计算机仿真技术在钨冶炼中的应用.ppt

计算机仿真技术在钨冶炼中的应用 主讲人：陈强 学院：冶金与环境学院 指导老师：张红亮副教授 一、钨冶炼中计算机应用历史现状与发展目标 CONTENTS 二、计算机仿真技术在钨冶炼上的实现 三、未来展望 一、钨冶炼的历史与现状 历史: 我国直到五十年代初才有了自己的钨冶炼加工工业，其设备简单，生产过程完全由人工操作、目测估计，产量不高，质量很差。 七十年代末期，在过去单参数单闭环控制的基础上，关键工序开始实现生产过程的自动控制由于这些生产过程自动控制的成功，对产品质量提高带来了明显效果。 八十年代，随着电子工业及计算机的发展，有的企业采用了微处理机进行过程控制。 现状：我国钨冶炼企业开始注重计算机仿真及自动控制技术来装备钨冶炼生产线，与国外同行的差距正在逐渐缩小，厦门钨业和株洲硬质合金集团，是国内最早采用钨冶炼过程控制的企业，生产中的主要工序采用计算机控制和管理，使钨冶炼开始迈向自动化。 钨冶炼的发展目标 1、通过建立生产实时数据和管理数据库，为生产过程优化控制及管理提供支持。 2、采用计算机仿真技术，对钨冶炼过程的各关键工序建立冶金数学模型，进行离线和在线仿真与模拟，找出最佳的生产工艺参数，积累生产过程数据，实现工艺过程优化、生产流程优化、生产组织优化、生产管理与控制优化。从而提高钨的回收率、产品质量、生产与工作效率等，最终降低生产成本，改善工作人员的劳动强度。 二、计算机仿真技术在钨冶炼上的实现 本研究主要以钨湿法冶金三个主要工序——磨矿、碱煮、结晶为对象。采用的以PLC为核心的控制系统。该系统由计算机控制、仪表控制、电气控制组成，控制系统结构如图： PLC 的程序设计  系统的软件设计主要是指下位机PLC的控制程序部分和上位工控机的监控部分。在本系统中，PLC控制程序的编程采用了STEP-7编程软件作为开发工具,结构化的程序设计使PLC按工艺要求能够实现对现场设备的控制。 PLC 的程序设计以釜温为例进行说明。包括初始化程序模块、诊断中断组织模块、主程序模块、输入模块、输出模块、报警模块、开关量控制模块、手动控制模块、釜温常规控制模块、循环中断组织模块。PLC 的软件流程如图 PLC 的程序设计 组态王与 PLC 的以太网通讯 钨冶炼控制系统中，上位机监控软件采用亚控公司组态王（King View）。其主要功能是完成系统控制变量设定，实时状态显示，实时参数曲线绘制，实时参数报警等功能。组态王驱动支持西门子的 S7 系列 PLC 的以太网 TCP 协议，可以与 S7-300 PLC 通讯。 数据库的管理 为了增加数据库的安全性及数据库之间的交互性，专门增加了数据库的管理功能，此功能只有最高管理员方可有此权限，通过此功能可方便的进行数据库的备份、数据库的清理、数据库的转化等工作。本系统的数据库管理界面如下图 人机界面设计 人机界面是信息采集和监控系统的窗口，用来显示各种现场设备状态和工艺参数。当运行应用程序时，系统出现如图所示的系统登录画面，为了保证系统的安全性，要求操作人员进行身份的验证，用户根据自己的权限等进行操作。 主画面 主画面监控钨冶炼磨矿、碱煮、结晶三个工序的生产工艺流程。实时显示三个工序主要设备的工作状态和主要工艺参数。包括给矿量、给水量、磨矿粒度、蒸汽流量、釜温、釜压、槽温等。 模拟量报警 在系统主工艺画面和各个分图中可以动态实时显示模拟量数值。此值在正常时以绿色显示；超出设定上下限，且系统正处于运行状态，就会出现模拟量报警，此时数值成红色闪动和发出声响。 并在屏幕顶端出现报警窗口，提示模拟量名称、报警的发生时间、越限值和确认按钮。操作人员经确认处理后报警窗口消失。 实时数据报表 将生产过程中所有数据(包括釜温、釜压、给水量等模拟量以及阀门等数字量)利用一个数据表格按照工艺流程显示出来，统一以表格的形式显示在一个界面上，可以将数据加以综合，更直观的显示出整个系统的运行状态。系统的实时数据报表如图这样可以方便操作人员整体查看与控制。 三、未来展望 1、由于软件测量建模基于大量的现场数据，只有适当的选取模型和辅助变量，并保证采样数据具有普适性，才能使软测量方法具有实用性，因此，将软测量技术应用到钨冶炼生产中，还需要大量的现场工作经验。 2、在工业生产过程中，生产工艺与控制策略的制定密切相关，因此，更深入地将控制与各工序结合起来，进一步优化并完善控制策略及其模型算法，是将来研究工作的重点之一。 3、由于钨冶炼系统涉及过程控制、总线仪表、计算机技术等很多方面，控制系统必然存在一些问题，控制系统的运行结果还需要进一步检验，在理论或实践方面都需要进一步提高和完善。