实 习 报 告

学    院：        信息工程与自动化学院                                  

专    业：              自动化                                   

年    级：               11 级                         

学生姓名：               @@@                              

指导教师：               赖 华                                

日    期：        2014.08.25-2014.09.14                                         

   

2014.09.08

一、实习时间、地点和内容.............................................................................................. 2

二、云铜设备及分厂介绍................................................................................................. 2

2.1熔炼、精炼分厂                                                         3

2.2电解、硫酸分厂                                                         3

2.3艾萨炉的认识                                                          3

三、铜冶炼艾萨炉配料系统.............................................................................................. 4

3.1配料分析............................................................................................................. 4

3.2 配料计算过程..................................................................................................... 5

3.3仓式配料存在的问题........................................................................................... 6

3.3.1原料预处理大，混料成分不均................................................................... 6

3. 3.2配料控制困难。物料成分波动大............................................................. 7

3.3.3.吊车作业率高.......................................................................................... 7

3.4 堆取料机在艾萨炉配料中应用探讨..................................................................... 7

3.4.1堆取料机的性能........................................................................................ 7

3.4.2 堆取料机应用的可行性............................................................................ 8

3.5 备料系统............................................................................................................ 8

四、艾萨炉控制系统........................................................................................................ 9

4.1 硬件配置..................................................................................................... 9

4.2 软件结构................................................................................................... 10

4.2.1操作接口软件......................................................................................... 10

4.2.2 实时监控软件．..................................................................................... 11

4.2.3 控制功能................................................................................................ 11

4.2.4完善艾萨炉燃烧控制程序........................................................................ 12

五、铜冶炼余热锅炉系统............................................................................................... 12

5.1 系统功能.......................................................................................................... 13

5.2 系统结构.......................................................................................................... 13

5.3 控制原理.......................................................................................................... 14

5.3.1汽包水位控制......................................................................................... 14

1、 低压余热锅炉汽包水位的一般控制方案如图5............................................ 15

2 、变PID参数的作用..................................................................................... 16

3、 摇炉期间低压转炉汽包的水位控制............................................................ 17

4、 中压余热锅炉汽包水位的控制方案............................................................ 17

六 、S7-200................................................................................................................... 18

6.1  SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成.............................. 18

6.1.1 硬件...................................................................................................... 19

6.1.2 工业软件............................................................................................... 19

6.1.3模块连接形式......................................................................................... 20

七、变压器的保护方式................................................................................................... 21

八、总结                                                                  22             

参考文献........................................................................................................................ 23

摘要

云铜股份冶炼加工总厂的铜冶炼采用火法冶炼工艺，主要工艺流程为混合铜精矿先进人艾萨炉中熔炼，熔炼产生的冰铜及炉渣混和熔体进入贫化电炉进行沉降分离，再由卧式转炉将电炉沉降出的冰铜进行吹炼，进一步脱氧脱硫成粗铜、转炉渣和烟气。其中粗铜送阳极反射炉精炼．炉渣返电炉。烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器降温收尘后送到硫酸分厂制酸，余热锅炉收下的烟尘经破碎后返回电炉，电收尘器收下的烟尘送入电炉。整个工艺过程属于非线性、时变、复杂耦合，目前尚未能建立数学模型的生产过程。

冶炼生产过程所产生的高温烟气与余热锅炉的受热面进行热量交换，在汽包中进行汽水分离，产出低压及中压饱和蒸汽，供蒸汽发电及全厂生产用汽．实现余热利用，达到节能减排的目的。

关键词：铜冶炼；电解铜；余热锅炉；艾萨炉配料；控制系统；动力系统；

云南铜业实习

一、实习时间、地点和内容、目的

2014.8.25-2014.09.14，云南铜业冶炼加工总厂，了解生产工艺流程。

云铜股份冶炼加工总厂的铜冶炼采用火法冶炼工艺，主要工艺流程为混合铜精矿先进人艾萨炉中熔炼，熔炼产生的冰铜及炉渣混和熔体进入贫化电炉进行沉降分离，再由卧式转炉将电炉沉降出的冰铜进行吹炼，进一步脱氧脱硫成粗铜、转炉渣和烟气。其中粗铜送阳极反射炉精炼．炉渣返电炉。烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器降温收尘后送到硫酸分厂制酸，余热锅炉收下的烟尘经破碎后返回电炉，电收尘器收下的烟尘送入电炉。整个工艺过程属于非线性、时变、复杂耦合。

了解认识硫酸的制作流程，以及供电系统的工作控制过程及保护。

实习的目的：

在早上，在老师的带领下来到云南铜业生产现场，首先由该公司的人员给我们讲解安全知识，下午在工厂开始实习，这次的目的是为了;增强学生的学习能力，让学生能够把书本中的知识和现实中的现场操作相结合，提高学生的知识技能和学习动力及求知的欲望。同时还希望学生能很好的了解工业的现状和工业产业在目前需求什么样的人才，还有在工业生产中包装及运输中的节约成本的途径。

二、云铜设备

2.1  熔炼、精炼分厂

2.2  电解、硫酸分厂

2.3  艾萨炉的认识

20##-9-2号，到云南铜业冶炼加工总厂进行实习，对冶炼的流程有了初步的理解。

艾萨炉体积小，反应速度快，熔炼效率高，节省二次能源，环保效果好 在澳大利亚的芒特艾萨、美国的赛浦路斯等厂的实践证明比传统的火法工艺先进，适合云南铜业股份有限公司电炉流程的改造 要获得更好的经济效益，日常的生产操作和工艺控制将是降低成本的重要环节。

降低生产成本可以从低消耗、高产出着手，包括：控制好渣型、冰铜品位、炉子的操作，从作业率高、产量高、设备寿命长、人力投入少等方面 由于艾萨炉及其工艺减少了炼前处理（如：电炉流程的烧结工序）， 因此许多指标的控制都转变为控制艾萨炉的熔池反应。

世界有色金属工业多年来采用了由澳大利亚蒙苔艾萨公司发展的艾萨熔炼法和艾萨电解法等先进技术，使得生产效率大大提高。

艾萨炉采用衬有耐火砖的平顶圆形炉体。喷枪由炉顶插入炉内，向炉中的熔融体内的渣、冰铜和金属的混合物喷射气体、氧气和燃料，形成强烈的搅拌流体，保证原料和氧气间的快速反应。炉内熔渣溅起时在喷枪上形成挂层，保护了喷枪露出熔融体部分不受强烈腐蚀环境的损坏。艾萨炉的产品冰铜、金属和渣的混合物从炉底部带有冷却水套的排矿口排出，进入沉淀炉，利用冰铜和渣的不同比重分离。艾萨熔炼法的特点在于其独特的喷枪低压旋涡器设计和多年来蒙苔艾萨铜冶炼厂积累的丰富的实际操作经验。

云南铜业股份有限公司1999年3月21日与澳大利亚MIMPT公司签订引进艾萨法铜熔炼技术合同．于同年9月破土动工，20##年设备开始安装，20##年5月9日炉子点火，15日投料生产，实现了艾萨炉一次投产成功。艾萨炉一次投产成功，不但为提高产能打下坚实的基础，降低了能耗，而且把总硫利用率提高到了92％以上，为解决环境污染问题创造了有利条件，同时还提高了公司技术和装备水平。经过28个月的正常生产．艾萨炉系统于20##年9月11日完成了第一炉期的生产。第二炉期经过近个月的建设，系统于20##年2月25日投入第二炉期的生产。艾萨炉在运行了34个月后进入第二次检修。34个月的炉期，再创炉寿新高。

图1为云南铜业（集团）有限公司的艾萨炉

图1   云铜艾萨炉

云铜艾萨炉髙65米，共15层。 云南铜业（集团）公司通过对艾萨铜熔炼炉的引进消化吸收和二次创新，创造了在全球8座同类炉子中体积最大、厂房占地最小、余热锅炉结构最合理、建设周期最短、达产达标用时最短、第一期炉龄最长的世界纪录，运行4年多来各项技术经济指标均处于世界领先水平，实现了对富氧顶吹炼铜技术的完善和重大技术跨越。

2.4动力分厂

三、铜冶炼艾萨炉配料系统

云铜艾萨炉仓式配料不仅较好地解决了国内铜精矿成分复杂的问题，很好地利用了进口铜精矿成分较稳定的特性，而且使配料吊车的作业率降低了25％～30％。但是。几年来的生产实践表明．艾萨炉仓式配料仍然难以解决配料成分波动性较大的问题。本文根据云铜艾萨炉原料的特点，结合现有配料设施，探讨应用堆取料机实现配料．进一步提高配料成分稳定性的可行性。

3.1配料分析

在艾萨炉的熔池反应中：生产效率、热平衡、炉渣性质是操作控制的主要内容，要获得高的生产效率，须在控制好炉渣性质和热平衡的基础上，增加产量，降低消耗 炉渣的性质主要是讨论渣的化学成份、粘度、熔点、酸碱性等特性 在工艺和原料确定的条件下，艾萨炉内主要是硅、铁渣的性质，在富氧喷入渣层后的反应中，会多产生一定量的Fe3O4使渣的粘度升高 渣中氧的透气性很关键，透氧性差则氧化反应速度, 下降，温度下降，易产生泡沫渣，生产效率随之下降，严重时，停料保温处理炉况 所以，要求配料工作要做到：1.物料成份分析准确、稳定，主要元素成份稳定在＜±0.5％； 2. 园盘稳定给料，电子称称量精确度＜±1％；渣型（ Fe／  SiO2   ）须稳定在一个较窄的范围内，同时要求一定的工艺、操作控制水平 配料工作中，头两条是新投入的设备的基本性能所保证的，第3条是日常工作中须经常对 Fe／  SiO2 进行计算、检验和控制 因此配料计算的日常核心工作内容是渣型计算 在熔池反应正常操作的前提下，加减煤或油保持所需的热平衡 关于渣型的控制，经过推导可以得到渣型的计算公式：

A*= [Fe]／  [SiO2]  ={Fe-Cu(68.62/[Cu]-0.985)}/SiO2

［Cu］—冰铜中的铜的质量百分比；  Cu—原料中的铜的质量百分比；

［SiO2］—渣熔体中的铁的质量百分; Fe—原料中的铁的质量百分比；                        SiO2—原料中的二氧化硅的质量百分比

公式推导条件：（1）冰铜中硫的含量在23% -24 % 之间，取含硫值为23.34% ；（2）冰铜中 F eS +CuS 占90 %-95 %,取值93 %;（3）冰铜品位值取60 %，也就确定了总脱硫率；（4）冰铜含铜的直收率为 98.5 %

如图3  数学模型动作过程：

图3   数学模型动作过程图

3.2 配料计算过程

工艺控制要求： 1. 渣型；严格按[Fe]／[SiO2]左右要求；2. 冰铜品位：由熔池反应控制，它的波动将影响渣型和生产秩序，在此用设计值60%,； 3.炉温：在快速反应过程中，稳定控制炉温是个关键，由热平衡计算的用煤量通过二次配料加入，煤的比例数据需要随时从艾萨炉计算机传送到配料计算机!

第一次计算：当条件输入，以最新原料成份或分析结果输入后（由X荧光室传送）经操作员站确认后开始进行计算 原料按矿种在计算机内分区摆放，以大平衡配比为第一配料进行计算，在计算机内存放的大平衡配比，已考虑了金属量和矿量，能适应生产变化的需要 煤的比例由艾萨炉的计算机根据配比的原料物相组成计算出来后传送给配料系统的计算机，待配好的料有分析数据后再进行校正!

计算机内有固定格式，根据成份分矿种摆放，大平衡配比需有多种情况与矿种情况对应，或以第一种情况为准，当缺少某一矿种时按各种矿比例分配缺少这一矿种的比例，缺少的某一矿种，按比例及配料总数量换算出该矿种的少配入的数量加在该矿种的总量上，以此来提高今后该种矿配比的比例，增加的比例按各种矿比例对应减少 计算机根据输入的矿种选择对应关系，不论是哪一种情况，进行配料计算后得到的数据均采用下面的判别式进行判别：

A*= [Fe]／[SiO2]  ={Fe-Cu(68.62/[Cu]-0.985)}/SiO2

A*在1.13-1.23之间，A*＜1.13减白沙比例0.65，若白沙比例不够，比例三倍数减氧化矿，减去的比例加在：1.Cu在在 ±1范围内时，加在硫精矿上；

含Cu在±1 范围外，高时加在金精矿上，低时加在铜精矿或高含铜进口矿上"。

A*＞ 1.20加氧化矿，相应减去铜精矿和硫精矿比例（硫矿占70％，铜矿占 30％）

3.3仓式配料存在的问题

艾萨炉仓式配料主要过程为成分变化大的国内铜精矿先通过吊车进行堆式二次配料．然后再搭配进1#、3#铜精矿进行仓式配料．该配料方式存在一定的问题。  

3.3.1原料预处理大，混料成分不均

国内铜原料矿种多，成分变化大，其中4个主要元素Cu、Fe、S、SiO2的成分变化都在10％以上，这样的原料需经过预先混匀(堆式二次配料) 处理才能用于仓式配料。从20##年的统计数据来看，需要进行预处理的铜精矿量达到70万t。目前堆式二次配料的主要问题为：配料采用抓斗吊车进行，人工操作不易实现混匀：国内铜精矿成分变化大，难于达到混料成分均匀的目的。

3. 3.2配料控制困难。物料成分波动大

 (1)原料中的杂物在卸矿和配料过程中均难于清除，杂物对仓式配料的稳定给料影响较大，造成配料难于控制。

(2)仓式配料采取在线连续配料方式，配料过程中出现给料偏差时，无法对偏差进行消除。

3.3.3.吊车作业率高

配料吊车的作业数量是艾萨炉生产量的3倍，吊车的作业率最高达90％以上。

3.4 堆取料机在艾萨炉配料中应用探讨

3.4.1堆取料机的性能

斗轮堆取料机是利用斗轮连续取料．带式输送机连续堆料的装卸机械。它是散状物料(散料)储料场内的专用机械．可与带式输送机组成储料场运输机械化系统，生产能力每小时可达l万多吨。斗轮堆取料机有堆料和取料两种作业方式。堆料由带式输送机运来的散料经尾车卸至臂架上的带式输送机，从臂架前端抛卸至料场。取料是通过臂架回转和斗轮旋转连续实现的。

3.4.2 堆取料机应用的可行性

(1)3#、4#精矿仓可以实现多种物料的仓式配料。

(2)配出的物料可利用现有的物料运输流程。

(3)不破坏现有物料运输系统，当堆取料机出现故障时可直接进行仓式配料。

(4)改造可以在生产的状况下进行，不影响生产正常进行。

通过3#、4#矿精矿仓完成仓式配料．配出的物料经过转运站进入现上料系统的9#皮带运输机，然后连接到堆取料机的皮带运输机上面．最终实现堆料和混料功能。基本流程如下：

(1)原料卸矿：进厂原料(火车皮和汽车)通过3#、4#中精矿仓的抓斗吊车完成卸矿：汽车矿通过检验系统进入3#精矿仓。

(2)原料堆放和储备：卸下的原料按不同的矿种分仓堆放。

(3)仓式配料：通过3#、4#矿精矿仓内配置的配料仓进行仓式配料。仓式配料时，可以对入炉料成分进行初步控制．配料方式比较灵活。

(4)物料转运：3#、4#精矿仓完成仓式配料的混合物料通过矿皮带转运站。在9#皮带运输机的中部被卸料器卸下．进入振动筛完成杂物、块料与原料的分离．然后再通过皮带运输机送到堆取料机。

(5)堆取料机的堆式配料：3#、4#精矿仓配出的成分不是很均匀的混合物料．通过堆取料机在堆料场地上进行堆料和混匀。

(6)物料再次混匀：如果要求人炉料成分稳定性较高，可以再次进行混匀作业。

(7)物料运输：配好的物料可利用堆取料机直接取料后运输到一个中间料仓内。然后通过圆盘给料机进入上料系统。

(8)备用配料系统：在改建堆配料场时，不对原有物料运输系统进行大的改变．继续保留原有配料功能。   

3.5 备料系统

原备料系统有两个精矿仓，精矿存储量40000 t左右，考虑到艾萨炉投入后产能扩大，备料系统进行了扩建，新建3#、4#精矿仓(30mxl50m)，储矿量40000  ～45 000t。沿用原有的一个熔剂仓和煤仓，向艾萨炉供煤和熔剂。配料采用抓斗吊车配料。对原有的6个中间精矿仓进行改造，改造后4个作为中间精矿仓，1个作为中间煤仓，1个作为中间熔剂仓。实行二次补煤，大部分的煤通过煤仓在中间精矿仓之前与精矿混合，少量的煤直接运至中间煤仓用于艾萨炉炉温微调。大部分熔剂在精矿仓内和精矿搭配，少量的熔剂运至中间熔剂仓用于艾萨炉渣型微调。中间精矿仓下配置制粒机对混合精矿进行制粒，新增两台巾5．5m制粒机，共计4台65．5In制粒机。

图2 铜生产工艺流程

四、艾萨炉控制系统   

4.1 硬件配置

艾萨工艺从上料子系统、冷却水子系统、供风子系统、供油子系统到炉子本体，流程长，监控对象多。根据工艺特点和各子系统的实际地理分布位置，本套控制系统设3台操作员站、1台工程师站、3个现场控制站及系统网络。系统硬件结构图3

图3   艾萨炉DCS系统结构示意图

4.2 软件结构

(1)专业+级工作站(Professional plus工作站) 软件包。

(2)专业级工作站(Professional工作站)软件包。

(3)操作级工作站软件包。操作级工作站软件包，向操作员提供操作接口功能。

(4)基站软件包。基站软件包允许系统组态工程师根据需要配置DeltaV系统工作站。

4.2.1操作接口软件

系统的操作接口软件为设备的操作控制和监视提供了多种软件工具：

(1)操作接口界面。

(2)事件日志。

(3)诊断工具。

(4)报警管理。

(5)趋势分析。

(6)Excel插件(一种制表软件)。

4.2.2 实时监控软件．

艾萨炉的控制系统实时监控软件由澳大利亚的MIPAC公司进行设计、组态、调试。主要依据是澳大利亚MIMPT公司在本国艾萨炉上多年的成功工艺控制模型．与云铜的历次设计审查、技术协议要求及技术合同规定的内容。

4.2.3 控制功能

本系统具备DCS常规的工艺流程监测．工艺参   数检测、显示、报警，设备状态显示，设备联锁控制，回路自动调节控制等功能。主要的控制功能如下：

(1)上料系统。实现了上料流程设备的顺序启动、停车联锁控制，铜精矿、煤和熔剂的自动称量控制和原料配方控制，输送皮带的跑偏、撕裂等报警，料仓振打器自动控制等。

(2)喷枪卷扬系统。实现了喷枪手动、自动的快速、慢速和蠕动提升／下放控制，喷枪联锁控制，喷枪准确定位控制，喷枪重量监测。

(3)喷枪端部压力控制系统。能自动显示、调节喷枪在熔池内的深度。

(4)燃烧控制系统。实现了熔炼氧气、煤燃烧氧气、油燃烧氧气、工艺用风、二次燃烧空气的自动／串级控制。

(5)温度控制系统。实现了熔池、耐火砖和烟气温度的自动检测、报警。

(6)炉子冷却水控制系统。

(7)风机控制系统。能对艾萨炉风机进行远程加载、卸载，压力设定，并实时监测风机的主要运行参数。

(8)保温烧嘴系统。实现了对保温烧嘴的燃烧控制，还对烧嘴卷扬机进行自动控制。

(9)外围设备状态监控系统。对艾萨炉余热锅炉、贫化电炉、氧气站、硫酸风机、收尘风机等保持信号联系，使操作员能实时了解前后工序及相关配套系统的运行情况。

(10)分析数据接收系统。与配料DCS系统进行数据通讯．能同时得到荧光分析仪传给配料DCS的分析数据，使操作员能及时掌握原料成分、冰铜品位等相关的分析数据，正确指导生产。

(11)现场设备状态监测。

4.2.4完善艾萨炉燃烧控制程序

艾萨熔炼高强度快速冶炼的特性，要求艾萨炉入炉料量及料成分稳定供给。料量或料成分的波动都将导致熔池温度波动、操作困难。由于云铜艾萨炉暂没有实现温度自动控制，而炉子加煤量、加油量需要人工输人调整．操作工还要不时地调整富氧浓度，才能维持熔池温度波动在可接受范围内。如果入炉料量不断波动．势必造成不断地调整加煤量、加油量和富氧浓度。若料量波动超出可控制范围．炉温及炉内反应将失去控制，即使操作工频繁地调整以上参数维持熔池温度在一定范围．也将造成炉温、渣型和冰铜品位的大幅波动。进而影响工艺稳定、缩短炉子寿命。MIM的实践证明，料量的波动会产生加料损失。而料量的稳定可提高炉子的有效熔炼速率。

(1)在MIM公司，MIPAC公司的原设计中，云铜公司的艾萨炉熔炼燃烧所需氧气总量是通过计算以下要素的总和而得出：熔炼氧气；煤燃烧氧气；油燃烧氧气。

     其中熔炼氧气是与精矿反应所需的氧气数量。

精矿的总吨数是1”、2。、5。、6。皮带电子称的瞬时料量之和。送人炉子的氧气量与4台皮带电子称的瞬时料量之和按一定的氧料比进行串级计算和控制。

(2)通过对MIPAC公司的DCS控制程序进行分析后认为，将料量按氧料比进行串级计算和控制的方式进行适当的修改。

(3)该善后的效益：稳定了炉温，提高了炉寿；减少了燃油消耗；每月减少燃油消耗2万L；稳定了氧气站运行，提高了空分工艺的稳定性；减少了相关调节阀的动作频率，降低了仪表的维护费用；稳定了余热锅炉运行。降低了烟尘率，减轻烟道粘结及降低了锅炉管束的磨损速度。

五、铜冶炼余热锅炉系统

目前，总厂铜冶炼火法工艺余热蒸汽管网由9台低压余热锅炉 (电炉 1台、转炉5台、反射炉3 台)，11个低压汽包，及4台中压余热锅炉 (转炉2台、阳极炉2台)，2个中压汽包、2个除氧器构成。由于总厂铜冶炼工艺的一些特殊生产情况，使得不同设备的余热锅炉存在以下特点：

(1)对转炉吹炼而言，每吹炼一炉铜，需多次摇炉。锅炉烟气不稳定，不同生产周期产生的热量也不同，这样就造成热源变化极大，余热锅炉汽包水位波动剧烈．经常出现 “假水位”。

(2)中压转炉余热锅炉蒸汽的蒸发量不稳定，锅炉压力频繁升降，造成锅炉给水泵供水压力同步反方向频繁变化，使锅炉水位不能稳定保持，给锅炉运行带来了极大的不安全隐患。

3)11个低压汽包共用1套供水装置，由于汽包所处位置不在同一层平面上，供水压力和流量不足时，会造成严重的抢水现象。

5.1 系统功能

　　低压和中压余热锅炉自动给水控制系统分别采用浙江中控技术有限公司的SUPCON JX一300XDCS和WebField ECS一100 DCS．完成对生产工艺系统的有效控制。其实现的系统功能如下：

　　（1）低压余热锅炉汽包给水系统的监测及控制。包括电炉、转炉、反射炉的汽包水位自动控制，转炉在摇炉期间的汽包水位自动控制，水泵联锁控制以及汽包给水压力自动控制。

　　（2）中压余热锅炉汽包给水系统的监测及控制。包括转炉、阳极炉的汽包水位自动控制，汽包蒸汽压力控制，循环水泵联锁控制。

　　（3）中压余热锅炉除氧器系统的监测与控制。包括转炉、阳极炉的除氧器压力、水位控制，给水泵联锁控制以及出口压力控制。

　　（4）中压余热锅炉烟气温度的监测。

　　（5）生产监测数据相对集中的实时显示及报警。

　　（6）32艺流程图对生产工艺流程的直观显示及对设备的操作控制。

（7）DCS报表。

DCS余热控制系统总组态如图4：

图4   DCS余热控制系统总组态

 

5.2 系统结构

　　余热锅炉自动给水控制系统由工程师站、操作员站、现场控制站、继电器端子柜及相应的过程控制网络等组成。其系统结构如图 十五所示。

　　工程师站内部装有相应的组态平台和系统维护工具，可通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统。功能包括：系统生成、数据库结构定义、程序编制、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制、系统维护等。

　　操作员站提供操作员完成过程监控管理的人机界面，机内装有经工程师站组态编译无误后传送过来的流程图、监控程序文件等，有多窗口画面显示功能，实现了生产过程信息集中显示、操作和管理。现场控制站是控制系统直接与现场设备进行信息交互的I／0处理单元，由主控卡、数据转发卡、I／0卡件、电源模块、接线端子板及内部I／O总线等组成，用于完成整个系统在实时运行中的信息采集、控制输出、现场仪表电源供给等。站内大部分卡件按控制要求进行了冗余配置，确保系统可靠运行。

　　继电器端子柜用于安装DCS所需的继电器、空气开关，并实现中间端子柜的功能。

过程控制网络SCnet II实现工程师站、操作站和现场控制站的连接．完成信息、控制命令的传输与发送，并采用双重化冗余工业以太网设计，使得信息传输可靠、高速 。

5.3 控制原理

5.3.1汽包水位控制

1、 低压余热锅炉汽包水位的一般控制方案如图5

图5  余热锅炉自动给水控制系统结构图

　由于低压余热锅炉自动给水控制为改造项目，考虑到原有工艺参数检测仪表存在一定的缺陷，还有在铜冶炼的不同生产周期中，炉温对相应汽包水位的影响为转炉较大，而电炉、反射炉较小的情况，为了抑制汽包“虚假水位”对调节过程的影响，在控制方案选择时．转炉汽包水位控制采用以蒸汽流量作为前馈信号的三冲量串级变PID参数加特殊规则控制的调节方案；而电炉、反射炉汽包水位控制采用单冲量变PID参数加特殊规则控制的调节方案。

实践证明。两种不同的控制方案对各自的控制对象（汽包水位）均有很好的调节作用，特别是针对特定对象而采取的规则控制。对汽包水位的稳定调节起到了至关重要的作用。在串级控制方案中采用两个单回路串联加前馈的形式，增加了系统的灵活性，提高了控制精度，简化了程序。低压转炉汽包水位前馈三冲量串级控制系统方框图如图6所示。

图6  低压转炉汽包水位控制方框图

2 、变PID参数的作用

　　采用单冲量或是前馈、串级三冲量来控制汽包水位是一种经典的控制理论，但照搬这一理论用在铜冶炼低压余热锅炉汽包水位控制上并没有取得理想的效果。表现为：若将PID参数用得稍强一点则系统出现频繁震荡，若将PID参数用得稍弱一点则有时又不能很好地控制水位。也就是说冶炼过程对汽包水位的扰动太大且不是一种固定的模式，因此不存在一组适应全过程的PID参数。

结合现场经验，经反复编程实现，最终采用变PID加规则的控制方式， 即在不同水位范围内．对PID回路使用不同的PID参数。特别是针对不同炉子的汽包使用不同的控制规则。收到理想的效果——水位稳定、调节阀动作次数减少，阀门使用寿命延长。

3、 摇炉期间低压转炉汽包的水位控制

　　转炉摇炉期间是转炉汽包水位控制的特殊时期。这段时期由于转炉停止吹炼，炉口摇离烟罩，导致沉尘室及烟道温度大幅度下降，从而使汽包水位急剧下降，蒸发量大幅度减小。

针对这一情况，本系统在摇炉期间对汽包给水采用物质平衡原理控制。即当摇炉信号到来时．让汽包的给水流量等于蒸汽流量，这一过程持续到摇炉信号消失且转炉进行正常吹炼为止。这样就保证了汽包水位在摇炉信号到来前与摇炉信号结束后一致。

4、 中压余热锅炉汽包水位的控制方案

　　采用以汽包蒸汽流量为前馈信号．汽包给水流量和汽包水位串级的前馈加串级反馈控制方案。并针对摇炉与不摇炉两种状况。设置不同的水位控制设定值，使汽包水位保持在设定范围之内。同时增加转炉和阳极炉吹炼或停吹的识别信号，在DCS接收到识别信号后，DCS控制程序设置延时2min。因为2min后的锅炉汽包水位是比较真实的水位，然后DCS再根据锅炉汽包真实水位进行水位控制。并结合现场仪表的情况及操作员的经验，对调节回路的输出进行限幅，使控制平稳、精确，满足工艺要求。

此方案运行后。由于转炉、阳极炉中压锅炉汽包直径相对于低压锅炉汽包直径较小，加之生产中所产生热量波动较大等因素，开始很难控制。后经多次与现场工艺人员讨论，并在控制方案中借鉴现场操作经验，加上了部分特殊规则控制用作调整，现在已能实现全程水位自动控制，控制效果良好。

六 、S7-200

6.1  SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成

 

图7    系统基本构成

6.1.1 硬件

（1）基本单元

（2）扩展单元

（3）特殊功能模块

（4）相关设备

6.1.2 工业软件

工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。

1. 各CPU介绍及I/O系统

（1）主机外形

SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图8所示：

 

设备连接

图8 CPU模块的外形

6.1.3模块连接形式

各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图9所示为其中的一种模块连接形式。

 

图9 模块连接

七、变压器的保护方式。

　　1.对于6~10kV车间变电所的主变压器，通常装设带时限的过电流保护，如果过电流保护动作时间大于0.5~0.7s时，还应装设电流速断保护。

　　2.瓦斯保护　容量在800kV.A及其以上的油浸式变压器应装设瓦斯保护，作为变压器油箱内部故障和油面降低的主保护。

　　3.电流速断保护　它与瓦斯保护相互配合，可快速切除变压器高压侧及其内部的各种故障，均为变压器的主保护。

　　4.过电流保护　是为了防止变压器外部短路引起的过电流和作为变压器主保护的后备保护而装设的继电保护装置。

　　5.温度保护　作为变压器油温升高和冷却系统工作不良的保护装置。

　　6.单相接地保护　由零序电流互感器及与之连接的电流继电器构成。作为变压器高压侧出现单相接地故障的保护。

八、总结

通过云铜冶炼加工厂的实习，了解艾萨炉配料控制、余热锅炉控制系统、铜冶炼、粗铜电解、熔炼、制酸和余热发电等流程，公司正在实施“创世界一流艾萨炉”、“以艾萨技术为中心。研发有自主知识产权和竞争力的核心技术”的战略．因此需要对现有系统进一步优化、完善。不断满足公司生产发展的需要，加快技术进步。

通过实习，了解了公司文化和自己所学的知识在工厂里的适用性和不足，这是知行统一的机会，了解控制系统设计、技术改良在工业中的用处，利用优化方法和先进设备解决生产中遇到的问题，达到节约资源、实现再生资源的利用，降低污染物排放，进一步发展循环经济的目标。

通过引进消化吸收再创新和自主创新，实现了技术进步和跨越，在节能、减排和提高资源综合利用率方面，将企业的技术优势、人才优势和产品优势与循环经济的节能、降耗、减排理念充分结合起来，使公司走上科技含量高、经济效益好、资源综合利用率高、能源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化之路。

我们进入厂要注意安全，要多了解设计的思想和控制参数，工艺模型等，尽量多和老师交流，探讨不懂。这样每次下来都会有更多的收获。须掌握最基本的控制单回路控制系统。

  参考文献

[1]刘文灿，高庚．云铜艾萨熔炼工艺的自动控制系统，2003

[2] SUPCONJX-300X集散控制系统使用手册．杭州：浙江中控技术有限公司．1999．

[3]WebFieldECS-100集散控制系统使用手册．杭州：浙江中控技术有限公司．2002．

[4] 何克忠，李伟．计算机控制系统．北京：清华大学出版社，1998．

[5]王常力，等．集散型控制系统的设计与应用．北京：清华大学出版社．

[6]刘介才，工厂供电.