方原柏

1  概述
在有色冶金火法生產(chǎn)過程中，含硫有色金屬精礦在冶煉過程中產(chǎn)生大量的含SO2的煙氣，為了保護(hù)環(huán)境及回收其中有用的SO2成分，煙氣制酸成為大多數(shù)有色冶金火法生產(chǎn)過程中最重要的輔助生產(chǎn)過程。相對來說，煙氣制酸裝置的特點(diǎn)是：設(shè)備數(shù)量多且較為分散；以溫度、壓力為主的工藝參數(shù)測點(diǎn)較多；PID 控制回路較少。以往除少數(shù)大型煙氣制酸裝置采用DCS控制系統(tǒng)外，大多數(shù)中小型煙氣制酸裝置采用常規(guī)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(guī)儀表方案大約需要10臺(tái)單點(diǎn)或多點(diǎn)記錄儀，近百臺(tái)顯示儀，因而顯示儀表多、儀表盤占地面積大、儀表管線長。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，用戶往往接受不了。
為了提高煙氣制酸裝置的集中監(jiān)控水平而又不過多增加投資，由遠(yuǎn)程測控終端（RTU）組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或測控系統(tǒng)具有節(jié)省儀表管線、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(tǒng)
云銅股份公司Ⅰ系列煙氣制酸裝置1974年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模43kt/a。在進(jìn)行大修改造時(shí)，儀表部分要求重新設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)方案討論時(shí)，設(shè)計(jì)人員按用戶推薦的SPEC200組件組裝式儀表方案與采用遠(yuǎn)程測控終端（RTU）組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（見表1），顯然，采用RTU組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。當(dāng)時(shí)采用的遠(yuǎn)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(jì)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(shè)定，如設(shè)置各通道的測量參數(shù)和測量范圍、設(shè)定熱電偶是否帶冷端溫度補(bǔ)償?shù)取MP智能前端的品種及功能見表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)方式共享一根總長可達(dá)1000m的雙芯雙絞屏蔽電纜（稱之為S-網(wǎng)絡(luò)），再通過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(tǒng)為四川儀表總廠生產(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(tǒng)組成示意圖

采用IMP遠(yuǎn)程測控終端的方案得到用戶的好評，在該廠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(shù)通過多塊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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
云南馳宏鉛鋅股份公司新建煙氣制酸裝置設(shè)計(jì)規(guī)模40kt/a，設(shè)計(jì)選用了中國人民解放軍南京工程兵學(xué)院微機(jī)測控研究所生產(chǎn)的893-IDCB智能前端，其結(jié)構(gòu)與IMP相似，但功能更強(qiáng)，價(jià)格更低。它采用了INTEL 8031單片微機(jī)及進(jìn)口大規(guī)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(qiáng)。其功能不僅有數(shù)據(jù)采集，還可以完成工程單位變換、越限報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事件順序記錄、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、熱電偶冷端溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)及增益校正、存貯濾波周期設(shè)定、硬件自檢、故障顯示、掉電保護(hù)和自復(fù)位等功能，從而大大減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。893-IDCB智能前端的品種和功能見表3。

表3  893-IDCB智能前端的品種和功能

由表3可見，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(qiáng)得多。如工頻交流量輸入智能前端可用于企業(yè)能源計(jì)量與信息管理系統(tǒng)的EI(電氣、儀表)一體化：智能調(diào)節(jié)器使893-IDCB智能前端構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可升級為帶PID回路控制功能的監(jiān)控系統(tǒng)。
本系統(tǒng)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(shù)字量輸入/輸出1塊，計(jì)算機(jī)為INTEL工控機(jī)，顯示器2臺(tái)，打印機(jī)2臺(tái)（見圖2）。由于未采用智能調(diào)節(jié)器，所以本系統(tǒng)仍為功能單一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

 
圖2  馳宏鉛鋅股份公司煙氣制酸裝置控制系統(tǒng)組成示意圖

4  結(jié)語
本文介紹了采用遠(yuǎn)程測控終端（RTU）組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)例，第一個(gè)例子中的RTU是作為DCS的遠(yuǎn)程I/O模塊使用，因該DCS本身不帶遠(yuǎn)程I/O模塊，該方法具有I/O采集成本低、使現(xiàn)場管線敷設(shè)量大大減少等優(yōu)點(diǎn)。第二個(gè)例子中的RTU作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器，這是它的一種最基本的用法，通過對比表2、表3所列資料，也可以看出國產(chǎn)RTU的品種和功能已達(dá)到甚至超過國外同類產(chǎn)品的水平。