杭州盈控 DCS在有色金属项目中的应用
供稿：杭州盈控自动化有限公司
- 摘要：Winmation为有色金属行业提供一整套完备的解决方案，该项目为Winmation承接的总包项目，负责该项目的渣缓冷场及循环水泵房仪表控制系统，电缆、阀门等成套设备的采购安装及调试。渣缓冷场目前在国内是规模最大的渣缓冷生产线，为了帮助用户提供更加智慧、安全的工程服务，Winmation为本项目成立了“专项小组”及安全生产领导小组。
一、项目背景
Winmation为有色金属行业提供一整套完备的解决方案，该项目为Winmation承接的总包项目，负责该项目的渣缓冷场及循环水泵房仪表控制系统，电缆、阀门等成套设备的采购安装及调试。渣缓冷场目前在国内是规模最大的渣缓冷生产线，为了帮助用户提供更加智慧、安全的工程服务，Winmation为本项目成立了“专项小组”及安全生产领导小组。
Winmation系统投运后大大提高了整个生产工段的运转率，降低了工人的劳动强度，系统以其高可靠性、高安全性、维护简单方便等特点得到了用户的一致好评。
二、工艺描述
渣缓冷场的生产工艺流程主要是堆放铜冶炼炉排出的高温弃渣的渣包，并对其进行冷却管理，按运来渣包内炉渣的品位（含铜量）对其进行一定时间的自然冷却（缓冷），然后进行一定时间的喷水冷却（水冷），最后将冷却完成的炉渣运至破碎车间，再通过选矿工段回收再利用。
生产流示意图
生产环境及DCS系统的必要性：
1、 渣场占在面积大，渣包数量多（本项目330个渣包），不利于管理。
2、 渣包从冶炼厂运达的时间不一样，管理每个渣包的缓冷时间和水冷时间耗费大量人力，且错误率高。
3、 由于渣包运达渣场时的温度高达1000多度，在这种情况下如遇水会发生爆炸，且水冷过程中产生的蒸汽带有腐蚀性，生产现场环境恶劣并存在高危性。
4、 渣场里渣包运送的渣包车体积巨大，行动较慢，如有较多人员在现场交叉作业，安全性差。
现场生产环境实物图
三、项目配置
本项目采用Winmation HT 600自动化控制系统，整个系统由一个主站和11个I/O从站组成，主站与各从站之间通过Profibus DP/PA总线实现数据交互，另外通过Modbus RS485与8台车载电台进行数据通讯。主控制器采用高性能32位RISC/16M的 PM693，I/O模件采用IO600系列产品，以上产品全部为德国原装生产。上位机使用Winmation1.1 中文版系统。上位机与下位机之间通过工业以太网卡，使用TCP/IP的方式，实现互联。
配置拓扑图如下：
配置拓扑图
四、控制要求及解决方案
渣缓冷场需要控制主要设备为电动球阀和少数几台水泵及压力温度流量等为数不多的仪表，虽然设备种类少但是数量多；本项目中进入控制系统中的电动球阀为330台，水泵类电机8台，仪表类设备5台；控制的难点为330台阀门在收到有热渣包放入的时候启动自动冷却程序，按中控员的时间设定依次进入：缓冷－水冷－冷却完成－空包/空位，在控制阀门进行以上冷却程序的过程中要有时间的记录、不同状态的指示。
4.1 工艺流程图如下：
4.2 主要控制：
1.电动球阀自动控制功能块
由于330个电动球阀的控制方式是一模一样的，所以用自定义功能块来解决本控制方案是合理的。
下图为功能块内部缓冷、水冷触发，时间设定及时间累计的程序段。
下图为程序中调用的阀门功能块及操作员使用的操作面板：
２.废水收集池渣浆泵自动控制：
废水收集池内装有液位计，通过液位计可以控制池内的渣浆泵实现高水位开泵抽水，底水位停泵。程序如下：
五、安装问题及处理方案
1．DCS机柜的安装：
问题：缓冷场占地面积大，如采用DCS机柜集中放置则需要所有的现场阀门引线至DCS柜这样大大增加控制线缆的使用量，且容易产生干扰及感应电；既增加了项目成本又降低了系统的可靠性。
处理方案：将所有现场阀门按冷却水管路的地理位置分区，每个区域就近安放现场DCS柜，所有DCS柜通过Profibus总线实现互联至控制器。这样作既降低了线缆的成本又提高了系统的稳定性。
注意事项：要特别指出的是，由于机柜放在现场为露天放置，且会受到天气及高温渣包和水汽的影响，所以机柜的防雨、密封、散热及防结露工作一定要做到位。
Winmation采用的专用威图室外柜，并柜内安装有散热风扇及加热器，很好的保证了DCS柜的安全。在冬天零下20度和夏天50度的室处环境中使用可靠。
2．阀门的保温及隔热处理
问题：电动开关阀位于渣包的上方，与高温渣包直线距离不过5米，其高温及腐蚀性水汽对阀体有很大的损伤。
处理方案：
如上图所示，Winmation采用抛光铝板制作一密封筒，将阀门置于筒内，并在筒内填塞保温岩绵。这样既可达到冬天的保温效果，又可以反射高温渣包的辐射热，并避免了与腐蚀性水汽的直接接触。大大延长了阀门的使用寿命。
第一作者：王汝强先生，现任杭州盈控自动化有限公司项目经理。