无线通信技术在氧压浸出工艺中的应用

资伟，杨卫华，陈硕

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，昆明 650051)



无线通信技术在氧压浸出工艺中的应用

资伟，杨卫华，陈硕

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，昆明 650051)

内蒙呼伦贝尔驰宏矿业有限公司14kt/a氧压浸出系统工程在工程设计中应用了Wireless HART无线通信技术，2013年9月无线通信系统部分调试完成后即投入运行，2014年10月氧压浸出系统工程投入试生产，经过一年多的试运行，无线通信系统数据传送可靠，工作情况稳定，取得了令人满意的效果。

1氧压浸出技术

“硫化锌精矿氧压浸出技术”是云南冶金集团经过7年研究和工业试验开发的具有自主知识产权的专利技术。该技术不仅加速了锌的浸出速率，使锌的总回收率从常规的89%提高到了94.25%，还解决了高铁硫化锌精矿中锌的选择性浸出，突破了传统湿法炼锌工艺难以有效处理高铁硫化锌精矿资源的现状，彻底解决了锌冶炼中的二氧化硫污染问题。该公司氧压浸出系统工程锌冶炼流程采用了该项技术。

该工程共配置了4套氧压釜浸出系统，三用一备。1套氧压反应釜系统作为一段浸出，2套氧压反应釜系统作为二段浸出。锌精矿经磨矿、调浆后送入一段氧压反应釜，同时向一段氧压反应釜中加入酸液、氧气和蒸汽，控制其温度和压力，使锌精矿在一定温度压力下进行浸出。一段浸出后的矿浆送一段浓密机，一段上清液送除铁车间中和沉铟槽，沉铟矿浆送中和沉铟浓密，中和沉铟上清液经锌粉置换、沉铜、除铁、浓密等处理后，上清液送净液车间经净化处理后送电解车间。中和沉铟底流矿浆送铟回收车间，经热酸浸出、脱硅、萃取、酸洗、反萃、置换等提取得海绵铟。一段底流矿浆调浆后送二段氧压反应釜，同时向二段氧压反应釜中加入高酸液、氧气和蒸汽，控制其温度和压力，使一段底流矿浆在一定温度压力下进行浸出。二段浸出后矿浆送二段浓密机，二段上清液送一段酸液配酸系统，二段底流矿浆送除铁车间进行洗涤过滤，滤渣送硫元素回收车间，经浮选等工艺得到硫精矿。

2控制系统构架

氧压浸出控制系统选用了DCS对现场仪表、设备进行集中控制和数据采集。在该系统中，根据仪表和设备的实际使用情况，采用了HART，FF，Profibus-DP，Wireless HART等多种总线结构实现数据通信和设备诊断，节约了布线时间和布线成本，提高了数据获取效率，并使设备和仪表的维护更加方便快捷。整个系统的通信连接示意如图1所示。

图1　控制系统通信连接示意

该工程配置了1台无线网关、10台无线压力变送器、8台4回路的848无线温度变送器和1台单回路的248无线温度变送器，共计19台无线现场设备、38个现场测点。图1中主工程师站用于存储DeltaV组态的数据；工程师站用于对DeltaV进行组态和数据下装，也可安装AMS程序对仪表进行远程配置和诊断；应用站主要存放过程参数和报警的历史数据；操作站展示现场设备的实时数据，对现场设备进行操作和过程历史曲线查询。它们通过千兆以太网与DCS相连接。DCS上通过不同类型的卡件与现场设备进行数据交互，既可以使用普通的模拟量与数字量通道卡件，也可以使用一些特殊卡件用总线的方式与现场设备、仪表进行通信。例如： 通过Profibus总线连接PLC和变频器；通过FF总线连接FF总线仪表；利用带HART功能的模拟量卡件连接HART仪表等。Wireless HART的无线网关通过以太网的方式直接接入系统中，然后在工程师站中组态该无线网关归属的DCS，并由DCS控制。

Wireless HART无线智能仪表技术是近年来的新兴技术，它安装方式灵活，不需要安装传统的供电和通信线缆，比总线方式更加节约布线时间和费用，并具有远程诊断和维护功能，形成了智能仪表发展的一个新领域。由于无线仪表采用电池供电，考虑到电池寿命的原因，因而不能在需要高速实时数据的场合应用。在该项目中充分考虑了无线仪表的优缺点，在一些安装桥架不方便、数据变化不快或非重要关键工艺参数的场合应用了该技术，既满足了用户需求，又缩短了工程周期。

3无线仪表的使用方法

1) 该项目中安装的无线现场设备集中在6m操作平台上，该平台高约10m，由于绝大多数工艺设备安装在楼板上方1～3m高度上，为了让无线网关尽可能与每一台无线现场设备在直视范围内无障碍，保障通信的稳定性，把无线网关安装在中心区域楼板上方6m的高度上，无线网关到无线仪表或无线仪表到无线仪表之间的点对点通信距离不超过230m。每个网关连接的无线仪表不超过100台。少部分与无线网关距离较远或处于不可视范围内的无线仪表，可通过与其相邻的无线仪表进行数据转发，如图2所示。

2) 安装完无线网关后，按照说明书要求正确连接无线网关的24V(DC)供电和无线网关与DCS的通信线缆。通信线缆有以太网或RS-485两种连接方式供选择，该项目中采用以太网方式连接，将主副网络直接连接到DCS主副网交换机。无线网关正确连接供电后，在DeltaV系统Exploring DeltaV应用程序中的Decommissioned Nodes(未投运的节点)将出现新的无线网关界面。在该无线网关上点击右键，可以打开右键配置菜单，通过该菜单中的Wireless Gateway Web Interface(无线网关网站界面)选项直接打开无线网关配置管理网站。通过输入预设的账户密码，可以在该网站中管理无线网关和连接无线仪表。需要在无线网关配置管理网站中的Settings中设置并记牢2个重要参数Network ID(网络ID)和Join Key(连接密钥)。

图2　无线网关连接示意

3) 使用手操器连接现场无线仪表的COMM端口，利用HART的通信方式对现场无线仪表的Network ID和Join Key进行设置，Network ID和Join Key必须与无线网关配置管理网站中的Settings中设置一致，确保无线仪表能够加入此无线网关的网络。

4) 在现场无线仪表正确组态并装上电池工作后，在无线网关配置管理网站中的HART/Device目录下即可找到该仪表。在此可以对该仪表的标签名称、更新速率、单位、测量范围等配置做出修改。

5) 保存后可以在Explorer目录下总览测量数据。数据正常则后面跟有绿色圆形指示灯，表示数据正常；带有“X”符号的红色圆圈表示数据异常，需检查无线仪表或无线仪表至传感器的接线。以HLOL_TT1002为例，HLOL_TT1002使用的是848T Wireless HART无线温度变送器，该仪表允许同时连接4个温度传感器，则PV，SV，TV，FV分别对应该仪表的第一至第四温度传感器的温度参数，在TT1002上只使用了2个温度传感器，故TV和QV值状态为数据异常，但不影响第一和第二通道的使用。

6) 在诊断中查看所有仪表的通信状态和通信质量，如图3所示。以HLOL_PT1009为例： Node state栏表示节点状态，正常显示为“√”，不正常显示为“×”；Active neighbors表示该仪表周围可用于传输数据的网关或者作为路由器的无线仪表设备，wihartgw为采集本参数数据的网关，HLOL_TT1007为可用于传输数据，作为路由器的无线仪表设备；Service denied表示该仪表是否被网关拒绝服务，正常显示为“√”，被拒绝显示为“×”，如果出现被拒绝，被拒绝的原因可能是网关繁忙或者网关不支持仪表请求的更新速率；Reliability表示仪表的可靠性，统计2014年10月23日至2014年11月26日，在这1个多月的时间内，图中仪表的可靠性均为100%，运行情况非常可靠；Missed updates表示从上一次网关重启时开始，未收到的数据个数的统计，同样在这1个多月的时间内图中的仪表未丢失过数据；Path stability表示15min内该设备数据传输最好的那条通道的信号强度百分比，一般来说该值应大于60%，显示数据均大于60%；RSSI表示信号强度，一般来说该值大于-75db时即可正常传输数据，通过将网关安装在高处，与绝大多数无线现场设备可无障碍直视，显示的RSSI均大于-51db，信号非常好；Joins表示从上一次网关重启时开始，该无线仪表尝试连接网关的次数，如果次数大于1，则该无线仪表信号中断过，且重新连接过无线网关；Join Time表示从上一次无线仪表尝试连接网关的具体时间。

7) 确认配置没有问题后，回到DeltaV系统组态程序Exploring DeltaV应用程序中，在此无线网关点击右键，选择Commission(投运)，对该无线网关进行投运操作。Commission过程中，将弹出Reconcile I/O对话框。在这里将对数据进行绑定操作，即将无线网关中的仪表设备绑定到DeltaV的通道中。弹出对话框右侧的Unassiged Wireless HART Device(未分配的无线HART设备)中是网关中的仪表设备，采用拖动的方式可以将其绑定到对应的通道。注意，Unassiged Wireless HART Device的仪表设备需要在DeltaV中安装相应的DD驱动文件才可以显示，如果没有驱动文件相关仪表设备将不显示，可以根据仪表型号，到艾默生官方网站下载并安装。

8) 在DeltaV的Exploring DeltaV应用程序中，将Commission完成后的无线网关分配到最近的控制器并下装，网关将由该控制器管理。此时，可以在控制器下的模块中应用所分配的无线网关通道仪表中的参数，由于无线仪表采用的是HART通信协议，在应用时采用直接的方式引用。一般通道中的仪表会有4个参数值，HART_PV，HART_SV，HART_TV，HART_FV分别对应仪表的第一至第四动态参数，根据仪表说明在模块中选用适用参数。

图3　通信诊断界面

另外，可以使用艾默生的仪表管理软件AMS对无线仪表进行详细配置，在DeltaV的Exploring DeltaV应用程序中的通道无线仪表上点右键，选择用AMS打开配置该仪表，即可对仪表进行详细配置和详细诊断，维护十分方便。

4结束语

无线仪表的使用在一定程度上解决了现场布线的许多问题，尤其是无法布线的特殊场合如何测量数据的难题，而且组态、维护和扩充也十分方便，与DCS完美契合，大幅缩短了施工周期。结合现场实际应用情况，无线仪表技术潜力巨大，值得深入发掘和应用。

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摘要：Wireless HART无线智能仪表安装方式灵活，解决了传统的现场布线难题，具有组态和维护方便等特点，并具有远程诊断和维护功能。介绍了Wireless HART无线仪表的使用方式和详细配置方法，总结了无线通信技术与DCS完美契合、缩短工程周期的优势。

关键词：无线通信氧压浸出速率回收率数据采集

Application of Wireless Communication Technology in Oxygen Pressure Leaching ProcessZi Wei，Yang Weihua，Cheng Shuo

(Kunming Engineering & Research Institute of Non-ferrous Metallurgy

Co. Ltd., Kunming, 650051, China)

Abstract：The installation mode for wireless HART wireless intelligent instrument is flexible. It solves problem for site arrangement of wire, with characteristics of convenience of configuration and maintenance. It owns functions of remote diagnosis and maintenance. Usage and detailed configuration method of Wireless HART wireless instrument are introduced. Perfect combination of wireless communication technology with DCS and the advantage of shorten construction time are summarized.

Key words：wireless communication; oxygen pressure leaching; rate; recovery rate; data collection

中图分类号：TN926

文献标志码：B

文章编号：1007-7324(2015)03-0045-04

作者简介：资伟(1983—)，男，云南通海人，现就职于昆明有色冶金设计研究院股份公司，主要从事工业自动化信息系统集成工作，任助理工程师。

稿件收到日期： 2015-01-27，修改稿收到日期： 2015-04-07。