0　引言

　　钛白粉学名二氧化钛，是目前用途最广、效果最好的白色颜料，主要分为锐钛型和金红石型。近年来随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉应用不断扩展，其应用领域也逐步深入到了国民经济的各个角落，其消费水平也慢慢成为衡量一个国家经济发展水平和人民生活水平高低的重要标志。目前在我国应用比较成熟的只有硫酸法，而硫酸法生产钛白粉工艺流程较长，中控指标比较多，对人员的操作要求比较高。随着自动化技术和集散控制系统（简称DCS）技术的发展，目前越来越多的钛白粉生产采用了DCS控制。

　　DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散操作、集中控制、分级管理。DCS由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、现场控制站和数据采集站等组成， 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种顺序控制、联锁控制、优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能。

1　概况

　　我公司10 kt/a金红石钛白粉的生产使用了横河CS3000 DCS系统，该系统基于WINDOWS界面，以鼠标及键盘操作为主，同时引入了现场总线的新技术，使用了TCP/IP协议各HIS站与FCS站实现通讯，操作站全部使用PC机，操作、维护方便灵活。DCS系统由控制站、操作站、工程师站和UPS等组成。整套系统采取集中控制、分散操作的方式，由1个中控室、8个分控室和和1个远程站构成, 远程站并入到公司调度监控系统中。工程师站完成系统组态功能（联锁、顺控、流程图、数据采集、报表生成和系统扩充等功能的设计），分控室（操作站）根据工艺流程和工序划分设在不同的操作地点，操作人员在分控室内完成生产装置的监视和操作。

　　结合钛白粉工艺流程和公司的生产现状，采取了分散操作、集中控制、分级管理的管理控制模式，分别设置了前粉、酸解、水解、漂白、盐处理、水洗、转窑、包膜、汽粉岗位，设置了8个分控室和13个操作站，在中控室配置1台工程师站用于系统组态、维护和数据采集，另外配置了1台远程站将生产实时数据传至调度中心；同时分别在水解和汽粉工段配置了现场控制站，并采用了远程通讯的方式在酸解和转窑配置了控制柜和端子柜。控制规模在2 800点左右，其中模拟量800点左右，数字量2 000点左右，绘制工艺流程图119幅，总貌图18幅，工艺参数表49幅，能源汇总表5幅，报警设置表1幅，收率表3幅，盘点表2幅，控制总表2幅。控制回路60多个，个别符合条件的工序实现了程序化控制，部分关键工序已实现了数字化数据采集功能，对部分关键控制点报警采用了窗口弹出式声光报警方式。

2　控制应用

　　由于钛白粉生产属于间歇式批次生产，根据工艺流程特点和现场自控设备的应用情况主要使用联锁、顺控以及报警来实现自动化生产，关键工序实现了数字化数据采集，为工艺分析提供数据支持。

2.1　符合顺控要求的场合编制顺控程序

　　盐处理工序流程比较多，单纯依靠人工来操作既费时又费力，因此编制了盐处理顺控自动程序，并进行了设计及调试。这套自控系统运用了CS3000 DCS的顺控功能，逻辑联锁功能、延时功能，经过大量试验调试制作完成。实现自动泵送、自动选罐、自动打料、按顺序自动加盐液，并通过数据采集系统对盐液的加量和罐位的液位差数据进行记录显示及交叉检验，以保证盐液加量的准确性。在该控制系统中，设计了阀门、泵、液位之间的联锁功能，防止了误操作，最大限度地保护了设备。这套盐处理自动控制系统，极大地节省了人力和时间，减少了流程的误操作，提高了自动化水平。

2.2　满足工艺条件的工序增加联锁

　　水解工序制作了晶种配置联锁、放料冷却联锁；一洗工序制作废酸废水阀自动切换联锁；漂白工序制作了自动升温联锁，且漂白工序实现了全自动生产，大大提高了工作效率；一洗、二洗工序制作自动记录洗片时间联锁；包膜工序设计了手工计算加量自动联锁，杜绝了误操作，同时设计了包膜工序指示，一、二步酸自动联锁；晶种工序实现自动升温。

3　关键工艺点设计声光报警

　　针对主装置DCS控制系统原报警系统不是很完善，当报警发生时不能够及时通知操作人员的情况，对主装置横河CS3000 DCS控制系统报警进行了优化和改造，设计了弹出式窗口声光报警系统。

　　首先，重新划分了控制分区，按工序、工段、操作站分区，当一个工段发生报警时，不会影响别的工段，以免造成报警疲劳而影响处理。其次，利用CS3000系统的逻辑联锁功能，设计了报警程序，当有报警发生时，弹出提示窗口，告知操作人员所报警信号的名称和原因，同时通过现场报警器发音进行声音报警，当有新报警发生时，报警窗口再重新弹出。可根据报警级别分别设置不同的报警方式以提示操作工进行报警处理。

　　通过以上设计和实施，不仅减少了各工序之间的误操作，而且报警具有了针对性和醒目性，能使操作人员及时准确地了解报警情况，大大减少了工艺、设备事故的发生。

4　提高装置回路自控率

　　主要对沉降、水解、晶种制备等工序设计自控方案并进行自动投运工作。对水洗、漂白和包膜等工序进行了PID参数的整定和优化工作。将水解蒸气流量控制回路并变更为蒸气和压力2种控制模式结合、人工选择控制方式控制阀门，克服了由于预热造成流量测量不准影响回路不能投入自动的缺陷，减轻了操作劳动强度。设计了水解冷却放料系统自控方案，取得了良好效果，节省了冷却水。设计了晶种溶胶生产经验专家控制程序，通过研究理想状态的历史趋势和工人操作经验数值，在升温阶段和沸腾保温阶段用程序根据供气压力等外界影响因素变化自动匹配经验蒸气阀门开度值，合理控制蒸气用量；用联锁程序将整个工序实现无人值守自动，自控回路程序稳定运行月余，节省了大量蒸气，基本满足工艺要求，减轻了操作劳动强度，提高了控制精度。同时对已投入自动的控制回路进行了PID参数调整、优化，自控效果明显，控制稳定。

5　关键工序编制数据采集程序，为工艺分析提供数据支持

　　设计了盐处理和包膜关键工序的数据采集系统，将工序关键控制指标参数（盐液加入量、加入时间、各种包膜剂、硫酸等的加入量、温度等）进行采集并存入报表内，为生产管理、工艺管理提供了数据支持； 设计了能源自动统计系统，将与生产有关的各种能源计量数据分时段（按日、月、总）累计并存储，便于生产控制及成本分析，为生产管理、工艺管理和能源管理提供了数据支持，并实现了追溯性管理，提高了公司的信息化程度。

6　结语

　　横河CS3000 DCS系统在钛白生产中的成功应用，减少了工艺和设备事故，提高了工艺指标的稳定性，加强了工艺管理、生产管理和能源管理，提高了开车率而使产能增加。联锁、顺控、声光报警的大量应用，极大地节省了人力和时间，提高了工作效率，减少了流程的误操作，提高了工艺安全性和自动化水平。随着装置自控率的不断提高，装置的运行效率逐步提高，不仅提高了装置的安全性和稳定性，实现了高效、稳定的运行，而且减少了人为因素的影响，提高了质量的稳定性，降低了能耗、生产成本和职工的劳动强度。横河CS3000 DCS系统的成功应用，在钛白生产中具有极高的推广价值。