1 引言
國大黃金冶煉股份有限公司主要以金銀冶煉，電解銅，硫酸生產(chǎn)為主。該硫酸生產(chǎn)和余熱發(fā)電項目于2005年10月投入生產(chǎn)，自動化工程采用浙大中控JX-300X DCS控制系統(tǒng)。JX-300X DCS是浙大中控WebField集散控制系統(tǒng)家族的重要成員，該系統(tǒng)全智能化設(shè)計，實現(xiàn)了熱冗余和故障自診斷功能。對生產(chǎn)過程實現(xiàn)計算機監(jiān)控，具有可靠性高，適用性強等優(yōu)點，是一套技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、功能完善、經(jīng)濟實惠的控制系統(tǒng)。不僅大大提高了硫酸生產(chǎn)的效率，節(jié)省了大量勞動力，也為生產(chǎn)的正常進(jìn)行提供了有力保障。

2 硫酸生產(chǎn)及余熱發(fā)電工藝
硫酸生產(chǎn)及余熱發(fā)電工藝流程圖如圖1所示。

圖1 硫酸生產(chǎn)及余熱發(fā)電工藝流程圖

3 DCS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖2。

圖2 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 管理監(jiān)控層
該DCS控制系統(tǒng)上層共配置了5個操作站，按工段劃分，硫酸生產(chǎn)工段三個操作站:一個工程師站(兼操作員站)，兩個操作員站。其中把工程師站和一個操作員站配置在硫酸生產(chǎn)總控室，另外一個操作員站配置在焙燒工段控制室。余熱發(fā)電工段兩個操作站:一個工程師站(兼操作員站)，一個操作員站，兩個站都配置在發(fā)電控制室。所有操作站監(jiān)控軟件均采用浙大中控實時監(jiān)控軟件包AdvanTrol作為監(jiān)控平臺，且運行獨立工程，其中一臺退出不會影響其他計算機運行。在工程師站上還安裝了AdvanTrol組態(tài)軟件包，用來對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)維護。

3.3 現(xiàn)場控制站
該DCS控制系統(tǒng)共配置了三個控制站:硫酸生產(chǎn)工段兩個控制站，余熱發(fā)電工段一個控制站。每個控制站的主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、供電單元及有重要控制回路的I/O卡件都采用1:1冗余配置。
3.4 網(wǎng)絡(luò)冗余
系統(tǒng)采用雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnet Ⅱ作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)。它直接連接系統(tǒng)的控制站、操作站、工程師站、通訊接口單元等. JX-300X DCS系統(tǒng)SCnet Ⅱ網(wǎng)絡(luò)采用雙重化冗余結(jié)構(gòu)。在其中任一條通訊線發(fā)生故障的情況下，通訊網(wǎng)絡(luò)仍保持正常的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)內(nèi)部采用SBUS冗余高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡等卡件的信息通道，主要功能是擴展I/O機籠單元和機柜。
3.5 I/O模塊配置
按照硫酸生產(chǎn)的工藝要求(以設(shè)計圖紙為主)，我們在經(jīng)過對現(xiàn)場各個設(shè)備測點考察后，統(tǒng)計出了各個工段的測點數(shù)量，按照制酸系統(tǒng)和余熱發(fā)電系統(tǒng)劃分，如表1所示。

表1 系統(tǒng)I/O點統(tǒng)計

按照自動化工程設(shè)計的原則，在設(shè)計配置中充分考慮了測點余量。根據(jù)測點的設(shè)計配置，結(jié)合浙大中控JX-300X DCS系統(tǒng)I/O模塊的特點，筆者給出該DCS系統(tǒng)I/O模塊的配置，如表2所示。

表2 控制站I/O模塊配置

4 系統(tǒng)控制功能設(shè)計
該DCS系統(tǒng)實現(xiàn)了工藝要求的各工段重要測點數(shù)據(jù)在上位機的實時采集和顯示，對現(xiàn)場幾十臺調(diào)節(jié)閥和三臺變頻器的自動控制，和工藝要求的安全生產(chǎn)聯(lián)鎖控制，以及與其他廠家PLC和模塊通訊。
4.1 凈化工段增濕塔溫度聯(lián)鎖控制
凈化工段增濕塔T301氣體出口有三個溫度測點，位號分別為TE-301a，TE-301b，TE-301c，實現(xiàn)溫度報警及三取二溫度聯(lián)鎖控制。即當(dāng)溫度指示TIA-301a，TIA-301b，TIA-301c中有兩個溫度為≥70℃時，去開電動閥門TV-301和停SO2風(fēng)機。控制原理圖如圖3所示。

圖3 增濕塔溫度聯(lián)鎖控制

4.2 余熱發(fā)電系統(tǒng)安全保護ETS聯(lián)鎖控制
該聯(lián)鎖控制是整個DCS系統(tǒng)最重要，也是最復(fù)雜的聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)該聯(lián)鎖的控制，余熱發(fā)電系統(tǒng)才能安全有序地投入生產(chǎn)，否則后果不堪設(shè)想。該聯(lián)鎖的控制原理:首先對工藝要求的條件分別聯(lián)鎖，即對現(xiàn)場儀表采集的數(shù)據(jù)按照工藝要求的參數(shù)(高低限報警)進(jìn)行設(shè)置，利用邏輯關(guān)系實現(xiàn)條件聯(lián)鎖。然后利用條件聯(lián)鎖實現(xiàn)報警首出聯(lián)鎖，即發(fā)現(xiàn)最先產(chǎn)生報警的參數(shù)。最后實現(xiàn)因報警而產(chǎn)生的安全動作聯(lián)鎖。保證整個發(fā)電系統(tǒng)的安全。聯(lián)鎖圖如圖4所示。

圖4 余熱發(fā)電系統(tǒng)安全保護ETS聯(lián)鎖控制

4.3 與其他廠家PLC和模塊通訊
浙大中控JX-300X DCS系統(tǒng)通過在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元(CIU)可實現(xiàn)與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接。在該項目DCS系統(tǒng)中，實現(xiàn)了與SO2風(fēng)機房GE PLC和循環(huán)水工段泓格采集模塊I7188XA和M7017的通訊。通訊方式為485總線，協(xié)議為MODBUS。
另外還配置了兩臺UPS電源:SANTAK 10KVA，15KVA不間斷電源。DCS系統(tǒng)所有用電都通過UPS電源供給，在市電停電時，UPS電源仍然能夠提供1小時以上的供電，保障DCS系統(tǒng)操作、監(jiān)控的順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語
該硫酸生產(chǎn)和余熱發(fā)電DCS自動化系統(tǒng)從2005年10月投入生產(chǎn)以來，運行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，充分發(fā)揮了DCS控制系統(tǒng)運行可靠，檢測靈活，維護方便的優(yōu)點。系統(tǒng)操作簡便、開放性強、性能價格比高。DCS系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力，降低了硫酸制造成本，并改善硫酸的質(zhì)量。實踐表明DCS在工業(yè)生產(chǎn)中是大有作為的。
加入了一些傳統(tǒng)的硫酸生產(chǎn)工藝沒有的安全聯(lián)鎖控制是項目的創(chuàng)新點。實現(xiàn)與泓格控制模塊7188XA通訊是對浙大中控DCS應(yīng)用的突破。對硫酸生產(chǎn)和余熱發(fā)電項目的自動控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用促進(jìn)了硫酸生產(chǎn)行業(yè)向成本科技、效益管理的轉(zhuǎn)變，同時，通過本系統(tǒng)的應(yīng)用為惡劣環(huán)境條件下生產(chǎn)過程自動控制提供了一個良好的實例。