方原柏

1  概述
在有色冶金火法生產(chǎn)過(guò)程中，含硫有色金屬精礦在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的含SO2的煙氣，為了保護環(huán)境及回收其中有用的SO2成分，煙氣制酸成為大多數有色冶金火法生產(chǎn)過(guò)程中最重要的輔助生產(chǎn)過(guò)程。相對來(lái)說(shuō)，煙氣制酸裝置的特點(diǎn)是：設備數量多且較為分散；以溫度、壓力為主的工藝參數測點(diǎn)較多；PID 控制回路較少。以往除少數大型煙氣制酸裝置采用DCS控制系統外，大多數中小型煙氣制酸裝置采用常規儀表。
一個(gè)煙氣制酸裝置通常有80～150個(gè)模擬量檢測點(diǎn)，常規儀表方案大約需要10臺單點(diǎn)或多點(diǎn)記錄儀，近百臺顯示儀，因而顯示儀表多、儀表盤(pán)占地面積大、儀表管線(xiàn)長(cháng)。DCS方案具有控制水平高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但早期的DCS以及國外的DCS價(jià)格偏高，用戶(hù)往往接受不了。
為了提高煙氣制酸裝置的集中監控水平而又不過(guò)多增加投資，由遠程測控終端（RTU）組成的數據采集系統或測控系統具有節省儀表管線(xiàn)、可集中管理、投資較省等優(yōu)點(diǎn)，是中小型煙氣制酸裝置最佳自控方案之一。
2  采用RTU組成的測控系統
云銅股份公司Ⅰ系列煙氣制酸裝置1974年投產(chǎn)，設計規模43kt/a。在進(jìn)行大修改造時(shí)，儀表部分要求重新設計，在設計方案討論時(shí)，設計人員按用戶(hù)推薦的SPEC200組件組裝式儀表方案與采用遠程測控終端（RTU）組成的數據采集系統方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟比較（見(jiàn)表1），顯然，采用RTU組成的數據采集系統具有明顯的優(yōu)勢。當時(shí)采用的遠程測控終端是英國施倫伯杰（Schelumberger）公司IMP智能前端。

表1  控制方案技術(shù)經(jīng)濟比較 

IMP智能前端是一個(gè)軟硬件齊全的微處理器，它的外形是一個(gè)密封的鑄鋁扁平盒體（尺寸為433mm*215mm*35mm）,它所完成的工作可由軟件進(jìn)行設定，如設置各通道的測量參數和測量范圍、設定熱電偶是否帶冷端溫度補償等。IMP智能前端的品種及功能見(jiàn)表2。

表2  IMP智能前端的品種及功能

多塊IMP智能前端以并聯(lián)方式共享一根總長(cháng)可達1000m的雙芯雙絞屏蔽電纜（稱(chēng)之為S-網(wǎng)絡(luò )），再通過(guò)S-網(wǎng)絡(luò )適配器接入甲方自行配置的DCS的控制站，該系統為四川儀表總廠(chǎng)生產(chǎn)的FYZ-100小型DCS，本身帶有PID回路控制功能，如圖1所示。

 
圖1  云銅股份公司Ⅰ系列煙氣制酸控制系統組成示意圖

采用IMP遠程測控終端的方案得到用戶(hù)的好評，在該廠(chǎng)電爐等裝置上也得到了推廣使用。1999年云銅股份公司Ⅱ系列煙氣制酸裝置改造時(shí)，再次采用了與Ⅰ系列相同的方案：測量參數通過(guò)多塊IMP智能前端接入升級后的FYZ-200 DCS。Ⅰ系列煙氣制酸裝置共采用了7塊IMP智能前端，其中直流模擬量輸入4塊，電阻量輸入1塊，直流模擬量輸出1塊，開(kāi)關(guān)量輸入/輸出1塊。Ⅱ系列煙氣制酸裝置共采用了8塊IMP智能前端，其中直流模擬量輸入6塊，電阻量輸入2塊。
3  采用RTU組成的數據采集系統
云南馳宏鉛鋅股份公司新建煙氣制酸裝置設計規模40kt/a，設計選用了中國人民解放軍南京工程兵學(xué)院微機測控研究所生產(chǎn)的893-IDCB智能前端，其結構與IMP相似，但功能更強，價(jià)格更低。它采用了INTEL 8031單片微機及進(jìn)口大規模集成電路，其外形尺寸為455mm*230mm*60mm，重量約5kg，采用鋼殼密封，防塵防潮，較鋁殼抗干擾能力更強。其功能不僅有數據采集，還可以完成工程單位變換、越限報警、歷史數據存儲、事件順序記錄、量程自動(dòng)轉換、熱電偶冷端溫度補償、零點(diǎn)及增益校正、存貯濾波周期設定、硬件自檢、故障顯示、掉電保護和自復位等功能，從而大大減輕主機負擔，提高了網(wǎng)絡(luò )的吞吐率。893-IDCB智能前端的品種和功能見(jiàn)表3。

表3  893-IDCB智能前端的品種和功能

由表3可見(jiàn)，893-IDCB智能前端的品種比IMP多得多，各種智能前端的功能也強得多。如工頻交流量輸入智能前端可用于企業(yè)能源計量與信息管理系統的EI(電氣、儀表)一體化：智能調節器使893-IDCB智能前端構成的數據采集系統可升級為帶PID回路控制功能的監控系統。
本系統共有893-IDCB智能前端10塊，其中直流模擬量輸入5塊、電阻量輸入4塊、數字量輸入/輸出1塊，計算機為INTEL工控機，顯示器2臺，打印機2臺（見(jiàn)圖2）。由于未采用智能調節器，所以本系統仍為功能單一的數據采集系統。

 
圖2  馳宏鉛鋅股份公司煙氣制酸裝置控制系統組成示意圖

4  結語(yǔ)
本文介紹了采用遠程測控終端（RTU）組成的計算機系統的兩個(gè)實(shí)例，第一個(gè)例子中的RTU是作為DCS的遠程I/O模塊使用，因該DCS本身不帶遠程I/O模塊，該方法具有I/O采集成本低、使現場(chǎng)管線(xiàn)敷設量大大減少等優(yōu)點(diǎn)。第二個(gè)例子中的RTU作為數據采集系統的遠程數據采集器，這是它的一種最基本的用法，通過(guò)對比表2、表3所列資料，也可以看出國產(chǎn)RTU的品種和功能已達到甚至超過(guò)國外同類(lèi)產(chǎn)品的水平。