中国有色金属行业仪表与控制系统的现状(1) 仪表与常规控制系统得到广泛应用大多数参数的检测技术能满足工艺过程的要求,智能检测与智能仪表技术,以及在线分析检测技术得到一定程度的应用,以集散控制系统(DCS)和可编程序控制器(PLC)为代表的控制系统广泛应用,数千控制点的工序、上万控制点的大型工艺装置也比较常见。基础自动化的工作达到了这样的深度,对有色金属工业生产过程的安全与稳定运行起到了保证作用,也为有色金属工业可持续发展奠定了基础。(2) 重点企业规模扩大为仪表与控制系统的深度应用创造条件有色金属行业集中度不断增加,重点企业规模不断扩大,为仪器仪表与控制系统的深度应用创造了条件。如铜冶炼厂3万吨/年以下几乎不采用控制系统,3~10万吨/年采用小型控制系统和常规控制回路,10~20万吨/年采用中型控制系统和较复杂的控制回路,20~40万吨/年采用大型控制系统和包括根据数学模型控制的复杂控制回路。一批有代表性的大型企业应用的DCS系统、PLC系统几乎包括国内外主要生产厂家的产品,如霍尼韦尔TDC3000、TPS,ABB的AC800F,艾默生Dalta-V,横河CS1000、CS3000R3,西门子PCS-7,福克斯波罗公司I/A,和利时SmartPro、MACSV,浙江中控JX-300、JX-300XP等等。 (3) 现场总线技术由样板走向普及株冶、驰宏锌锗、贵冶是有色金属工厂中采用现场总线技术成功应用的样板,目前已有更多的工厂、更多的工序采用FF、Profibus-PA现场总线技术。(4) 复杂生产过程的建模工作逐渐铺开我国目前大型铜冶炼企业的主体设备、工艺技术和相应的数学模型为上世纪80年代引进的,但由于我国矿源复杂、冶炼过程冰铜高品位、设备容量扩大,原有的数学模型无法满足当前生产的要求。江铜贵冶与太极计算机股份有限公司联合开发闪速炉计算机优化控制系统,系统采用了多项新技术,自2007年8月投入使用以来持续稳定运行,有力地确保了贵冶30万吨铜酸系统工况稳定并达产达标。系统的投入使用,使贵冶30万吨铜冶炼闪速炉的冰铜温度基本稳定,冰铜品位保持在62%左右,渣含铜降到指标线以下。通过实施该系统,可使工艺氧量降低9.8kg/t冰铜,工艺风量降低38kg/t冰铜,为企业创造了较好的经济效益。江西铜业集团公司、中国瑞林工程技术有限公司等单位针对铜冶炼生产全流程自动化关键技术,完成了铜精矿气流干燥过程水分预测与优化控制技术、铜闪速熔炼配料优化与炉况综合优化控制技术、PS转炉优化控制技术、铜电解过程优化控制技术、铜冶炼渣选矿过程优化控制技术、烟气制酸过程优化控制技术等。该项目解决了一直困扰铜冶炼全流程自动控制的若干关键难题,实现了铜冶炼全过程的控制与优化,并作为示范工程成功应用于江西铜业集团公司铜闪速熔炼全流程。综上所述,有色金属生产过程控制已从单元控制、单体设备控制发展到整个生产线的生产过程控制;从以模拟盘装仪表控制发展到采用微处理机的PLC控制、DCS控制及FCS控制;从手动控制、简单PID控制发展到多回路控制、模糊控制、数模控制、优化控制;主要大中型企业生产实时数据和信息,通过数据总线与企业的主干网连接,生产技术状况可直接传到企业的领导及管理部门,大大提高了生产过程监控与管理水平。有色金属工厂对控制系统的需求多数企业对控制系统功能要求不高,通常仅要求能实现简单的连锁控制、时序控制和常规PID模拟量回路控制,也可以这样说,对系统的要求仅仅是取代常规仪表。部分大型设备由于工艺参数互偶性强、滞后时间长、工艺过程反应速度快以及一些关键参数难以直接快速测定,所以要通过软测量技术或复杂的数学模型进行关键参数计算并实现实时控制,因而对制系统的数学运算能力、快速响应能力有较高的要求。随着大规模的技术改造和设备产能的扩大,这样的要求增加的速度较快。一部分生产过程以连续性操作为主,通常选用DCS系统,另一部分生产过程以间断性的批量操作为主,通常选用PLC系统;而FCS系统由于投资要增加,对安装、施工技术要求较高,而且对投产后的维护人员水平也要求较高,虽然FCS系统的优点突出,几个试点也很成功,但大规模的应用尚待时日。部分工厂的主体工序及设备与辅助工序及设备由于系统规模、控制要求相差较大,或由于工序及设备投产时间相距较长,往往造成国外控制系统与国内控制系统并存、大规模控制系统与中小规模控制系统同时拥有的局面,即使是同一家公司提供的产品,也有新老几种不同的型号,因而当后期上ERP、MES系统时,需要通过采用OPC技术等方案解决异构系统间的实时通讯问题。以往采矿、选矿控制系统的应用水平较为落后,但近年来随着设备的大型化及管理水平提高,称之为数字化矿山的检测仪表应用技术、控制系统应用技术、信息化管理应用技术发展也很快。