信，控制单元层实现了全集成自动化控制［2］。上位计算机监控系统共设置了5台计算机，包括操作员站和工程师站，当5台计算机中有一台发生故障时，后备计算机就能直接切入，对冶锌金全过程进行监控，利用权限进行授权操作，除此之外，还可以以操作组、流程图的方式对整个过程实施监控，保存不同的历史数据，最后在通过报表的形式对报警、统计等数据进行打印和显示。下位控制系统是整个冶锌工艺控制系统的核心部分，DCS借助以太网的通信模块，与计算机进行连接，其中的远程柜使用了ET-200 m分布式I/O，利用冗余现场总线进行通信传输，这一网络结构有利用系统模块的升级和扩展，保证工作运行的可靠性。除此之外，还设计了SO2风机控制系统和余热锅炉脉冲吹灰控制系统，它们都使用了西门子公司S7-300系统，利用焙烧制酸系统、通讯模块等实现数据的共享，这样能够有效保证工作效率、减少现场工作人数［3］，劳动强度也要比传统方式降低了很多。对于化学水和生产水系统而言，主要构成是1台操作站和1个控制器，其中的下位控制器使用的型号是SIMENS315，下位软件使用的型号是STEP7V5．3，上位软件应用了昆仑通态MGGS，它是一种独立的控制系统，可以对整个冶锌场的锅炉用水和生产用水进行处理［4］。另一方面，在操作员站上可以对不同的电动设备进行监视和控制，一部分对工艺设备的控制在计算机系统内部实现，各个车间都安装了监控装置来对设备进行监控，可以实时对主控室进行监控，同时还配置了硬盘刻录机，能够有效对数据进行备份。

2．3对网络拓扑的应用分析

在冶锌工厂中使用的主干网是冗余环网，主干网主要起到调度和备用作用，各个层之间都是相互独立的，该网利用光纤构成一个环状结构，在环上挂上不同环节的交换机，这些交换机安放到不同终端现场，如果该环上某个节点发生故障，就能够通过环的另一个路线进行数据流的传递［5］，有效保证了系统的可靠性，如果这个环上出现多个故障，还可以使用多半环、半环等来传输数据，过程控制调度冗余环网设计情况如图1所示。其中涉及到很多调度节点，例如综合自动化保护主要由电解整流和危机综合保护系统组成，硫酸综合楼主要有PLC、二氧化硫风机、还有制酸的DCS、工业锅炉房、工业锅炉DCS、焙烧等。

2．4分析调度室的应用情况

总调度室的监控软件使用的是西门子开发的WINCC，该调度室绘制的流程图简单流畅，同时还兼具报表和报警功能，在该调度室中使用了3台计算机，同时设置了两个网卡，其中一个和调度网连接，另一个和OA网络连接，利用客户端和IF，结合权限的不同可以进行监视服务和浏览服务。除此之外这3台计算机都有数据记录和数据采集功能，利用权限工程师可以设计一个工程师站，另外两台计算机作为操作员站，当其中一台进行维护或者重新启动时，不会影响其他两台计算机的运行。

图1过程控制调度冗余环网设计

2．5分析电解系统和静液系统情况的分析

电解系统和静液系统使用的是分布式的控制系统，该系统是结合企业技术在DCS基础上进行研发的，系统中的软件系统设置了两个模块，分别是PlangtView和ConMaker，底层控制软件是ConMaker，便于完成整体控制。

3 结语

计算机过程控制系统在锌冶炼系统中优势明显，能够将硬件与软件进行科学结合进而构建健全的网络和通信系统，能够有效对整个冶锌生产过程进行DCS控制，另一方面，还可以对各个车间的数据进行采集，对不同设备的运行状况进行监控，记录不同车间的产量，并在此基础上对相关数据进行统计、计算、处理和管理，有效对冶锌的整个生产工艺进行控制，保证冶锌的质量，在工厂中实现系统管理和科学规划。

［1］蔡学伟．计算机过程控制系统在锌冶炼系统的应用［J］．中国有色冶金，2012，41(3):30－32．

［2］高超．脚本语言在计算机过程控制系统中的应用［C］//全国冶金自动化信息网2015年会论文集，2015(7):35．

［3］李明．计算机过程控制系统在平整机组中的研究与应用［D］．武汉:武汉科技大学，2011．

［4］魏甲明，许波，董四禄，等．改进型氧化锌脱硫工艺在锌冶炼厂应用的探讨［J］．中国有色冶金，2012，41(5):55－57．

［5］邓国屏，王化敏．重金属废水生物制剂深度处理与回用技术在锌冶炼废水处理中的运用［J］．青海环境，2013，23(1):18－20．

An Application of Computers in Zinc Smelting Process Control System

CHENG Yao
(Institute of Shanxi International Trade，Xi’an，Shanxi 710000，China)

In the process of zinc smelting to improve the efficiency of smelting，we would apply it to the computer process control system so as to improve metallurgical automation level and the international competitive advantage．Zinc smelting，both in testing of raw materials and transportation and in potroom cathode zinc output，will be followed by the DCS control room to track and control．The system can be real-time monitoring of workshop equipment，including the production index，process parameters，such as to command and coordination and guarantee the production quality．

Computer;Process control system;Zinc smelting system

TF355;TP273．5

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．048

2016－12－06

陕西省教育厅专项项目(16JK2037)

程瑶(1979－)，女，陕西西安人，讲师，研究方向:计算机软件，手机:15336111867，E-mail:37961791@qq．com．