李朝輝 李強(qiáng)

[摘 ? ?要]藥劑制備設(shè)備作為選礦廠藥劑系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)備，主要由包藥劑攪拌桶、藥劑輸送泵、藥劑貯存槽組成。設(shè)備自動制備和無人值守功能由于受外界因素干擾過大，實(shí)現(xiàn)自動制備和無人值守功能所需投資較大，加之系統(tǒng)采用聯(lián)鎖較多，其維護(hù)工作量大，制約著該設(shè)備的自動制備和無人值守功能普及和實(shí)現(xiàn)。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(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算分析后，遠(yuǎn)程自動啟動設(shè)備完成藥劑制備和無人值守的方法。

[關(guān)鍵詞]自動制備;無人值守;聯(lián)鎖;自動化儀表;DCS控制系統(tǒng)

[中圖分類號]TD923.1;TD94 [文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)作為選礦廠加藥流程中的前端子系統(tǒng)，在選礦廠藥劑配置和控制加藥作業(yè)中起著非常重要的作用。某選礦廠藥劑制備系統(tǒng)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(dá)到生產(chǎn)要求的最優(yōu)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(chǎn)需求，每天僅需一段時(shí)間即可制以滿足生產(chǎn)需求的藥劑量。為了進(jìn)一步提高選礦廠的自動化程度，通過DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分人工操作工作，可進(jìn)一步降低崗位工作人員配置需求和實(shí)現(xiàn)晚班無人值守功能。

1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)流程

本系統(tǒng)主要通過DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)藥劑制備在其藥劑攪拌桶中的藥劑液位滿足選礦廠生產(chǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動預(yù)啟動攪拌桶達(dá)到預(yù)先設(shè)定啟動時(shí)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(shí)在主輸送泵出現(xiàn)故障時(shí)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(tǒng)需將貯存槽液位和藥劑輸送泵形成一級聯(lián)鎖，其次藥劑輸送泵和藥劑攪拌桶形成二級聯(lián)鎖。為避免因?yàn)橘A存槽液位計(jì)出現(xiàn)故障造成藥劑滿潑問題或攪拌桶中無藥劑導(dǎo)致泵空轉(zhuǎn)情況，一是增加藥劑貯存槽液位計(jì)完好性判斷程序，在藥劑輸送泵運(yùn)行一段時(shí)間后，貯存槽液位無變化自動停泵，二是將輸送泵運(yùn)行時(shí)間作為間接判斷，泵啟動運(yùn)行達(dá)到較長一段時(shí)間后，自動停泵。如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件部分主要由DCS控制器、DCS數(shù)字量輸出卡件、DCS數(shù)字量輸入卡件、DCS模擬量輸入卡件、超聲波液位計(jì)、現(xiàn)場設(shè)備控制箱、控制線組成?，F(xiàn)場設(shè)備控制箱主要作為設(shè)備的啟/停控制，并具有遠(yuǎn)程/就地控制選擇功能;超聲波液位計(jì)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(tǒng);攪拌桶和輸送泵控制箱端將遠(yuǎn)程模式通過控制線接入DCS數(shù)字量輸入卡件，用于判斷DCS是否具備啟動設(shè)備條件前提，再將遠(yuǎn)程啟動設(shè)備點(diǎn)從通過DCS數(shù)字量輸出卡件接入控制箱，用于DCS遠(yuǎn)程啟動設(shè)備;DCS控制器作為系統(tǒng)的“大腦”，主要用于對液位信息的采集和計(jì)算，運(yùn)行存儲無人值守程序。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 攪拌桶和藥劑輸送泵控制

根據(jù)系統(tǒng)控制要求，攪拌桶和輸送泵需具有遠(yuǎn)程/就地控制功能，設(shè)計(jì)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?qū)?yīng)配置程序，在無人值守模式下控制模式處于遠(yuǎn)程串級模式，無須人為干預(yù)，DCS系統(tǒng)可自動啟停設(shè)備，其控制面板如圖3所示。

2.2 貯存槽液位采集

此設(shè)計(jì)采用DCS系統(tǒng)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(nèi)部已設(shè)定模擬量計(jì)算公式，使用時(shí)僅需要設(shè)定XD_SCALE（0～100%表示4～20 mA）值和OUT_SCALE（液位計(jì)量程），模塊配置有仿真功能和濾波功能。

2.3 DCS系統(tǒng)介紹

DCS系統(tǒng)即分布式控制系統(tǒng)，又稱集散控制系統(tǒng)，集過程控制級和過程監(jiān)控級為一體，其主要特征是集中管理和分散控制。系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議、顯示、數(shù)據(jù)處理和控制等功能的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般由控制器、I/O模塊、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)和用于控制程序開發(fā)和畫面組態(tài)軟件組成，具有可靠性強(qiáng)、靈活性好、易維護(hù)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)PID、串級、模糊控制等功能，同時(shí)可方便自主開發(fā)適用于工藝控制的特殊控制算法。

2.4 無人值守DCS系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

根據(jù)無人值守系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程圖，在DCS系統(tǒng)中創(chuàng)建攪拌桶聯(lián)鎖控制程序和藥劑輸送泵的聯(lián)鎖控制程序。

（1）藥劑輸送泵DCS自動控制程序設(shè)計(jì)思想為：液位計(jì)處于正常狀態(tài)，泵處于遠(yuǎn)程串級，實(shí)際液位低于設(shè)定值，攪拌桶啟動時(shí)間達(dá)到條件且無超時(shí)報(bào)警的要求時(shí)，藥劑輸送泵自動啟動，藥劑輸送泵控制程序設(shè)計(jì)如圖5所示。

（2）藥劑攪拌桶DCS自動控制程序設(shè)計(jì)思想為：在藥劑輸送泵控制模塊發(fā)出攪拌桶啟動命令后，當(dāng)藥劑攪拌桶處于遠(yuǎn)程串級模式，攪拌桶未達(dá)運(yùn)行時(shí)間，無緊停信號時(shí)，攪拌桶自動啟動，藥劑攪拌桶控制程序設(shè)計(jì)如圖6所示。

3 結(jié)論

此設(shè)計(jì)充分利用DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)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(huán)境的時(shí)間。在項(xiàng)目實(shí)施前，該崗位正常上班需要9人，項(xiàng)目實(shí)施后，僅需在崗5人，為選礦廠節(jié)約了人力成本，且進(jìn)一步提升了選礦廠的自動化、智能化水準(zhǔn)。

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