基于Rockwell自動(dòng)化技術(shù)的豎爐焙燒過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

給礦：原礦通過(guò)爐頂貯礦槽，經(jīng)由下料口落入爐膛內(nèi)。
預(yù)熱：當(dāng)?shù)V石進(jìn)入預(yù)熱帶，在廢氣的預(yù)熱下，礦石的平均溫度一般為150-200℃。
加熱：礦石通過(guò)自重下落進(jìn)入加熱帶，加熱煤氣與加熱空氣在燃燒室混合燃燒時(shí)放出的熱量通過(guò)對(duì)流、輻射以及傳導(dǎo)的方式使礦石溫度達(dá)到700-850℃。礦石溫度高低不僅取決于搬出的快慢，還取決于燃燒室內(nèi)煤氣和空氣的配比，配比適當(dāng)，煤氣燃燒充分。燃燒室溫度一般控制在1050-1150℃，其熱量由導(dǎo)火孔傳導(dǎo)給礦石。
還原：加熱礦石進(jìn)入還原帶，在570℃左右時(shí)與供給的還原煤氣發(fā)生還原反應(yīng)。
冷卻：焙燒礦進(jìn)入水封池冷卻到400℃以下，必須保持水溫在40-45℃，否則，焙燒礦不能有效冷卻，礦石反而被氧化，達(dá)不到還原的目的。
搬出：搬出制度決定礦石在豎爐內(nèi)焙燒的時(shí)間，為了保證焙燒質(zhì)量，必須有一個(gè)合理的搬出制度，一般以一個(gè)周期的時(shí)間來(lái)表示。
豎爐操作者主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行判斷，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種手工操作，自動(dòng)化程度非常低。加上豎爐焙燒過(guò)程中包括多種內(nèi)外因素的交叉變化，不確定性普遍，設(shè)備眾多，使得焙燒過(guò)程控制變得復(fù)雜起來(lái)，表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
1) 過(guò)程本身具有多變量強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，輸入輸出眾多。輸入有空氣量，加熱煤氣量，還原煤氣量等，輸出量有燃燒室溫度，加熱帶溫度，還原帶溫度等，任何一個(gè)輸入的變化都可能引起所有的輸出發(fā)生波動(dòng)；2）機(jī)理復(fù)雜，有物料的進(jìn)出、熱量的傳遞，還有化學(xué)反應(yīng)，難以對(duì)燃燒室的溫度對(duì)象建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，使得基于模型的精確控制理論難以發(fā)揮其長(zhǎng)處；3）不確定性因素多，如礦石的性質(zhì)改變，加熱煤氣成分的波動(dòng)以及操作工水平參差不齊等，這些不確定因素均會(huì)影響關(guān)鍵工藝參數(shù)的穩(wěn)定性；4) 焙燒過(guò)程中往往伴隨著一些故障的發(fā)生，一旦操作不當(dāng)，將會(huì)引發(fā)生產(chǎn)故障，影響生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
以上說(shuō)明了手工操作的局限性，同時(shí)說(shuō)明了單一的常規(guī)控制理論與技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒復(fù)雜的控制，難以達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程的最終需求，如用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的期望等，究其原因是因?yàn)榛A(chǔ)回路控制級(jí)難以找到合適的設(shè)定值。如燃燒室溫度、還原煤氣流量、搬出制度等，往往是由操作員借助于其積累的經(jīng)驗(yàn)給出，帶有主觀性和隨意性，使產(chǎn)品質(zhì)量及其它工藝指標(biāo)得不到有效可靠的保證。如果不對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的改造，所帶來(lái)的問(wèn)題是：控制精度不高，浪費(fèi)能源，最終的產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效的保障。近年來(lái)，隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高以及先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，各企業(yè)越來(lái)越重視工藝過(guò)程的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，這樣不僅能提高控制精度，而且節(jié)約了能源，使產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅提高。
3 豎爐焙燒過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
結(jié)合選礦廠豎爐焙燒過(guò)程的特點(diǎn)，采用智能優(yōu)化、過(guò)程控制和過(guò)程管理三層結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)體系架構(gòu)，提出了如圖2所示豎爐焙燒過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)有豎爐智能優(yōu)化系統(tǒng)、豎爐過(guò)程控制系統(tǒng)、豎爐過(guò)程管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)支撐系統(tǒng)組成。其中，智能優(yōu)化系統(tǒng)采用以綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的智能優(yōu)化設(shè)定技術(shù)，具有燃燒室溫度智能優(yōu)化設(shè)定模塊、還原煤氣智能優(yōu)化設(shè)定模塊和搬出制度智能優(yōu)化設(shè)定模塊。
過(guò)程控制系統(tǒng)采用EIC(Electric Instrument Computer)一體化計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)。其中基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)具有回路控制模塊、邏輯控制模塊和關(guān)鍵工藝參數(shù)的監(jiān)控模塊。
過(guò)程管理系統(tǒng)采用綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行與優(yōu)化管理技術(shù)，具有生產(chǎn)管理和系統(tǒng)管理兩部分。
計(jì)算機(jī)支撐系統(tǒng)有監(jiān)控軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制系統(tǒng)和過(guò)程管理系統(tǒng)的信息集成，從而實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒過(guò)程的綜合自動(dòng)化。
3.2 系統(tǒng)功能
豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括：智能優(yōu)化系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)和過(guò)程管理系統(tǒng)(系統(tǒng)功能圖參見圖3)。豎爐智能優(yōu)化系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)指標(biāo)要求，根據(jù)選礦廠制定的指標(biāo)：磁選管回收率，由回路智能優(yōu)化設(shè)定模型對(duì)豎爐焙燒過(guò)程的燃燒室溫度、還原煤氣流量和搬出制度等控制回路的給定值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，實(shí)現(xiàn)焙燒過(guò)程的磁選管回收率優(yōu)化控制，從而保證選礦過(guò)程綜合生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化。
豎爐過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒過(guò)程生產(chǎn)設(shè)備的啟動(dòng)、停止等邏輯控制，如抽煙機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、搬出機(jī)和排礦機(jī)等，具有設(shè)備安全保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝參數(shù)，如豎爐溫度（燃燒室、加熱帶、還原帶等）、壓力（加熱煤氣壓力、還原煤氣壓力、爐膛負(fù)壓等）、流量（煤氣、空氣等）的閉環(huán)控制。該系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵工藝參數(shù)和趨勢(shì)曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行。

豎爐過(guò)程管理包括生產(chǎn)管理和系統(tǒng)管理，對(duì)豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行管理。生產(chǎn)管理具有系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、故障診斷、設(shè)備管理、生產(chǎn)安全管理和系統(tǒng)通訊等功能。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理以及生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控；故障診斷功能對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障。設(shè)備管理功能對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，對(duì)設(shè)備的維護(hù)進(jìn)行管理，對(duì)設(shè)備維修計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè)，幫助制定維修計(jì)劃，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。生產(chǎn)安全管理功能包括設(shè)備間的連鎖保護(hù)，關(guān)鍵操作執(zhí)行前確認(rèn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備起停前打鈴，以保證生產(chǎn)安全。系統(tǒng)通訊功能實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制子系統(tǒng)和各級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通訊。操作指導(dǎo)功能是系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和人工輸入、設(shè)定信息判斷當(dāng)前的生產(chǎn)狀況和操作條件，由基于案例推理的專家系統(tǒng)給出操作指導(dǎo)。系統(tǒng)管理具有系統(tǒng)安全管理、用戶管理和系統(tǒng)導(dǎo)航等功能。系統(tǒng)安全管理保證系統(tǒng)不被惡意破壞和記錄所發(fā)生過(guò)的事件和所進(jìn)行的操作，系統(tǒng)的進(jìn)入需要用戶和密碼，同時(shí)對(duì)運(yùn)行中的活動(dòng)和報(bào)警進(jìn)行記錄。用戶管理用來(lái)增加和刪除用戶，對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行設(shè)定和用戶密碼進(jìn)行修改。系統(tǒng)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面之間的切換和各個(gè)子系統(tǒng)間的切換。
通過(guò)監(jiān)控軟件提供的強(qiáng)大組態(tài)功能、先進(jìn)的OPC接口功能以及DDE數(shù)據(jù)交換功能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，編制了控制及智能優(yōu)化設(shè)定軟件，將豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程的控制、優(yōu)化和管理集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程管理和過(guò)程控制的一體化，從而保證豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制、優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化管理。
3.3 控制策略
由于豎爐焙燒過(guò)程具有多變量強(qiáng)耦合、強(qiáng)非線性，磁選管回收率等關(guān)鍵工藝參數(shù)不能連續(xù)在線測(cè)量，而且，難以用控制回路的輸入與輸出的解析式子來(lái)表示。因此，難以采用常規(guī)的優(yōu)化控制方法進(jìn)行優(yōu)化控制。本文采用圖4所示的智能優(yōu)化控制技術(shù)，通過(guò)兩層結(jié)構(gòu)：回路控制層和回路優(yōu)化設(shè)定層來(lái)實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒過(guò)程的優(yōu)化控制。
智能優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)值為磁選管回收率設(shè)定值，該系統(tǒng)通過(guò)燃燒室溫度、還原煤氣流量和搬出制度的智能優(yōu)化設(shè)定模型產(chǎn)生豎爐焙燒過(guò)程的溫度、流量等控制回路和搬出制度的優(yōu)化設(shè)定值，通過(guò)回路反饋控制使焙燒生產(chǎn)過(guò)程的溫度、流量等穩(wěn)定跟隨優(yōu)化設(shè)定值。利用焙燒過(guò)程的輸入、輸出量，通過(guò)智能預(yù)報(bào)模型[7]，產(chǎn)生磁選管回收率預(yù)報(bào)值，并與磁選管回收率的目標(biāo)值進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差經(jīng)過(guò)前饋補(bǔ)償來(lái)校正回路優(yōu)化設(shè)定值，并通過(guò)化驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的磁選管回收率的化驗(yàn)值與磁選管回收率的目標(biāo)值進(jìn)行反饋校正回路設(shè)定值，通過(guò)回路控制使豎爐焙燒過(guò)程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

燃燒室溫度Y1的回路控制原理如圖5所示。根據(jù)易于檢測(cè)的流量、溫度等物理量，應(yīng)用智能控制技術(shù)解決豎爐焙燒過(guò)程中爐溫干擾因素與加熱煤氣量和空燃比之間的非線性耦合影響，采用智能控制與PID控制相結(jié)合的方法對(duì)燃燒室溫度進(jìn)行控制，自動(dòng)搜索并跟蹤最佳空燃比，以實(shí)現(xiàn)最佳燃燒和綜合自動(dòng)控制，即燃燒室溫度的智能優(yōu)化控制。從圖中可以看出，它是一個(gè)前饋—串級(jí)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加入了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使得爐膛負(fù)壓n、加熱煤氣壓力p及熱值h發(fā)生波動(dòng)時(shí)，能及時(shí)修正加熱煤氣的流量和空燃比，與單變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，相當(dāng)于增加了微分作用的超前環(huán)節(jié)，加快了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程。其中智能控制器由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器與模糊控制器組成。模糊控制器根據(jù)燃燒室溫度的設(shè)定值W1與實(shí)際檢測(cè)值Y1的誤差e和誤差變化率de/dt給出加熱煤氣流量的設(shè)定值。系統(tǒng)中空燃比的實(shí)時(shí)修正調(diào)節(jié)，使得燃料在諸多干擾因素的作用下仍能充分燃燒，節(jié)約了能源，避免了因燃燒不充分冒黑煙而污染環(huán)境的現(xiàn)象。

還原煤氣流量Y2控制原理如圖6所示，采用參數(shù)自整定PID控制器實(shí)現(xiàn)還原煤氣流量的快速、穩(wěn)定化控制。
優(yōu)化設(shè)定模型給出搬出制度Y3的設(shè)定值后，由軟件實(shí)現(xiàn)搬出電機(jī)的定時(shí)啟停，達(dá)到電機(jī)按規(guī)定動(dòng)作而將焙燒礦搬出還原帶的目的，保證焙燒礦不發(fā)生“過(guò)還原”或“欠還原”的現(xiàn)象，使其質(zhì)量得到保障。搬出制度的一個(gè)控制時(shí)序如圖7所示。其中，S11表示第1臺(tái)搬出機(jī)在第1個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間，S12表示第2臺(tái)搬出機(jī)在第1個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間，T1表示搬出機(jī)在第一個(gè)周期內(nèi)的停止時(shí)間。搬出制度即1個(gè)周期為S11、2T1、S12之和。

4 系統(tǒng)實(shí)施及應(yīng)用效果
某選礦廠年處理鐵礦石500萬(wàn)噸，礦石含鐵品位33%。全廠用于礦石焙燒的豎爐22座。豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程基本采用人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，用人眼看火孔觀察火焰的顏色來(lái)估計(jì)燃燒室和還原帶的溫度，然后，手動(dòng)關(guān)小或開大閥門來(lái)調(diào)節(jié)溫度；觀察焙燒礦的顏色來(lái)判斷焙燒質(zhì)量，然后，更改搬出制度和燃燒室溫度來(lái)控制焙燒礦的質(zhì)量。有關(guān)的電機(jī)設(shè)備都是在現(xiàn)場(chǎng)操作箱進(jìn)行起停控制。造成生產(chǎn)人員多，效率低，成本高，消耗大。豎爐區(qū)溫度高，霧氣大，工人的工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。結(jié)合該選礦廠豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際采用本文提出的方法，實(shí)施了豎爐焙燒過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

4.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，如圖8所示。模型機(jī)（5臺(tái)）及監(jiān)控計(jì)算機(jī)（6臺(tái)）均為DELL公司PC機(jī)，操作系統(tǒng)為Windows2000。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用美國(guó)Rockwell公司ControlLogix系統(tǒng)，包括CPU模塊，電源模塊，開關(guān)量輸入輸出模塊，模擬量輸入輸出模塊，控制網(wǎng)(ControlNet)通訊模塊，設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)通訊模塊等。控制網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)之間通過(guò)控制網(wǎng)(ControlNet)通訊模塊進(jìn)行通訊，模型機(jī)和控制站的通訊通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，智能優(yōu)化程序?qū)⒂?jì)算結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)傳至各控制站。監(jiān)控機(jī)直接通過(guò)控制網(wǎng)與PLC進(jìn)行通訊。
控制站由1-11#豎爐控制站、一個(gè)豎爐測(cè)溫遠(yuǎn)程站等共12個(gè)控制站組成，12個(gè)站總共有14個(gè)機(jī)架（11個(gè)本地站，每個(gè)站1個(gè)機(jī)架；1個(gè)遠(yuǎn)程站，共3個(gè)機(jī)架）。1-11#控制站分別負(fù)責(zé)兩臺(tái)豎爐的控制，每個(gè)站對(duì)應(yīng)1臺(tái)控制柜，安放在中央控制室；豎爐遠(yuǎn)程控制站實(shí)現(xiàn)對(duì)22臺(tái)豎爐燃燒室溫度、還原帶溫度及加熱帶溫度的檢測(cè)。各控制站通過(guò)設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)實(shí)現(xiàn)對(duì)22座豎爐所有變頻器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與頻率設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速。1-11#控制站的各處理器通過(guò)冗余的ControlNet網(wǎng)，以Producer/Consumer的通信模式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)開放。

4.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
整個(gè)控制系統(tǒng)所使用的軟件均為美國(guó)Rockwell公司的配套產(chǎn)品：RSLogix5000、RSLink、RSNetWorx、RSView32等。監(jiān)控計(jì)算機(jī)配有RSLogix5000、RSLink、RSNetWorx、RSView32應(yīng)用軟件，使用Microsoft Windows2000操作環(huán)境，編程軟件由RSLogix5000和RSView兩部分組成，其中RSLogix5000為PLC軟件開發(fā)環(huán)境，RSView為監(jiān)控畫面及模型機(jī)開發(fā)環(huán)境，RSLink、RSNetWorx為網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件。
各控制站的控制程序的開發(fā)基于RSLogix5000軟件[8]，ControlLogix系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)技術(shù)先進(jìn)的控制平臺(tái)，它集成了多種控制功能：順序控制，過(guò)程控制，運(yùn)動(dòng)控制等。ControlLogix系統(tǒng)是模塊化的，用戶可以根據(jù)其具體應(yīng)用來(lái)選擇合適的內(nèi)存量、控制器個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)類型。這種柔性結(jié)構(gòu)允許用戶在同一個(gè)機(jī)架內(nèi)使用多個(gè)控制器、網(wǎng)絡(luò)通訊及I/O模塊。用戶能在多個(gè)控制器之間分配資源和劃分任務(wù)。ControlLogix數(shù)據(jù)傳輸總線利用Producer/Consumer技術(shù)為用戶提供一種高性能的、具有確定性的分布式方案。通過(guò)通訊接口模塊可以實(shí)現(xiàn)ControlLogix與計(jì)算機(jī)、分布式處理器和分布式I/O的互連。它們可以共享連接到通訊接口模塊上的任何EtherNet， ControlNet或DH+鏈路。
在每個(gè)站的控制程序中，主要包括一個(gè)連續(xù)任務(wù)和一個(gè)周期性任務(wù)，其中連續(xù)任務(wù)下有1個(gè)主程序，主程序下有一個(gè)主例程(Main Routine)，主例程實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的啟停以及搬出機(jī)的自動(dòng)搬出控制，主例程有幾個(gè)子例程，包括故障處理子例程、電機(jī)故障子例程，信號(hào)處理子例程，溫度處理子例程，數(shù)據(jù)處理子例程，搬出機(jī)電流處理子例程等等。周期性任務(wù)下有有1個(gè)主程序(Loop Program)，主程序下有1個(gè)主例程(PIDLOOP)和一個(gè)子例程(PIDDataProcess)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)站的溫度、流量控制回路的數(shù)據(jù)處理及閉環(huán)控制。
控制網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)通過(guò)應(yīng)用軟件RSLink和RSNetWorx進(jìn)行組態(tài)[9-11]，在組態(tài)的過(guò)程中可以設(shè)定通訊節(jié)點(diǎn)，以便于網(wǎng)絡(luò)資源分配，可以設(shè)定網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間(NUT)等等。在RSLink中組態(tài)OPC接點(diǎn)后，就可以使PLC和監(jiān)控機(jī)兩者經(jīng)過(guò)組態(tài)的OPC接點(diǎn)進(jìn)行通訊聯(lián)系，彼此交換數(shù)據(jù)與信息。
RSView32是一個(gè)功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件[12]，可以按用戶的要求編制監(jiān)控程序及友好的操作界面。基于RSView32的VBA軟件類似于VB，可以編制復(fù)雜的計(jì)算處理程序，智能優(yōu)化模型的開發(fā)就是基于VBA軟件設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)中監(jiān)控畫面的主要組成是：豎爐工藝圖、自動(dòng)控制參數(shù)總覽、設(shè)定值及PID參數(shù)控制面板、儀表信號(hào)圖、實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖、歷史趨勢(shì)圖故障報(bào)警畫面等。通過(guò)對(duì)這些操作界面的操作，可監(jiān)視溫度、壓力、流量的變化趨勢(shì)，對(duì)故障報(bào)警進(jìn)行顯示，對(duì)生產(chǎn)狀況分析，可以使操作員隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的操作指導(dǎo)及控制。
4.3 應(yīng)用效果
豎爐焙燒控制是選礦生產(chǎn)過(guò)程控制的關(guān)鍵。豎爐生產(chǎn)過(guò)程輸入有空氣量、加熱煤氣量和還原煤氣量；輸出有燃燒室溫度、加熱帶溫度和還原帶溫度。輸入與輸出之間具有強(qiáng)耦合，過(guò)程機(jī)理復(fù)雜，如礦石的進(jìn)出、熱量的傳遞、化學(xué)反應(yīng)，而且不確定因素多，如礦石的特性變化，加熱煤氣成分的波動(dòng)，磁選管回收率，還原帶的溫度難以在線連續(xù)測(cè)量。這些因素的存在使得焙燒控制任務(wù)非常復(fù)雜，合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及先進(jìn)的控制技術(shù)是保證可靠控制的關(guān)鍵。
豎爐焙燒綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有智能優(yōu)化、過(guò)程控制和過(guò)程管理三層結(jié)構(gòu)，采用智能解耦控制技術(shù)和智能優(yōu)化設(shè)定控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)豎爐焙燒過(guò)程的燃燒室溫度、還原煤氣流量、搬出制度的優(yōu)化設(shè)定及溫度、流量的回路控制，實(shí)現(xiàn)磁選管回收率的優(yōu)化控制。重要工藝參數(shù)的監(jiān)控畫面如圖9所示，重要參數(shù)的智能優(yōu)化設(shè)定畫面如圖10所示。
豎爐焙燒過(guò)程的實(shí)際控制曲線如圖11所示。其中，W1表示燃燒室溫度設(shè)定值，Y1表示燃燒室實(shí)際溫度，W2表示還原煤氣流量設(shè)定值，Y2表示還原煤氣實(shí)際流量，U1表示加熱煤氣閥開度。圖中縱坐標(biāo)表示燃燒室溫度(0-1300℃)，對(duì)應(yīng)加熱煤氣閥開度(0-100%)和還原煤氣流量(0-5000m3/h)。從圖11可以看出燃燒室溫度和還原煤氣流量的設(shè)定值根據(jù)工況的變化而變化，控制輸出能夠很好的跟蹤優(yōu)化設(shè)定值。現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行的效果表明，豎爐臺(tái)時(shí)產(chǎn)率從24.90T/h提高到25.62T/h，提高0.72 T/h。豎爐的磁選管回收率提高2％。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高2.98%，能耗降低了10%，操作人員減少50%。豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制、優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化管理。

5 結(jié) 語(yǔ)
本文針對(duì)豎爐焙燒過(guò)程的特點(diǎn)，應(yīng)用Rockewll自動(dòng)化技術(shù)和智能控制方法，提出了由智能優(yōu)化、過(guò)程控制和過(guò)程管理三層結(jié)構(gòu)組成的豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。本系統(tǒng)在某選礦廠豎爐焙燒過(guò)程中成功應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制、優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化管理，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)的穩(wěn)定性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作環(huán)境，減少了資源消耗和操作人員，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，實(shí)現(xiàn)了磁選管回收率的優(yōu)化控制。以Rockewll自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用于其他行業(yè)，有很高的推廣價(jià)值。