本發(fā)明屬于智能控制設備領域，具體涉及了一種稀土冶煉分離工藝中使用的稀土生產過程物料信息采集及分析智能控制系統(tǒng)。
背景技術：
稀土市場是一個多元化的市場，它不只是一個產品，而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬，均具有多種多樣的用途。目前稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。然而不管是哪種冶煉方法，其自動智能化的生產水平都是較低，需要耗費較多的人力、物力。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于針對稀土冶煉分離工藝的現狀及智能化水平較低的問題，提供了一種稀土生產過程物料信息采集及分析智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在萃取分離車間進行工藝、設備流程的調控監(jiān)控，并進行物料信息采集，實現進料比例控制，達到自動調控的要求。
為了實現上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：
一種稀土生產過程物料信息采集及分析智能控制系統(tǒng)，包括設置在稀土冶煉分離廠中萃取車間的儀表主控室以及分別安裝在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生產線上的監(jiān)測儀表；
所述的儀表主控室設有DCS控制系統(tǒng)；所述的監(jiān)測儀表包括電磁流量計、電動閥、電磁閥、液位計、液位開關、轉子流量計和I/O控制柜；所述的DCS控制系統(tǒng)對各個工序生產線上的監(jiān)測儀表進行自動控制，進行工藝、設備流程的調控監(jiān)控，并且進行物料信息采集，實現進料比例控制，達到自動調控的要求；
所述的儀表主控室進行儀表控制的單元主要有：（1）酸溶/配制工序進酸溶槽或配酸配堿槽的酸、堿、水的累積流量，通過流量計與電動閥或變頻泵的配合實現定量加料；（2）萃取工序進萃取槽的料液、有機相、液堿、反酸的瞬時流量；其中，低位儲槽直接泵入萃取槽；流量計將流量信號反饋給DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)根據計算流量與設定值的偏差，自動調節(jié)變頻泵的轉速或自動調節(jié)電動閥的開度，實現監(jiān)測及自動控制流量的目的；（3）沉淀工序進沉淀槽的沉淀劑的累積流量，通過與電動閥的配合實現定量加料；（4）各工序的儲槽、配制槽、高位槽、萃取槽、緩沖槽的液位監(jiān)測及報警；（5）萃取工序的低位槽通過液位開關實現液位達到設定高低限時自動停/啟相應的泵。
進一步說明，所述的DCS控制系統(tǒng)完成設備安全監(jiān)控和保護、模擬量控制、數字量及順序控制和數據采集與控制、分析功能，通過監(jiān)控器和功能鍵盤，集中操控工藝設備的啟停和工藝參數的調整，并通過打印機完成打印制表、事故追憶和CRT畫面拷貝功能。
進一步說明，所述的液位計安裝在各工序的儲槽、配制槽、高位槽、萃取槽、緩沖槽的槽體的底部離地面10cm，并且與法蘭連接的時候使用法蘭墊片確保其密封性；所述的轉子流量計應安裝在萃取工序中無振動的管道上，垂直度允許偏差為2/1000，被測介質流向須自下而上，上游直管段的長度大于5倍工藝管道內徑，并且需安裝旁路管道；所述的電磁流量計安裝在各工序中無振動的管道上，上、下游直管段長度應符合前5后2技術要求，保證測量管與工藝管道同軸，并保證測量管內始終充滿液體；所述的液位開關安裝前根據生產要求設定上、下限位置，并且安裝位置應遠離泵。
液位計的顯示屏應面向便于讀數的位置。電磁流量計可以水平、垂直和傾斜安裝，遠離強磁場設備，避開強震動、強腐蝕性的場所。工藝不允許流量中斷的管道，在安裝流量計時應加設截止閥和旁通管線。電動閥的安裝位置應便于觀察、操作和維護。 執(zhí)行機構固定牢固，操作手輪應處在便于操作的位置。執(zhí)行機構連桿的長度應能調節(jié)，并應保證調節(jié)機構在全開到全關的范圍內動作靈活、平穩(wěn)，與流量計配套使用時必須裝在流量計后方。電磁閥的進出口方位應安裝正確。當調節(jié)機構安裝在工藝管道上時，必須安裝旁路管。
在本發(fā)明中，儀表安裝條件需滿足工程防護要求，且按照儀表的安裝技術要求進行安裝，安裝完畢后給儀表進行掛牌標識。
敷設前檢測電纜的絕緣及屏蔽技術指標，敷設時注意按規(guī)范留足接線長度、檢修長度、彎曲長度及絕緣保護。本安電纜與非本安電纜應采用隔板隔開敷設，電源電纜沿電氣橋架敷設。液位計采用2*1.5mm2防腐蝕耐高溫的屏蔽控制電纜，按配電方式連接至控制機籠的電流輸入卡件。轉子流量計式采用3*1.5mm2防腐蝕耐高溫的屏蔽控制電纜，將脈沖、電源、接地信號接控制柜的脈沖量輸入卡的對應端口。電磁流量計的接線方式分為電源接線與信號接線兩種，電源接線采用的是三線制，即正-負-地，用3*1.5屏蔽控制電纜將相應的信號接至控制柜的送電空開的相應端口并接地。信號接入按照不配電的接線方式接入電流模擬輸入卡件的相應端口。電動閥的接線包括電源接線和信號接線，電源的接線方式跟流量計的一致。信號接線采用四線制，兩芯給定信號以配電的方式接到控制柜的電流模擬輸出卡，兩芯反饋信號以不配電的方式接到控制柜的電流模擬輸入卡。攪拌電機的動作信號接入控制柜的開關量卡件。變頻泵通過DP通訊電纜串聯接回控制柜的通訊卡件。
本發(fā)明中，DCS控制系統(tǒng)包含兩個系統(tǒng)軟件，一個是系統(tǒng)組態(tài)軟件，一個是實時監(jiān)控軟件。利用安裝光盤在工程師站電腦上安裝系統(tǒng)組態(tài)軟件和實時監(jiān)控系統(tǒng)，其他操作站的電腦上安裝實時監(jiān)控軟件。安裝完軟件系統(tǒng)后，在系統(tǒng)組態(tài)軟件的SCKey組態(tài)軟件中設置系統(tǒng)網絡節(jié)點、冗余狀況、系統(tǒng)控制周期；I/O卡件的數量、地址、冗余狀況、類型；設置每個I/O點的類型、處理方法和其他特殊的設置；設置監(jiān)控標準畫面信息；常規(guī)控制方案組態(tài)等設置。圖形化編程軟件集成了LD編輯器、FBD編輯器、SFC編輯器、ST語言編輯器、數據類型編輯器、變量編輯器。利用它和SCX語言編寫圖形化程序實現所設計的控制算法。利用流程圖制作軟件（SCDrawEx）繪制生產過程工藝流程圖；利用報表制作軟件制作生產數據統(tǒng)計報表。在權限管理功能模塊中設置各操作站的操作員的賬戶以及權限分配。
檢查組態(tài)無誤后，給儀表送電，根據系統(tǒng)故障分析檢查儀表安裝故障信息，修正故障后進行下一步調試。對流量計、變頻器、液位計等有讀數的儀表進行檢查是否有讀數，讀數是否一致，不一致的檢查是否校準或量程是否一致。對于帶有動作點的儀表（如電動閥、電磁閥，電機）檢查其給了動作信號后，儀表是否做出相應的動作。將所有自控設備調整至正常狀態(tài)后，展開儀表與系統(tǒng)的聯調。檢驗根據生產要求設置的設定的回路、控制程序、報警程序是否滿足要求。定量給定流量后，電動閥和變頻器會相應調節(jié)閥門的開度或頻率的大小致使流經管道的流量與給定流量基本相等，且在因生產設備不穩(wěn)定造成流量波動的時候及時通過回路調節(jié)穩(wěn)定料液的流量。部分液位計與電磁閥聯動時，液位到達設定上限是會自動關閥，液位低至下限的時候開啟閥門。液位計到達設定設定的上下限的時候會觸發(fā)報警系統(tǒng)，通過外放音頻響起報警聲。在系統(tǒng)中可以觀測攪拌電機的狀態(tài)，且能夠啟停攪拌電機。
DCS控制系統(tǒng)投用后，可對生產工序儀表進行自動控制，進行工藝、設備流程的調控監(jiān)控；并進行物料信息采集，實現進料比例控制，達到自動調控的要求。在萃取工藝參數調整流程圖界面上可以監(jiān)控萃取工序流量表、儲罐液位、電動閥及變頻泵等自控設備及生產運行參數的情況，同時調度員可以根據生產要求對某個或多個運行參數進行修改調控。
DCS系統(tǒng)能夠采集保存生產運行數據，以報表的格式顯示，并可以打印使用；給生產運行分析及異常追溯提供了強有力的依據。
DCS控制系統(tǒng)能夠保存并反映生產運行數據的歷史趨勢，通過輸入位號進行趨勢追溯可以得到最高精確到秒的數據變化趨勢曲線。在生產異常或報表異常情況下可以對相關數據得到更加直觀和精確的追溯，為生產管理和運行調控提供更加有力的支撐。
流量計量控制系統(tǒng)既可測量流量還會根據系統(tǒng)設定值進行調控使得流量數值穩(wěn)定在設定值附近，而且流量精度都能達到生產控制需要，此套流量計量控制系統(tǒng)的投入使用大大節(jié)省了人工流量測量校準的工作量，同時穩(wěn)定的流量更加有利于生產的高效平穩(wěn)運行。
本發(fā)明的優(yōu)點：
1.DCS控制系統(tǒng)技術成熟，是國內知名的自控系統(tǒng)，編程語言類C語言，簡單易掌握；人機界面簡易操作性高。
2.DCS控制系統(tǒng)使用雙層控制局域網，雙層網絡冗余，讓系統(tǒng)的運行更穩(wěn)定，操作不易中斷，數據更安全。
3.流量控制系統(tǒng)是一個反饋系統(tǒng)，利用反饋系統(tǒng)的閉環(huán)控制回路特點，抑制及消除干擾信號的作用，使系統(tǒng)輸出信號及其貼近輸入值，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
4.儀表根據工作環(huán)境及生產參數需求合理選型，安裝過程中多采用多采用旁路形式嵌入傳統(tǒng)流程，與人工手動系統(tǒng)互為備份既方便檢修又能在檢修期間維持生產的平穩(wěn)運行。
以上技術優(yōu)點，使得本套智能化控制系統(tǒng)數據穩(wěn)定可靠，控制過程平穩(wěn)有效，人機界面簡易操作性高。生產運行過程中只需投入少量的人力合理的維護和監(jiān)控系統(tǒng)運行即可達到遠高于人工操作的精度及穩(wěn)定性。系統(tǒng)的投入使用不僅大大節(jié)省了人工的手工操作工作量，還使得傳統(tǒng)的粗放式生產運行控制轉變?yōu)橹悄芑珳士刂啤?/p>
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例：
一種稀土生產過程物料信息采集及分析智能控制系統(tǒng)，包括設置在稀土冶煉分離廠中萃取車間的儀表主控室以及分別安裝在酸溶/配制工序、萃取工序、沉淀工序生產線上的監(jiān)測儀表；
所述的儀表主控室設有DCS控制系統(tǒng)；所述的監(jiān)測儀表包括電磁流量計、電動閥、電磁閥、液位計、液位開關、轉子流量計和I/O控制柜；所述的DCS控制系統(tǒng)對各個工序生產線上的監(jiān)測儀表進行自動控制，進行工藝、設備流程的調控監(jiān)控，并且進行物料信息采集，實現進料比例控制，達到自動調控的要求；
所述的儀表主控室進行儀表控制的單元主要有：（1）酸溶/配制工序進酸溶槽或配酸配堿槽的酸、堿、水的累積流量，通過流量計與電動閥或變頻泵的配合實現定量加料；（2）萃取工序進萃取槽的料液、有機相、液堿、反酸的瞬時流量；其中，低位儲槽直接泵入萃取槽；流量計將流量信號反饋給DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)根據計算流量與設定值的偏差，自動調節(jié)變頻泵的轉速或自動調節(jié)電動閥的開度，實現監(jiān)測及自動控制流量的目的；（3）沉淀工序進沉淀槽的沉淀劑的累積流量，通過與電動閥的配合實現定量加料；（4）各工序的儲槽、配制槽、高位槽、萃取槽、緩沖槽的液位監(jiān)測及報警；（5）萃取工序的低位槽通過液位開關實現液位達到設定高低限時自動停/啟相應的泵。
所述的DCS控制系統(tǒng)完成設備安全監(jiān)控和保護、模擬量控制、數字量及順序控制和數據采集與控制、分析功能，通過監(jiān)控器和功能鍵盤，集中操控工藝設備的啟停和工藝參數的調整，并通過打印機完成打印制表、事故追憶和CRT畫面拷貝功能。所述的液位計安裝在各工序的儲槽、配制槽、高位槽、萃取槽、緩沖槽的槽體的底部離地面10cm，并且與法蘭連接的時候使用法蘭墊片確保其密封性；所述的轉子流量計應安裝在萃取工序中無振動的管道上，垂直度允許偏差為2/1000，被測介質流向須自下而上，上游直管段的長度大于5倍工藝管道內徑，并且需安裝旁路管道；所述的電磁流量計安裝在各工序中無振動的管道上，上、下游直管段長度應符合前5后2技術要求，保證測量管與工藝管道同軸，并保證測量管內始終充滿液體；所述的液位開關安裝前根據生產要求設定上、下限位置，并且安裝位置應遠離泵。