? 【摘　要】　介紹了歐陸公司的2704控制器及其在含砷礦細菌氧化工藝控制中的應用。
??? 關鍵詞：2704控制器，PID控制，含砷礦，細菌氧化

1　引　言

　　英國歐陸公司（EUROTHERM）是世界上比較先進的控制器生產商和系統集成商。該公司的2704可編程控制器代表了當今世界工控技術的較高水平，該產品將計算機技術、工業控制技術、顯示技術、通訊技術融為一體，是近幾年來該公司在中國的主要推廣產品之一。本文結合在冶金企業中的使用實踐，介紹一下2704控制器在工業現場控制中的應用。

2　2704簡介

　　2704控制器采用了工控業界較為流行的模塊結構，易于維護；可以提供三路PID控制及若干路的程序控制、串級控制；可以為工業現場提供模擬輸入輸出、數字輸入輸出、繼電器輸出，功能比較強大。特別是，2704控制器的顯示面板采用了120×160的電子發光屏，顯示信息全面、清晰，具有良好的人機交互界面。
　　2704控制器主要應用于溫度和工業過程的控制，可操作性較好，接好線路之后，只要選用相應的功能模塊，在相應的菜單項中輸入數據即可工作。同時，2704控制器附帶有ITOOLS配置軟件，通過計算機就可以進行參數的設置，把繁重瑣碎的工業現場調試工作變得簡便輕松。控制器還具有與外界進行通訊的能力，提供RS485 4線通訊接口或RS232接口，支持PROFIBUS協議和MODBUS協議，可以很方便地與其他控制器和計算機組成工業控制網絡。

3　在生產中的應用

　　隨著金礦資源的不斷開采，比較容易回收的礦源越來越少，我們更多的是面對難以處理的、回收的含砷礦源。對于含砷礦的冶煉，目前工業應用中通行的方法有培燒法、加壓氧化法和細菌氧化法。其中，培燒法金的回收率比較低，并且污染環境；加壓氧化法成本較高，工藝操作復雜。相比之下，細菌氧化法是采用細菌氧化分解含砷礦物，使包裹金完全暴露，金的回收率較高，不污染環境，工藝成熟，是一種比較有前景的先進方法。
3．1　2704在溫度PID控制方面的應用
　　某冶金企業采用了上述先進的生物氧化含砷礦技術，該技術的主體工藝是細菌對礦物進行氧化，該工藝過程在氧化槽內完成，其主要的控制對象是氧化礦漿的溫度。氧化過程是放熱反應，如果溫度過高，熱量積累過多，就會導致細菌死亡率過高，造成氧化率降低；而溫度過低，則細菌活性下降，細菌的氧化率也會降低。氧化率的降低會使金的回收率降低，導致生產成本升高，不利于生產的正常進行。降溫過程由通在氧化槽內的冷卻盤管完成，反應中產生的熱量由冷卻盤管中流動的水帶走，從而達到降溫的目的。根據工藝的要求，如果要使氧化率保持在一個較高的水平，溫度應保持在某一個恒定值，偏差在±0．3℃，顯然，人工控制這一過程根本無法達到要求。若使用2704就可以很好地完成這一控制過程，達到控制目的。原理圖如圖1所示。
　　因為要保證送入控制器的溫度信號的準確性和高精度，對溫度檢測的要求比較高，選用了羅斯蒙特公司的溫度傳感器和智能溫度變送器。變送器到控制器采用4～20mA的電流環傳送，執行器由氣動控制碟閥和閥門定位器組成。

　　在該系統中，控制器算法采用PI控制，采用微分反而容易造成自激震蕩。因為氧化槽體積較大（780m3），其溫度變化是一個大的滯后過程，非常緩慢，因此積分時間應適當延長，實際的工業現場影響溫度的因素很多，積分時間的選定采用現場湊試法，最后確定在300s。但應該注意的是，積分時間亦不可過長，如果積分時間設置太長，盡管輸出調節信號的變化很平穩，但控制碟閥時較長時間地停滯于某一值上，容易造成閥門動作失靈。
　　在實際生產過程中，要經常根據實際的環境溫度和控制效果來對控制參數作適當的修正，保證控制系統工作于最佳狀態。
3．2　2704在比值控制方面的應用
　　比值控制是工業過程控制中常見的控制方式，應用很廣泛，在本企業生產中同樣使用了比值控制。
　　在氧化槽的氧化反應過程中，需要添加三種物料，這三種物料需要按照一定的比例進行添加，該過程由三臺2704控制完成，原理如圖2所示。

　　物料1的流量值送入控制器1，經過比例變換后，輸出值分為兩路，一路送入控制器2，另一路送入控制器3，控制器2接收送來的物料2的流量值，根據設定的比例，與控制器1送入的值相比較，通過PID算法輸出一個信號來控制物料2的閥門，實現比值控制，可以達到很高的精度。物料3的控制與上述方法相同。該控制過程連續運行。
　　在實際使用中，執行機構一般采用調節閥，如果采用開關閥，就需要修改控制器的有關配置。
3．3　2704控制網絡的組建
　　目前，工業控制已經從單機控制走向了集中控制、集散控制，隨著網絡時代和信息社會步伐的加快，信息集中管理的需要也對工業控制器的連網提出了新的要求，工業控制的網絡化成為了未來發展的一個必然趨勢。
　　在整個生產工藝過程中，共計使用了17臺2704控制器，同時采用了歐陸公司的2500輸入模塊40塊，監控值有近百個。因此，選用了一臺計算機作為上位機，以實現對監控值的采集、顯示、存儲、打印等功能，組成一個分散控制、集中管理的分布式網絡控制系統，這樣，一旦某臺儀表出現故障，也不會影響整個系統的正常運行，又可以對整個生產過程進行集中的管理，滿足了現場和工藝對控制的高要求。系統框圖如圖3所示。

　　監控軟件采用VB6．0編寫，VB6．0具有良好的圖形用戶接口，編程周期短，調試、維護方便，已經成為Windows統開發的主要語言，是編寫工控軟件的首選。在實際應用中，充分利用了VB功能強大、方便靈活的特點，主要完成了以下功能：
　　（1）數據定時打印功能。無須人工干預，定時自動形成報表，打印輸出。
　　（2）參數報警功能。一旦發現工藝數據偏離要求，即進行音響、圖像報警。
　　（3）實時曲線顯示功能。可以觀察控制器的工作情況。
　　（4）歷史查詢功能。以曲線的形式顯示指定時間段的數值變化情況。
??? （5）采用直觀、形象的方式顯示現場數據。
　　另外，計算機接入局域網或INTERNET后，可以遠程登錄到上位機，實現現場工藝的遠程監控，但這樣容易導致數據的傳輸時延過大，喪失監控系統的實時特性。
　　2704控制器與上位計算機的網絡數據交換基于MODBUS協議傳輸，為保證工業現場的遠距離無干擾傳輸，采用了四線制RS－485方式傳送，由RS232／485轉換器轉換后接入計算機的COM1口，控制軟件通過接口以寄存器尋址的形式可以訪問控制器的所有變量、常量，采用這種方法，軟件可以獲取所需要的數據。上位機擔任主控機，負責詢問數據的發出和應答數據的接收，通訊的波特率為19200bit／s，無奇偶校驗，8位數據位，1位停止位。在MODBUS協議中，數據以消息幀的形式傳遞，格式如下：

其中：開始位／結束位——時間延遲；
　　? 地址位——1字節，控制器的地址。指示要對哪一臺控制器進行操作；
　? 　功能位——1字節，要進行何種操作。如進行讀取數據的操作；
????? 數據位——N字節，要傳遞的數據；
　? 　CRC校驗位——2字節，對地址位、功能位、數據位進行CRC校驗的結果。
　? 　在VB中，此功能由MSComm控件來完成，對控制器的訪問采用輪詢法進行。
　　工業控制中數據傳送的實時性是一個很重要的問題，直接關系著控制系統工作的有效性，它要保證在很小的時延下對數據進行處理、顯示，這也是業界中的一個難點。本系統采用效率較高的循環結構來完成上位機與控制器的通訊工作，使數據的時延保證在幾百毫秒之內，使上位機界面中數據的顯示與現場的保持完全一致，滿足了工業控制的需要。
　　利用2704控制器，配以相應的軟件，可以方便地組建無人化工廠，大大降低生產成本。同時，整套系統可維護性較好，維修成本較低。
3．4　2704控制器應注意的問題2704控制器使用時應注意：
　　（1）通風條件。2704在工作時發熱量較大，如果控制柜的通風不良，很容易造成控制器損壞。
　　（2）2704控制器是高精度的控制器，現場使用的傳感器應有較高的精度，才可發揮控制器的作用。
　　（3）2704的外殼采用塑料制作，抗干擾性不強，但只要將控制柜良好接地，就可以保證其正常工作。
　　（4）接入的信號線應使用屏蔽線，并且要使屏蔽層多點可靠接地。

4　結束語

　　以上方案都已在生產實踐中得到了應用，效果良好，極大地提高了生產的效率，創造了較好的效益。2704控制器以其穩定、可靠的性能得到了良好的評價。

1　李罡編著．VB5．0中文版編程實例詳解．北京電子工業出版社，1998