艾薩爐上料系統(tǒng)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐永春，張建波，呂 堅(jiān)，吳長(zhǎng)品，任海榮，胡?？?/p>

（楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675000）

滇中有色艾薩爐屬于連續(xù)性熔煉爐,上料系統(tǒng)提供了艾薩熔煉所需的銅精礦，若上料系統(tǒng)的設(shè)備人工手動(dòng)操作控制，不僅人員眾多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且存在安全隱患，無(wú)法滿(mǎn)足艾薩爐連續(xù)冶煉，故上料系統(tǒng)的操作、控制設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制成了必備條件，只有成功應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，才能滿(mǎn)足艾薩爐連續(xù)冶煉工藝要求，上料系控制技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具體如下。

1 上料系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)

上料系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)使用的是浙江中控股份公司的DCS控制系統(tǒng)（ECS-100 系列）。上料系統(tǒng)由3 套制粒系統(tǒng)、5 條運(yùn)輸皮帶（16#皮帶、13#皮帶、12#皮帶、11#皮帶、10#皮帶）、6 套電子皮帶秤組成，其中制粒系統(tǒng)由圓盤(pán)給料機(jī)、制粒機(jī)、運(yùn)輸皮帶組成,以上設(shè)備的啟動(dòng)信號(hào)、停止信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、備妥信號(hào)、電子皮帶秤稱(chēng)量信號(hào)、急停信號(hào)、故障信號(hào)、聯(lián)鎖控制進(jìn)入DCS控制系統(tǒng)顯示、控制。

2 上料系統(tǒng)設(shè)備手動(dòng)/自動(dòng)啟/?？刂?/h2>

2.1 上料系統(tǒng)單臺(tái)設(shè)備手/自動(dòng)啟/?？刂?/h3>

上料系統(tǒng)的設(shè)備由現(xiàn)場(chǎng)控制箱進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制，手動(dòng)啟動(dòng)單臺(tái)設(shè)備時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“手動(dòng)”狀態(tài)，由崗位人員現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)/停止設(shè)備，自動(dòng)啟動(dòng)單臺(tái)設(shè)備前轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“自動(dòng)”狀態(tài)，由艾薩主控室人員在DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止設(shè)備。

2.2 上料系統(tǒng)備妥

當(dāng)上料系統(tǒng)所有設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)控制箱的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都打到“自動(dòng)”狀態(tài)，且備妥聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)均投入后，在艾薩爐DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上“上料系統(tǒng)備妥”信號(hào)顯示為綠色，此時(shí)在DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上選擇“上料系統(tǒng)自動(dòng)”，艾薩主控室崗位人員遠(yuǎn)程點(diǎn)擊“加料順啟”按鈕，上料系統(tǒng)所有設(shè)備按照 “加料順啟”的步驟自動(dòng)順序啟動(dòng)。點(diǎn)擊“加料停止”或“加料急?！保ㄐ?“急停復(fù)位”后才能再次執(zhí)行“加料順啟”）按鈕，上料系統(tǒng)所有設(shè)備同時(shí)停止運(yùn)行。

3 上料系統(tǒng)“加料順啟”自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

3.1 上料系統(tǒng)設(shè)備“加料順啟”控制邏輯

在艾薩爐DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上點(diǎn)擊“加料順啟”按鈕（艾薩爐點(diǎn)擊“熔煉啟動(dòng)”后上料系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行“加料順啟”控制），上料系統(tǒng)設(shè)備順序啟動(dòng)控制邏輯：控制系統(tǒng)檢測(cè)16#皮帶有備妥信號(hào)，則自啟動(dòng)16#皮帶，再檢測(cè)16#皮帶有運(yùn)行信號(hào)，如果13#皮帶有備妥信號(hào)，延時(shí)5 秒自啟動(dòng)13#皮帶，再檢測(cè)13#皮帶有運(yùn)行信號(hào)，如果12#皮帶有備妥信號(hào)，延時(shí)5 秒自動(dòng)啟動(dòng)12#皮帶，以此類(lèi)推，順序控制啟動(dòng)11#皮帶、10#皮帶,10#皮帶啟動(dòng)正常后，根據(jù)3 套制粒系統(tǒng)的選擇情況，啟動(dòng)所選擇的制粒系統(tǒng)。

3.2 上料系統(tǒng)“加料順啟”故障、報(bào)警

上料系統(tǒng)“加料順啟”控制過(guò)程中，如果某臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間大于8 秒后此設(shè)備沒(méi)有運(yùn)行信號(hào)，在艾薩DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上顯示此臺(tái)設(shè)備故障，控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲音并將整個(gè)上料系統(tǒng)設(shè)備同時(shí)停止（包括已啟動(dòng)正常的設(shè)備）。

4 上料系統(tǒng)的3套制粒系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

艾薩爐上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3 套制粒系統(tǒng)，一般情況下使用3 套制粒系統(tǒng)給料，如果其中某套制粒系統(tǒng)設(shè)備需檢修、維護(hù)時(shí)，也可以選擇其中2 套制粒系統(tǒng)進(jìn)行正常生產(chǎn)，制粒系統(tǒng)選擇設(shè)計(jì):在1#或2#或3#制粒系統(tǒng)彈出式流程圖中，如果選擇對(duì)應(yīng)的制粒系統(tǒng)自動(dòng)，且聯(lián)鎖投入，對(duì)應(yīng)被選擇的制粒系統(tǒng)自動(dòng)順序啟動(dòng),啟動(dòng)順序:制粒機(jī)、皮帶、圓盤(pán)給料機(jī),制粒系統(tǒng)的自動(dòng)順序啟動(dòng)控制邏輯和上料系統(tǒng)“加料順啟”自動(dòng)順序啟動(dòng)控制邏輯一致。

5 上料系統(tǒng)料量自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

（1）上料系統(tǒng)物料料量（艾薩爐熔煉所需物料料量）為制粒系統(tǒng)的圓盤(pán)給料量之和，給料量由艾薩DCS 控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。

（2）上料系統(tǒng)的制粒系統(tǒng)的1#圓盤(pán)給料機(jī)、2#圓盤(pán)給料機(jī)、3#圓盤(pán)給料機(jī)下方對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸皮帶分別裝有3 臺(tái)電子秤，電子秤在艾薩DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上顯示的瞬時(shí)料量分別對(duì)應(yīng)圓盤(pán)給料機(jī)的瞬時(shí)下料量。

（3）圓盤(pán)給料機(jī)的下料量可以在艾薩DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上選擇手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。

①手動(dòng)控制下料量時(shí)直接設(shè)定圓盤(pán)轉(zhuǎn)速百分比（0-100%對(duì)應(yīng)變頻器頻率0-50HZ，0-50HZ 對(duì)應(yīng)圓盤(pán)給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速0-1500r/min，對(duì)應(yīng)料量0-60t/h）來(lái)控制下料量，皮帶轉(zhuǎn)速恒定。

②自動(dòng)控制下料量時(shí)，直接設(shè)定圓盤(pán)給料機(jī)下料量即可，皮帶轉(zhuǎn)速恒定，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)整圓盤(pán)給料機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到下料量設(shè)定值。

6 上料系統(tǒng)設(shè)備故障聯(lián)鎖自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

6.1 上料系統(tǒng)故障聯(lián)鎖設(shè)計(jì)（制粒系統(tǒng)設(shè)備除外）

如果上料系統(tǒng)（10#皮帶、11#皮帶、12#皮帶、13#皮帶、16#皮帶）的任意一臺(tái)設(shè)備突然停機(jī)或其運(yùn)行信、備妥信號(hào)由綠色變?yōu)榧t色（設(shè)備未停機(jī)，處于正常運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行信號(hào)、備妥信號(hào)由ON 變?yōu)镺FF），延時(shí)3 秒（作用：查看歷史趨勢(shì)找出故障的設(shè)備）后DCS 控制系統(tǒng)發(fā)出“上料系統(tǒng)故障”報(bào)警信號(hào)，此時(shí)“加料順序啟”中的所有設(shè)備都聯(lián)鎖停機(jī)，熔煉停止并轉(zhuǎn)為加熱模式。

6.2 上料系統(tǒng)3 套制粒系統(tǒng)設(shè)備故障聯(lián)鎖控制設(shè)計(jì)（減少因制粒系統(tǒng)設(shè)備故障導(dǎo)致艾薩停產(chǎn)次數(shù)）

（1）艾薩正常生產(chǎn)過(guò)程中只使用其中1 套制粒系統(tǒng)下料，如果正常生產(chǎn)中此套制粒系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備突然停機(jī)或其運(yùn)行信號(hào)由綠色變?yōu)榧t色時(shí)，艾薩DCS 控制系統(tǒng)延時(shí)3 秒后發(fā)出“上料系統(tǒng)故障”報(bào)警信號(hào)，“加料順序啟”中的所有設(shè)備都聯(lián)鎖停機(jī)，熔煉停止并轉(zhuǎn)為加熱模式。

（2）艾薩正常生產(chǎn)過(guò)程中使用2 套或3 套制粒系統(tǒng)下料，任意1 套或2 套制粒系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備突然停機(jī)或其運(yùn)行信號(hào)由綠色變?yōu)榧t色時(shí)，艾薩DCS 控制系統(tǒng)上只停止對(duì)應(yīng)有故障的制粒系統(tǒng)設(shè)備，另1 套或2 套制粒系統(tǒng)正常運(yùn)行，其它上料系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行正常，艾薩處于正常生產(chǎn)狀態(tài)（艾薩下料量降低）。

6.3 上料系統(tǒng)故障首出原因設(shè)計(jì)

如果在生產(chǎn)過(guò)程中，上料系統(tǒng)的某臺(tái)設(shè)備（制粒系統(tǒng)設(shè)備除外）突然停機(jī)或其運(yùn)行信號(hào)由綠色變?yōu)榧t色時(shí)，艾薩DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上顯示當(dāng)前故障的設(shè)備為“XX 設(shè)備故障”，指導(dǎo)操作人員和維修人員XX 設(shè)備故障引起上料系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)鎖停機(jī)。

7 制粒系統(tǒng)手動(dòng)停止控制設(shè)計(jì)

艾薩爐正常生產(chǎn)過(guò)程中使用了2 套或3 套制粒系統(tǒng)下料，如艾薩崗位操作人員需選擇性停止任意1 套或2 套制粒系統(tǒng)時(shí)，艾薩崗位操作人員在艾薩DCS 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面上解除對(duì)應(yīng)制粒系統(tǒng)聯(lián)鎖后手動(dòng)停止制粒系統(tǒng)即可，艾薩處于正常生產(chǎn)狀態(tài)。

8 結(jié)論

滇中有色艾薩爐上料系統(tǒng)是艾薩爐正常生產(chǎn)的核心部分，上料系統(tǒng)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)獨(dú)特、靈活、方便、實(shí)用，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、聯(lián)鎖控制等，成功應(yīng)用于滇中有色艾薩爐冶煉系統(tǒng)，滿(mǎn)足了艾薩爐連續(xù)冶煉工藝要求，解決了艾薩爐上料系統(tǒng)的設(shè)備人工手動(dòng)操作控制難所需人員眾多、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，消除了人員暴露在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的安全隱患，達(dá)到了滇中有色艾薩爐生產(chǎn)的預(yù)期目標(biāo)，為滇中有色艾薩系統(tǒng)順利達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)作出了杰出的貢獻(xiàn)。