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摘要：本文闡述了氧化鋁生產的工藝流程。針對氧化鋁生產工藝的特點設計了一種全新的全廠管控一體化智能系統方案。利用工業互聯網技術，將氧化鋁生產中的PCS系統與MES系統有機結合。建設智能化的氧化鋁工廠。

關鍵詞：氧化鋁生產；管控一體化；PCS；MES

1氧化鋁生產工藝

本文闡述的是拜耳法氧化鋁生產工藝。基本原理是用苛性堿溶液在一定溫度下溶出鋁土礦中的氧化鋁，再加入氫氧化鋁，在降溫和攪拌的條件下進行分解，產出的氫氧化鋁經焙燒變成氧化鋁[1]。主要工序有：原料磨制；溶出；赤泥沉降分離洗滌；赤泥壓濾；赤泥外排；堿液調配；母液蒸發；種子分解；氫氧化鋁過濾；氫氧化鋁焙燒等。

2管控一體化的目的

目前氧化鋁生產過程控制系統即控制層PCS普遍采用DCS控制系統。能有效的完成設備的單回路控制，設備保護聯鎖控制等。但各工序區域間的協調交流主要靠調度人員的經驗，實行口頭傳達或手動操作[2]。生產指標控制主要依靠取樣分析，需要依靠專家進行工藝條件調整。氧化鋁生產特點是生產流程長，控制回路多，產品及回配的物流關聯性強、各工序間相互關聯及影響約束條件多。在當今市場價格波動的情況下，會造成反饋嚴重滯后。控制滯后。管控一體化系統是通過對氧化鋁企業生產過程進行動態化管理，來實施完整的閉環生產。在氧化鋁各生產區域的生產過程控制系統即控制層(PCS)基礎上，充分利用通訊網絡、自動化領域最新技術，將氧化鋁生產中的PCS系統與MES系統有機結合，使各生產區域可以在統一平臺集成如生產計劃調度、能源計量、質量控制、安全及設備故障分析、統計報表等管理功能。利用通訊網絡使各生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等能使用統一的數據庫，提供車間管理信息。負責車間生產管理和調度執行。從根本上解決生產計劃合理而快速的修正問題。

3管控一體化系統方案

3.1氧化鋁廠過程控制系統（PCS）

（1）在管控中心辦公樓設置氧化鋁全廠中心控制室。中心控制室設服務器、工程師站、工操作站。中心控制室的控制系統由一組以太網交換機與各區域控制系統通訊。對整個氧化鋁廠各車間集中控制操作。（2）根據工藝流程及各子項在總圖上的區域配置，擬在原礦漿磨制、預脫硅及高壓泵房、赤泥沉降分離洗滌、綜合過濾、母液蒸發及堿液調配和氫氧化鋁焙燒等主要車間設車間級操作員站并配置DCS系統，DCS系統與中心控制室進行通訊，（3）其它車間均按無人值守方式設置。所有車間和工段的控制系統均通過工業以太網絡相應集中至全廠中心控制室集中監控。在中心控制室集中顯示和操作，便于整個氧化鋁廠各工段的整體調配、協調生產，實現生產過程監測、控制和管理的集中化，自動化和網絡化等功能，使監控管理實現扁平化并相應減少操作人員，從而提高勞動生產率。監控氧化鋁生產過程中各工序的工藝參數。所有工藝參數均可實時地在顯示屏的流程圖中動態顯示。并能在整個流程畫面中實時的標注出工藝參數的實際值、報警狀態和操作狀態等。

3.2氧化鋁廠生產執行系統（MES）

其是由計劃管理、調度管理、質量管理、設備管理、能源管理、計量管理、統計分析等模塊組成。（1）計劃管理：通過氧化鋁市場數據，原材料數據，設備狀況，產量目標。制定調整生產的指令計劃。編制年、月、日、旬、周、日生產計劃。計劃管理系統是企業管理的首要職能，是生產調度指揮的依據，是企業生產經濟技術指標管理的一項重要內容，為其他系統提供目標參考數據。（2）調度管理：生產調度系統著眼于氧化鋁生產全流程的監控、協調，以及突發事件的動態化管理與執行。對氧化鋁生產過程關鍵工藝如原料磨制，壓煮溶出，沉降分離洗滌，分解，焙燒，母液蒸發的關鍵點指標計算，生產過程中突發事件處理等。利用良好的人機界面，提供調度決策。通過有效的作業排序和調度來優化車間性能。（3）質量管理：包括質檢取樣，質檢日報，質檢月報，出廠證書等功能。負責實驗室樣品采樣、化驗、判定、分析，同時根據檢化驗結果，形成各種質量統計分析報表。完成對質檢標準制定、生產原燃料和產成品的質檢取樣、出具質檢報告等。（4）設備管理：氧化鋁廠生產中由于物料呈堿性，對設備的腐蝕及管道的結疤非常嚴重。設備的檢修，酸洗系統啟動或換組生產等工作十分頻繁與復雜。利用設備的管理系統平臺可有效的進行決策與控制。對設備運行狀態、點檢、狀態檢測、檢驗、保養維修、事故故障、技術改造等進行全過程控制與管理。（5）能源管理：包括能源數據，能源監控，能源統計，能源分析，能源平衡，能源考核等功能。可以對全廠相關的水，電，風，氣進行優化管理。氧化鋁生產消耗能源比較大。主要耗能工序為管道化溶出、母液蒸發、氫氧化鋁焙燒等。（6）計量管理：計量管理系統由物資計量、能源計量、計量器具臺帳管理、計量器具檢修檢定、計量器具狀態管理系統等模塊構成。主要是針對原料如鋁土礦，石灰石，堿液等采購，氧化鋁成品銷售及廠內物資倒運、物資調撥過程進行的計量管理，采集檢斤數據。對計量數據如水、電、氣、蒸汽等進入DCS系統部分進行自動采集，對汽車衡的檢斤計量數據自動/手動采集。（7）統計分析管理：對于生產過程的各重要參數進行記錄報表打印。以小時、班次、日、月為單位進行計算統計報表。可以隨機和定時的打印。并可打印各重要參數的趨勢曲線。歷史數據自動存儲；為歷史的事件分析提供依據。編制生產報告和各種統計報表，為優化組織生產和生產調度指揮提供依據。

4結語

利用通訊網絡、自動化領域最新技術，充分考慮氧化鋁生產的特點及規律，建立的氧化鋁全流程生產管控一體化設計，將氧化鋁生產的PCS系統與MES系統有機結合。有效地保證了企業在行業中全方位的競爭能力。對建設以“安全生產、優化運行、節能降耗、人員精簡、環境清潔”為目標的智能化氧化鋁企業具有重要的實際意義。

參考文獻:

[1]孫洪程，李大字.過程控制工程設計[J].北京：化學工業出版社,2009.

[2]肖亞慶.中國鋁工業技術發展[J].北京：冶金工業出版社，2007.

作者:尹翠杰 單位:沈陽鋁鎂設計研究院有限公司