CN106502225A - 稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统 - Google Patents

稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，包括设置在稀土冶炼分离厂中萃取车间的仪表主控室以及分别安装在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生产线上的监测仪表；所述的仪表主控室设有DCS控制系统；所述的监测仪表包括电磁流量计、电动阀、电磁阀、液位计、液位开关、转子流量计和I/O控制柜；所述的DCS控制系统对各个工序生产线上的监测仪表进行自动控制，进行工艺、设备流程的调控监控，并且进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求。本发明的投入使用不仅大大节省了人工的手工操作工作量，还使得传统的粗放式生产运行控制转变为智能化精准控制。

Description

稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统
技术领域
本发明属于智能控制设备领域，具体涉及了一种稀土冶炼分离工艺中使用的稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统。
背景技术
稀土市场是一个多元化的市场，它不只是一个产品，而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属，均具有多种多样的用途。目前稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。然而不管是哪种冶炼方法，其自动智能化的生产水平都是较低，需要耗费较多的人力、物力。
发明内容
本发明的目的在于针对稀土冶炼分离工艺的现状及智能化水平较低的问题，提供了一种稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统。该系统能够在萃取分离车间进行工艺、设备流程的调控监控，并进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，包括设置在稀土冶炼分离厂中萃取车间的仪表主控室以及分别安装在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生产线上的监测仪表；
所述的仪表主控室设有DCS控制系统；所述的监测仪表包括电磁流量计、电动阀、电磁阀、液位计、液位开关、转子流量计和I/O控制柜；所述的DCS控制系统对各个工序生产线上的监测仪表进行自动控制，进行工艺、设备流程的调控监控，并且进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求；
所述的仪表主控室进行仪表控制的单元主要有：（1）酸溶/配制工序进酸溶槽或配酸配碱槽的酸、碱、水的累积流量，通过流量计与电动阀或变频泵的配合实现定量加料；（2）萃取工序进萃取槽的料液、有机相、液碱、反酸的瞬时流量；其中，低位储槽直接泵入萃取槽；流量计将流量信号反馈给DCS控制系统，DCS控制系统根据计算流量与设定值的偏差，自动调节变频泵的转速或自动调节电动阀的开度，实现监测及自动控制流量的目的；（3）沉淀工序进沉淀槽的沉淀剂的累积流量，通过与电动阀的配合实现定量加料；（4）各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的液位监测及报警；（5）萃取工序的低位槽通过液位开关实现液位达到设定高低限时自动停/启相应的泵。
进一步说明，所述的DCS控制系统完成设备安全监控和保护、模拟量控制、数字量及顺序控制和数据采集与控制、分析功能，通过监控器和功能键盘，集中操控工艺设备的启停和工艺参数的调整，并通过打印机完成打印制表、事故追忆和CRT画面拷贝功能。
进一步说明，所述的液位计安装在各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的槽体的底部离地面10cm，并且与法兰连接的时候使用法兰垫片确保其密封性；所述的转子流量计应安装在萃取工序中无振动的管道上，垂直度允许偏差为2/1000，被测介质流向须自下而上，上游直管段的长度大于5倍工艺管道内径，并且需安装旁路管道；所述的电磁流量计安装在各工序中无振动的管道上，上、下游直管段长度应符合前5后2技术要求，保证测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体；所述的液位开关安装前根据生产要求设定上、下限位置，并且安装位置应远离泵。
液位计的显示屏应面向便于读数的位置。电磁流量计可以水平、垂直和倾斜安装，远离强磁场设备，避开强震动、强腐蚀性的场所。工艺不允许流量中断的管道，在安装流量计时应加设截止阀和旁通管线。电动阀的安装位置应便于观察、操作和维护。 执行机构固定牢固，操作手轮应处在便于操作的位置。执行机构连杆的长度应能调节，并应保证调节机构在全开到全关的范围内动作灵活、平稳，与流量计配套使用时必须装在流量计后方。电磁阀的进出口方位应安装正确。当调节机构安装在工艺管道上时，必须安装旁路管。
在本发明中，仪表安装条件需满足工程防护要求，且按照仪表的安装技术要求进行安装，安装完毕后给仪表进行挂牌标识。
敷设前检测电缆的绝缘及屏蔽技术指标，敷设时注意按规范留足接线长度、检修长度、弯曲长度及绝缘保护。本安电缆与非本安电缆应采用隔板隔开敷设，电源电缆沿电气桥架敷设。液位计采用2*1.5mm²防腐蚀耐高温的屏蔽控制电缆，按配电方式连接至控制机笼的电流输入卡件。转子流量计式采用3*1.5mm²防腐蚀耐高温的屏蔽控制电缆，将脉冲、电源、接地信号接控制柜的脉冲量输入卡的对应端口。电磁流量计的接线方式分为电源接线与信号接线两种，电源接线采用的是三线制，即正-负-地，用3*1.5屏蔽控制电缆将相应的信号接至控制柜的送电空开的相应端口并接地。信号接入按照不配电的接线方式接入电流模拟输入卡件的相应端口。电动阀的接线包括电源接线和信号接线，电源的接线方式跟流量计的一致。信号接线采用四线制，两芯给定信号以配电的方式接到控制柜的电流模拟输出卡，两芯反馈信号以不配电的方式接到控制柜的电流模拟输入卡。搅拌电机的动作信号接入控制柜的开关量卡件。变频泵通过DP通讯电缆串联接回控制柜的通讯卡件。
本发明中，DCS控制系统包含两个系统软件，一个是系统组态软件，一个是实时监控软件。利用安装光盘在工程师站电脑上安装系统组态软件和实时监控系统，其他操作站的电脑上安装实时监控软件。安装完软件系统后，在系统组态软件的SCKey组态软件中设置系统网络节点、冗余状况、系统控制周期；I/O卡件的数量、地址、冗余状况、类型；设置每个I/O点的类型、处理方法和其他特殊的设置；设置监控标准画面信息；常规控制方案组态等设置。图形化编程软件集成了LD编辑器、FBD编辑器、SFC编辑器、ST语言编辑器、数据类型编辑器、变量编辑器。利用它和SCX语言编写图形化程序实现所设计的控制算法。利用流程图制作软件（SCDrawEx）绘制生产过程工艺流程图；利用报表制作软件制作生产数据统计报表。在权限管理功能模块中设置各操作站的操作员的账户以及权限分配。
检查组态无误后，给仪表送电，根据系统故障分析检查仪表安装故障信息，修正故障后进行下一步调试。对流量计、变频器、液位计等有读数的仪表进行检查是否有读数，读数是否一致，不一致的检查是否校准或量程是否一致。对于带有动作点的仪表（如电动阀、电磁阀，电机）检查其给了动作信号后，仪表是否做出相应的动作。将所有自控设备调整至正常状态后，展开仪表与系统的联调。检验根据生产要求设置的设定的回路、控制程序、报警程序是否满足要求。定量给定流量后，电动阀和变频器会相应调节阀门的开度或频率的大小致使流经管道的流量与给定流量基本相等，且在因生产设备不稳定造成流量波动的时候及时通过回路调节稳定料液的流量。部分液位计与电磁阀联动时，液位到达设定上限是会自动关阀，液位低至下限的时候开启阀门。液位计到达设定设定的上下限的时候会触发报警系统，通过外放音频响起报警声。在系统中可以观测搅拌电机的状态，且能够启停搅拌电机。
DCS控制系统投用后，可对生产工序仪表进行自动控制，进行工艺、设备流程的调控监控；并进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求。在萃取工艺参数调整流程图界面上可以监控萃取工序流量表、储罐液位、电动阀及变频泵等自控设备及生产运行参数的情况，同时调度员可以根据生产要求对某个或多个运行参数进行修改调控。
DCS系统能够采集保存生产运行数据，以报表的格式显示，并可以打印使用；给生产运行分析及异常追溯提供了强有力的依据。
DCS控制系统能够保存并反映生产运行数据的历史趋势，通过输入位号进行趋势追溯可以得到最高精确到秒的数据变化趋势曲线。在生产异常或报表异常情况下可以对相关数据得到更加直观和精确的追溯，为生产管理和运行调控提供更加有力的支撑。
流量计量控制系统既可测量流量还会根据系统设定值进行调控使得流量数值稳定在设定值附近，而且流量精度都能达到生产控制需要，此套流量计量控制系统的投入使用大大节省了人工流量测量校准的工作量，同时稳定的流量更加有利于生产的高效平稳运行。
本发明的优点：
1.DCS控制系统技术成熟，是国内知名的自控系统，编程语言类C语言，简单易掌握；人机界面简易操作性高。
2.DCS控制系统使用双层控制局域网，双层网络冗余，让系统的运行更稳定，操作不易中断，数据更安全。
3.流量控制系统是一个反馈系统，利用反馈系统的闭环控制回路特点，抑制及消除干扰信号的作用，使系统输出信号及其贴近输入值，从而使系统稳定可靠。
4.仪表根据工作环境及生产参数需求合理选型，安装过程中多采用多采用旁路形式嵌入传统流程，与人工手动系统互为备份既方便检修又能在检修期间维持生产的平稳运行。
以上技术优点，使得本套智能化控制系统数据稳定可靠，控制过程平稳有效，人机界面简易操作性高。生产运行过程中只需投入少量的人力合理的维护和监控系统运行即可达到远高于人工操作的精度及稳定性。系统的投入使用不仅大大节省了人工的手工操作工作量，还使得传统的粗放式生产运行控制转变为智能化精准控制。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步说明。
实施例：
一种稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，包括设置在稀土冶炼分离厂中萃取车间的仪表主控室以及分别安装在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生产线上的监测仪表；
所述的仪表主控室设有DCS控制系统；所述的监测仪表包括电磁流量计、电动阀、电磁阀、液位计、液位开关、转子流量计和I/O控制柜；所述的DCS控制系统对各个工序生产线上的监测仪表进行自动控制，进行工艺、设备流程的调控监控，并且进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求；
所述的仪表主控室进行仪表控制的单元主要有：（1）酸溶/配制工序进酸溶槽或配酸配碱槽的酸、碱、水的累积流量，通过流量计与电动阀或变频泵的配合实现定量加料；（2）萃取工序进萃取槽的料液、有机相、液碱、反酸的瞬时流量；其中，低位储槽直接泵入萃取槽；流量计将流量信号反馈给DCS控制系统，DCS控制系统根据计算流量与设定值的偏差，自动调节变频泵的转速或自动调节电动阀的开度，实现监测及自动控制流量的目的；（3）沉淀工序进沉淀槽的沉淀剂的累积流量，通过与电动阀的配合实现定量加料；（4）各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的液位监测及报警；（5）萃取工序的低位槽通过液位开关实现液位达到设定高低限时自动停/启相应的泵。
所述的DCS控制系统完成设备安全监控和保护、模拟量控制、数字量及顺序控制和数据采集与控制、分析功能，通过监控器和功能键盘，集中操控工艺设备的启停和工艺参数的调整，并通过打印机完成打印制表、事故追忆和CRT画面拷贝功能。所述的液位计安装在各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的槽体的底部离地面10cm，并且与法兰连接的时候使用法兰垫片确保其密封性；所述的转子流量计应安装在萃取工序中无振动的管道上，垂直度允许偏差为2/1000，被测介质流向须自下而上，上游直管段的长度大于5倍工艺管道内径，并且需安装旁路管道；所述的电磁流量计安装在各工序中无振动的管道上，上、下游直管段长度应符合前5后2技术要求，保证测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体；所述的液位开关安装前根据生产要求设定上、下限位置，并且安装位置应远离泵。

Claims (3)

1.一种稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，其特征在于：包括设置在稀土冶炼分离厂中萃取车间的仪表主控室以及分别安装在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生产线上的监测仪表；
所述的仪表主控室设有DCS控制系统；所述的监测仪表包括电磁流量计、电动阀、电磁阀、液位计、液位开关、转子流量计和I/O控制柜；所述的DCS控制系统对各个工序生产线上的监测仪表进行自动控制，进行工艺、设备流程的调控监控，并且进行物料信息采集，实现进料比例控制，达到自动调控的要求；
所述的仪表主控室进行仪表控制的单元主要有：（1）酸溶/配制工序进酸溶槽或配酸配碱槽的酸、碱、水的累积流量，通过流量计与电动阀或变频泵的配合实现定量加料；（2）萃取工序进萃取槽的料液、有机相、液碱、反酸的瞬时流量；其中，低位储槽直接泵入萃取槽；流量计将流量信号反馈给DCS控制系统，DCS控制系统根据计算流量与设定值的偏差，自动调节变频泵的转速或自动调节电动阀的开度，实现监测及自动控制流量的目的；（3）沉淀工序进沉淀槽的沉淀剂的累积流量，通过与电动阀的配合实现定量加料；（4）各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的液位监测及报警；（5）萃取工序的低位槽通过液位开关实现液位达到设定高低限时自动停/启相应的泵。
2.根据权利要求1所述的稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，其特征在于：所述的DCS控制系统完成设备安全监控和保护、模拟量控制、数字量及顺序控制和数据采集与控制、分析功能，通过监控器和功能键盘，集中操控工艺设备的启停和工艺参数的调整，并通过打印机完成打印制表、事故追忆和CRT画面拷贝功能。
3.根据权利要求1所述的稀土生产过程物料信息采集及分析智能控制系统，其特征在于：所述的液位计安装在各工序的储槽、配制槽、高位槽、萃取槽、缓冲槽的槽体的底部离地面10cm，并且与法兰连接的时候使用法兰垫片确保其密封性；所述的转子流量计应安装在萃取工序中无振动的管道上，垂直度允许偏差为2/1000，被测介质流向须自下而上，上游直管段的长度大于5倍工艺管道内径，并且需安装旁路管道；所述的电磁流量计安装在各工序中无振动的管道上，上、下游直管段长度应符合前5后2技术要求，保证测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体；所述的液位开关安装前根据生产要求设定上、下限位置，并且安装位置应远离泵。
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