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方原柏

1  概述
在有色冶金火法生产过程中，含硫有色金属精矿在冶炼过程中产生大量的含SO2的烟气，为了保护环境及回收其中有用的SO2成分，烟气制酸成为大多数有色冶金火法生产过程中最重要的辅助生产过程。相对来说，烟气制酸装置的特点是：设备数量多且较为分散；以温度、压力为主的工艺参数测点较多；PID 控制回路较少。以往除少数大型烟气制酸装置采用DCS控制系统外，大多数中小型烟气制酸装置采用常规仪表。
一个烟气制酸装置通常有80～150个模拟量检测点，常规仪表方案大约需要10台单点或多点记录仪，近百台显示仪，因而显示仪表多、仪表盘占地面积大、仪表管线长。DCS方案具有控制水平高、占地面积小等优点，但早期的DCS以及国外的DCS价格偏高，用户往往接受不了。
为了提高烟气制酸装置的集中监控水平而又不过多增加投资，由远程测控终端（RTU）组成的数据采集系统或测控系统具有节省仪表管线、可集中管理、投资较省等优点，是中小型烟气制酸装置最佳自控方案之一。
2  采用RTU组成的测控系统
云铜股份公司Ⅰ系列烟气制酸装置1974年投产，设计规模43kt/a。在进行大修改造时，仪表部分要求重新设计，在设计方案讨论时，设计人员按用户推荐的SPEC200组件组装式仪表方案与采用远程测控终端（RTU）组成的数据采集系统方案进行了技术经济比较（见表1），显然，采用RTU组成的数据采集系统具有明显的优势。当时采用的远程测控终端是英国施伦伯杰（Schelumberger）公司IMP智能前端。

表1  控制方案技术经济比较 

IMP智能前端是一个软硬件齐全的微处理器，它的外形是一个密封的铸铝扁平盒体（尺寸为433mm*215mm*35mm）,它所完成的工作可由软件进行设定，如设置各通道的测量参数和测量范围、设定热电偶是否带冷端温度补偿等。IMP智能前端的品种及功能见表2。

表2  IMP智能前端的品种及功能

多块IMP智能前端以并联方式共享一根总长可达1000m的双芯双绞屏蔽电缆（称之为S-网络），再通过S-网络适配器接入甲方自行配置的DCS的控制站，该系统为四川仪表总厂生产的FYZ-100小型DCS，本身带有PID回路控制功能，如图1所示。

 
图1  云铜股份公司Ⅰ系列烟气制酸控制系统组成示意图

采用IMP远程测控终端的方案得到用户的好评，在该厂电炉等装置上也得到了推广使用。1999年云铜股份公司Ⅱ系列烟气制酸装置改造时，再次采用了与Ⅰ系列相同的方案：测量参数通过多块IMP智能前端接入升级后的FYZ-200 DCS。Ⅰ系列烟气制酸装置共采用了7块IMP智能前端，其中直流模拟量输入4块，电阻量输入1块，直流模拟量输出1块，开关量输入/输出1块。Ⅱ系列烟气制酸装置共采用了8块IMP智能前端，其中直流模拟量输入6块，电阻量输入2块。
3  采用RTU组成的数据采集系统
云南驰宏铅锌股份公司新建烟气制酸装置设计规模40kt/a，设计选用了中国人民解放军南京工程兵学院微机测控研究所生产的893-IDCB智能前端，其结构与IMP相似，但功能更强，价格更低。它采用了INTEL 8031单片微机及进口大规模集成电路，其外形尺寸为455mm*230mm*60mm，重量约5kg，采用钢壳密封，防尘防潮，较铝壳抗干扰能力更强。其功能不仅有数据采集，还可以完成工程单位变换、越限报警、历史数据存储、事件顺序记录、量程自动转换、热电偶冷端温度补偿、零点及增益校正、存贮滤波周期设定、硬件自检、故障显示、掉电保护和自复位等功能，从而大大减轻主机负担，提高了网络的吞吐率。893-IDCB智能前端的品种和功能见表3。

表3  893-IDCB智能前端的品种和功能

由表3可见，893-IDCB智能前端的品种比IMP多得多，各种智能前端的功能也强得多。如工频交流量输入智能前端可用于企业能源计量与信息管理系统的EI(电气、仪表)一体化：智能调节器使893-IDCB智能前端构成的数据采集系统可升级为带PID回路控制功能的监控系统。
本系统共有893-IDCB智能前端10块，其中直流模拟量输入5块、电阻量输入4块、数字量输入/输出1块，计算机为INTEL工控机，显示器2台，打印机2台（见图2）。由于未采用智能调节器，所以本系统仍为功能单一的数据采集系统。

 
图2  驰宏铅锌股份公司烟气制酸装置控制系统组成示意图

4  结语
本文介绍了采用远程测控终端（RTU）组成的计算机系统的两个实例，第一个例子中的RTU是作为DCS的远程I/O模块使用，因该DCS本身不带远程I/O模块，该方法具有I/O采集成本低、使现场管线敷设量大大减少等优点。第二个例子中的RTU作为数据采集系统的远程数据采集器，这是它的一种最基本的用法，通过对比表2、表3所列资料，也可以看出国产RTU的品种和功能已达到甚至超过国外同类产品的水平。