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　1 引言

　　铜金金矿热压浸出处理是冶炼黄金过程中一个重要的工序，也是一个典型的单元操作;该工序有着工艺复杂、工况恶劣、高温高压、冲刷、易堵等特点，并且大部分 的阀门、泵等设备均在室外，整个工艺装置地处在矿山上，粉尘较多，工作环境比较恶劣，对PLC控制系统的干扰因素也较多;因此对设备控制的安全性和可靠性 提出了较高的要求;本文着重讨论如何利用SIMENS公司S7-200 PLC可编程序控制器来实现对铜金金矿热压浸出系统的过程控制。

　　2 工艺概述

　　工艺流程如图1所示，将铜金精矿粉、崒余液、工业水加入调浆槽内，经过搅拌、崒取、过滤处理后，进入加热槽内加热，然后通过矿浆进料泵将矿浆打入反应釜内，同时加入氧气、蒸汽等其它物料，在釜内进行化学反应后，矿浆去闪蒸罐内进行闪蒸，闪蒸后的矿浆经过压滤机压滤后流向界外。

　　图1 工艺流程简图

　　在整个流程中，反应釜的釜温控制尤其重要，釜内温度的高低关系到釜内化学反应是否完全，从而影响到能否有效熔解铜金金矿粉和矿浆中杂质的除去，通过调节进 入釜内蒸汽的用量以及冷却水的用量可以有效控制釜温在设定的范围内波动。

　　3 PLC控制系统

　　3.1 系统介绍

　　该系统以开关量控制为主，涉及模拟量、脉冲量等信号，主要包括粉水配比控制，蒸汽和矿浆的温度记录、调节;调浆槽、加热槽液位的监测、数据采集及控制;反 应釜釜温，液位的监测、数据采集和调节;此外还有矿浆泵、进料泵、输送泵、压滤机、搅拌机等的电机运行、联锁、顺序开/停、电流数据采集、监测、保护控制 和报警处理等等，此处不一一讲述;整个系统输入/输出点数如下:

　　模拟量输入(AI)：30点; 模拟量输出(AO)：20点

　　数字量输入(DI)：58点; 数字量输出(DO)：40点

　　3.2 系统设计思路

　　根据工艺特点和控制要求，该系统配置主要包括SIMENS S7-200(自动系统)、二个操作站、一个供电柜、一台SIMENS UPS(3KVA)以及其它如配电器、打印机、操作台、工业以太网组件等附件;编程软件选用STEP7 MICRO/WIN，该软件基于bbbbbbS平台,软件完全汉化，使用个人计算机运行该软件，可以很方便的对S7-200PLC进行编程、程序调试、监视、参数修改;系统配置简图如下图2所示;图中1#操作站兼作工程师站;为了保证生产的连续性和控制系统的可靠性，系统采用模块化、标准化、冗余结构，即按照功能设计来选用独立的模块，如中央处理模块、A/D转换模块、DI(DO)转换模块、温度控制模块等等，这样有利系统功能的灵活应用，即使以后工艺流 程改变，只要将模块重新组合就可实现相应的控制要求;同时我们将主控单元、关键参数I/O卡件、电源单元等单元采取冗余结构，可以确保当某块卡件发生故障 时系统自动无扰动切换到另一冗余卡件，大大提高了系统的安全性和可靠性;考虑到PLC出现故障90%以上是因为粉尘的原因，因此在配置时要求成套商在各模 块印刷线路板表面喷一层绝缘漆，有效避免因灰尘短路造成模块烧损;此外我们在PLC系统单独接地、输入输出模块选择、屏蔽电缆选型与敷设、机柜等电位连接 等方面都采取了有效的抗干扰措施。

　　图2 系统配置图

　　3.3 PLC系统实现的功能

　　本控制系统采用自动操作和手动遥控二种控制模式，主要实现下列功能

　　3.3.1 粉水配比控制：

　　PLC根据精矿粉的用量来控制工业水的流量，即将粉水比例控制在规定的范围内，这样既可避免因料液浓度太低(加水太多)而造成生产能力下将，蒸汽消耗大; 又可避免因料液浓度太高(加水太少)而造成料液粘性、流动性差而导致输送物料困难。

　　3.3.2 液位调节及联锁：

　　膜片式液位变送器将测得的液位以4-20mADC标准信号送入PLC，经过A/D模块转换成数字量供CPU运算处理，与设定值比较后将结果以 4-20mADC信号送到电气阀门定位器，再转变成0.2-1.0KPa的压力信号来调节入口阀门的开度;同时PLC根据测得的加热槽液位的高低来联锁开 /停矿浆进料泵。

　　3.3.3 釜温控制：

　　反应釜釜温主要受两个因素的影响，一是通入蒸汽的用量，二是通入冷却水的用量以及氧气的含量;本系统温度控制采用串级/分程控制,即PLC根据所测釜温及 夹套温度来控制入口蒸汽调节阀和冷却水调节阀的开度;从工艺生产安全角度出发，本设计蒸汽调节阀选用气开式，冷却水调节阀选用气闭式，考虑到只有两个调节阀，所以分程控制信号的接合部可选在调节器输出信号的中点处，在反应初期通入蒸汽和氧气使温度迅速达到反应所需的温度，一旦釜温超过上限时，蒸汽调节阀开 度减小，冷却水调节阀开度加大，迅速把多余的热量带走，以免出现过热发应; 当釜温低于下限时，蒸汽调节阀开度加大，冷却水调节阀开度减小，釜温迅速上升，避免釜温太低导致反应不完全;反应釜温度串级/分程控制如下图示。

　　图3 反应釜温度串级/分程控制系统图

　　3.3.4 二位式控制:

　　差压变送器将测得的反应釜液位以4-20mADC标准信号送入PLC，PLC判断液位是否达到极限值，当液位处于上限时，PLC输出相应触点，触点闭合电磁阀通电打开，气源通气，出口程控阀打开，液位下降;当液位处于下限时，PLC输出相应触点，触点断开电磁阀断电关闭，气源不通气，出口程控阀关闭，液位上升;同时液位越限时发出声光报警，提醒操作人员做出相应的处理。

　　3.3.5 故障的跟踪与检测：

　　由于系统控制复杂，操作频繁，连续运行时间较长，有时难免出现各类故障，若不能及时将故障诊断、排除，势必给生产带来损失;PLC利用输出点直接报出故障 的具体控制点，并直接点亮相应的故障指示灯，如泵、搅拌机等的过电流显示、执行机构、驱动机构的综合故障等等。

　　4 过程管理软件：

　　为了方便管理人员管理、实时了解生产过程的设备、仪器仪表的工作状态，在操作站和工程师站上，通过监控软件可实现实时曲线画面显示、总貌画面显示、流程图 画面显示、回路控制与联锁，设备的顺序开/停及保护，参数越限报警，参数整定，系统故障诊断，画面切换，用户权限，报表打印等功能;系统动态显示各主要设 备的运行状态，据此操作人员可对整个系统的工艺设备有一个直观详细的了解，以便随时解决生产中出现的问题;为了安全起见，防止外来人员非法进入或退出系统，可通过设置密码或口令以限制不同级别的人员操作;当需要在自/手动之间切换时，操作人员只需在操作站上按相关按钮即可完成;在工程师站上，工程师可随时根据需要添加输入/输出点，组态非常方便。

　　5 应用效果

　　PLC系统经安装、调试、投入运行后，实现了生产过程自动化，减轻了操作工人的劳动强度，各项控制指标达到了预期的要求，效益较显著,值得在工、矿企业推 广应用。