ZASTOSOWANIA SYSTEMÓW WIZYJNYCH I TERMOWIZYJNYCH DO STEROWANIA PROCESAMI TECHNOLOGICZNYMI W KGHM POLSKA MIEDŹ S.A.



Podobne dokumenty
Wdrożenia innowacyjnych projektów AMEplus w celu poprawy efektywności energetycznej procesów technologicznych

Wizyjny system optymalizacji sterowania procesami flotacji miedzi

ZASTOSOWANIE SYSTEMU WIZUALIZACJI DO STEROWANIA PARAMETRAMI PRACY MASZYN FLOTACYJNYCH W KGHM POLSKA MIEDŹ S.A. ODDZIAŁ ZAKŁADY WZBOGACANIA RUD

Optymalizacja sterowania procesami flotacji przy zmiennych parametrach nadawy z zastosowaniem systemu FloVis w KGHM PM O/ZWR Rejon Rudna

Wizualizacja procesu produkcyjnego w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie S.A.

BADANIA PROCESU FLOTACJI WIELOSTRUMIENIOWEJ WĘGLA** 1. Wprowadzenie. Jolanta Marciniak-Kowalska*, Edyta Wójcik-Osip*

Zastosowanie oprogramowania Proficy (ifix, Historian oraz Plant Applications) w laboratoryjnym stanowisku monitoringu systemów produkcyjnych in-line

System kontroli eksploatacji maszyn i urządzeń

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, Częstochowa **

SYMULACJA EFEKTÓW PRACY UKŁADÓW TECHNOLOGICZNYCH PRZERÓBKI RUD MIEDZI Z WYKORZYSTANIEM KRYTERIÓW TECHNOLOGICZNYCH I EKONOMICZNYCH**

Zastosowanie symulacji komputerowej do badania właściwości hydraulicznych sieci wodociągowej

Automatyka przemysłowa na wybranych obiektach. mgr inż. Artur Jurneczko PROCOM SYSTEM S.A., ul. Stargardzka 8a, Wrocław

System sterowania i wizualizacji odprężarki z wykorzystaniem oprogramowania Proficy ifix

System monitoringu jakości energii elektrycznej

Międzynarodowe Targi Spawalnicze ExpoWELDING października 2012 NOWOŚCI TARGOWE

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

MONITOROWANIE JAKOŚCI W SYSTEMIE MES

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

Zintegrowana platforma zarządzania miastem w kontekście bezpieczeństwa publicznego. (Centrum Bezpieczeństwa Miasta)

OCENA EFEKTYWNOŚCI WZBOGACANIA WĘGLA ENERGETYCZNEGO W CYKLONACH WZBOGACAJĄCYCH Z RECYRKULACJĄ PRODUKTU PRZEJŚCIOWEGO

Bezodpadowe technologie przeróbki rud metali nieżelaznych

Diagnostyka procesów i jej zadania

Emapa GeoMarketing. Opis produktu

Spis treści. Dzień 1. I Elementy układu automatycznej regulacji (wersja 1109) II Rodzaje regulatorów i struktur regulacji (wersja 1109)

RAPORT. Gryfów Śląski

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

Okres realizacji projektu: r r.

Wyeliminuj nadwyżki ciężaru i niedoważenie dzięki Selecta. Selecta, prawo, jakość, waga przepływowa

Model układu z diodami LED na potrzeby sygnalizacji świetlnej. Czujniki zasolenia przegląd dostepnych rozwiązań

Instalacji odmagnezowania blendy flotacyjnej w Dziale Przeróbki Mechanicznej Olkusz Pomorzany ZGH Bolesław S.A.

Sterowniki Programowalne (SP)

mediów produkcyjnych System wdrożony przez firmę PRO-CONTROL w roku 2016 w jednym z dużych zakładów produkcji kosmetycznej.

Stabilis Monitoring. 1/9

MASZYNY FARMACEUTYCZNE

Program BEST_RE. Pakiet zawiera następujące skoroszyty: BEST_RE.xls główny skoroszyt symulacji RES_VIEW.xls skoroszyt wizualizacji wyników obliczeń

Syenbi BI & Syenbi BI Pro Prezentacja systemu:

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

SYSTEMY OCHRONY ŚRODOWISKA. Pakiet ASEMIS

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

ZIARNA HYDROFILOWE W PRZEMYSŁOWYM PROCESIE FLOTACJI WĘGLI O RÓŻNYM STOPNIU UWĘGLENIA

MODELOWANIE SIECI DYSTRYBUCYJNEJ DO OBLICZEŃ STRAT ENERGII WSPOMAGANE SYSTEMEM ZARZĄDZANIA MAJĄTKIEM SIECIOWYM

Spektrometr XRF THICK 800A

System wizualizacji, zarządzania, archiwizacji, raportowania i alarmowania w Oczyszczalni Ścieków w Krośnie

Zaawansowane planowanie i harmonogramowanie produkcji. Wrocław r.

POMIARY CIEPLNE KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH V. 2011

Układy sterowania: a) otwarty, b) zamknięty w układzie zamkniętym, czyli w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (układzie regulacji automatycznej)

MONITOROWANIE EFEKTYWNOŚCI W SYSTEMIE MES

Opolski Festiwal Ekoenergetyki 8-11 październik 2014

NAGRZEWANIE ELEKTRODOWE

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

A P L I K A C Y J N A

AUTOMATYZACJA PROCESÓW CIĄGŁYCH I WSADOWYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Elektroniczna Ewidencja Materiałów Wybuchowych

EFEKTY WZBOGACANIA WĘGLA ENERGETYCZNEGO W DWÓCH RÓWNOLEGŁYCH OSADZARKACH**

Wersja podstawowa pozwala na kompletne zarządzanie siecią, za pomocą funkcji oferowanych przez program:

SPECYFIKACJA TECHNICZNA SYSTEMU TELEWIZJI PRZEMYSŁOWEJ Łódź 2015

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym: - układ regulacji kaskadowej - układ regulacji stosunku

Funkcjonalność jest zgrupowana w następujących obszarach:

ASQ systemy sterowania zestawami pomp

RAION BASIC MES SYSTEM ANDON & OEE

System monitorowania i sterowania produkcją

ECL Comfort V a.c. i 24 V a.c.

Czym jest OnDynamic? OnDynamic dostarcza wartościowych danych w czasie rzeczywistym, 24/7 dni w tygodniu w zakresie: czasu przejazdu,

Projektowanie i symulacja systemu pomiarowego do pomiaru temperatury

Innowacje wzmacniające system ochrony i bezpieczeństwa granic RP

Automatyka i sterowania

Algorytmy optymalizacji systemu ICT wspomagające zarządzanie siecią wodociągową

ScrappiX. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

MG-02L SYSTEM LASEROWEGO POMIARU GRUBOŚCI POLON-IZOT

System monitoringu i diagnostyki drgań EH-Wibro

RAION BASIC MES SYSTEM ANDON & OEE

Instalacje grzewcze, technologiczne i przesyłowe. Wentylacja, wentylacja technologiczna, wyciągi spalin.

AKTYN PŁACE-KADRY PRO (rozszerzony pakiet funkcjonalny)

MatliX + MatliX MS. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

VIX AUTOMATION DLA EDUKACJI

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

ASQ systemy sterowania zestawami pomp

mgr inż. Wojciech Wójcicki Lumel-Śląsk Sp. z o.o. Analizatory parametrów sieci 3-fazowej Inwestycja dla oszczędności

System monitorus NOWOCZESNE ZARZĄDZANIE ENERGIĄ. energią dla tych, którzy chcą oszczędzać i na bieżąco

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

Serwis rozdzielnic niskich napięć MService Klucz do optymalnej wydajności instalacji

System sterowania ciągami technologicznymi wraz z analizą efektywności i bezpieczeństwa procesów technologicznych

SYSTEMY WIZUALIZACJI. ASIX wspólna platforma wizualizacji paneli operatorskich (HMI) i systemów nadrzędnych (SCADA)

PL B1. WOJSKOWY INSTYTUT MEDYCYNY LOTNICZEJ, Warszawa, PL BUP 26/13

Przetwarzanie obrazów rastrowych macierzą konwolucji

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

PhoeniX. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

Jak zwiększyć konkurencyjność przedsiębiorstwa dokonując pomiaru wskaźnika efektywności (OEE) oraz energii?

Opcje Standardowa WiFi PM+ PM+/WiFi GPRS PM+/GPRS Licznik

KOKSOWNICTWO. Zakłady Koksownicze Zdzieszowice. System nadrzędny dla baterii koksowniczych nr 7 i 8

KOKSOWNICTWO. Zakłady Koksownicze Zdzieszowice. System nadzoru i sterowania baterii koksowniczych nr 7 i 8

PRZYGOTOWANIEM MASY FORMIERSKIEJ

Program Analiza systemowa gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego użyteczności publicznej

mgr inż. Jakub Grela Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej

Czy wdrożenie systemu monitoringu jest uzasadnioną inwestycją czy też kosztem?

Transkrypt:

Tadeusz Legierski, AMEplus, Polska, t.legierski@ameplus.pl Anna Zamora, AMEplus, Polska, a.zamora@ameplus.pl Dariusz Foszcz, AGH, Polska, foszcz@agh.edu.pl Grzegorz Kazior, AMEplus, Polska, g.kazior@ameplus.pl Witold Adamczyk, AMEplus, Polska, w.adamczyk@ameplus.pl ZASTOSOWANIA SYSTEMÓW WIZYJNYCH I TERMOWIZYJNYCH DO STEROWANIA PROCESAMI TECHNOLOGICZNYMI W KGHM POLSKA MIEDŹ S.A. Streszczenie: W referacie przedstawiono dwa systemy sterowania procesami technologicznymi w KGHM Polska Miedź S.A.: Wizyjny system optymalizacji sterowania procesami flotacji FloVis, Termowizyjny system do kontroli procesu elektrorafinacji miedzi TermoVis. Systemy te opracowano w ramach prac badawczo-rozwojowych zrealizowanych odpowiednio w Zakładach Wzbogacania Rud (ZWR) i w Hucie Miedzi Głogów (HMG). W ZWR obecnie realizowany jest już II etap wdrożenia wizyjnych systemów FloVis do sterowania procesami flotacji wstępnych i głównych, którego instalacja zaprojektowana jest na ponad 180 kamer. System TermoVis jest stosowany w HMG i działa w ramach systemu operatywnego sterowania SOS, spełniając funkcję zbierania termowizyjnych obrazów wanien elektrolitycznych i ich analizy w celu wykrywania nieprawidłowości przebiegu procesów elektrorafinacji miedzi. W referacie dokonano również technologicznej oceny efektywności pracy systemów: wizyjnego i termowizyjnego, na podstawie której stwierdzono, że zastosowanie systemu jest uzasadnione pod względem poprawy wskaźników technologicznych i ekonomicznych. Słowa kluczowe: flotacja, elektrorafinacja, optymalizacja, system wizyjny, system termowizyjny Abstract: The paper presents two control systems of technological processes in KGHM Polska Miedź S.A: FloVis vision system for flotation process control and optimization, TermoVis thermovision system for copper electrorefining process control. The systems have been developed as a part of the research works carried out in Ore Enrichment Plants (ZWR) and in Głogów Copper Smelter (HMG). Currently the second stage of FloVis vision systems for preliminary and main flotation processes control is implemented in ZWR. The system installation is designed with more than 180 cameras. TermoVis system is used in HMG and works under the SOS operative control system, fulfilling a function of collecting the electrolytic bath thermovision images and their analysis in order to detect abnormality in copper electrorefining process. The paper also contains technological assessment of the vision and thermovision systems effectiveness showing that using the system is justified in terms of technical and economical indicators improvement. Keywords: flotation, electro-refining, optimization, vision system, thermovision system

1. Wizyjny system optymalizacji sterowania procesami flotacji FloVis 1.1 Proces flotacji Wzbogacanie rudy następuje w procesie flotacji, który przebiega w komorach maszyn flotacyjnych. Do komór maszyn doprowadza się pulpę stanowiącą mieszaninę drobno zmielonej rudy, wody oraz odczynników flotacyjnych. Proces flotacji jest selektywnym procesem rozdziału cząstek, w którym wykorzystuje się ich odmienne własności powierzchniowe. W celu zwiększenia różnicy pomiędzy własnościami hydrofobowymi wartościowych ziaren minerałów a hydrofilnymi ziarnami skały płonnej, stanowiącymi odpad flotacji, do maszyn flotacyjnych dozuje się odpowiednie odczynniki zbieracze oraz dodatkowo odczynniki pianotwórcze, które obniżają napięcie powierzchniowe wody i powodują powstawanie piany, umożliwiającej odbiór produktu pianowego tj. koncentratu. Komory zasila się strumieniem powietrza. Powietrze w postaci pęcherzyków otacza cząstki trudno zwilżalne i wynosi je na powierzchnię pulpy tworząc pianę flotacyjną. Pianę z powierzchni pulpy maszyny flotacyjnej zbiera się, a następnie odwadnia, uzyskując koncentraty o ok. 30% zawartości miedzi. Natężenie przepływu masy suchej nadawy na maszynę flotacyjną oznacza się przez m. W wyniku procesu flotacji strumień tej masy rozdziela się na dwa strumienie materiałowe: masy suchej w koncentracie m K i masy suchej w odpadach flotacyjnych m O. Rozdział ten wyznacza się następująco: m K m m O = γ = ( 1 γ ) m gdzie: γ jest współczynnikiem tego rozdziału, określanym jako wielkość wychodu koncentratu. Procentową zawartość miedzi w masie suchej tych strumieni oznacza się następująco: α zawartość miedzi w nadawie, %; β zawartość miedzi w koncentracie, oznaczanej również jako CuK, %; ϑ zawartość miedzi w odpadach flotacyjnych, oznaczanej również jako CuO, %. Do technologicznej oceny efektywności procesu flotacji stosuje się następujące kryterium procentowego uzysku technologicznego, który wyznacza się ze wzoru: β m β ε = k = γ α m α gdzie: γ wyznacza się na podstawie wyników analitycznych z następującego wzoru: α ϑ γ = β ϑ. Prawidłowy przebieg procesu flotacji może być oceniany poprzez wygląd piany flotacyjnej. Do najważniejszych jej parametrów należy zaliczyć wielkość pęcherzyków, ich krągłość, a także kolor. Dzięki ocenie tych parametrów doświadczony operator maszyn flotacyjnych korygował parametry procesu. Z uwagi na subiektywność oceny parametrów wizyjnych piany przez operatorów maszyn i jej dokonywanie okresowo na świecie wprowadza się systemy sterowania pracą maszyn flotacyjnych w oparciu o systemy wizyjne. Ponieważ w O/ZWR KGHM Polska Miedź całość wydobywanej rudy wzbogaca się w oparciu o flotację, to właśnie od jej prawidłowego przebiegu w głównej mierze zależą wyniki technologiczne. Stanowiło to podstawę przeprowadzenia pracy badawczej, w ramach której opracowano system wizyjny, umożliwiający ocenę podstawowych parametrów piany flotacyjnej oraz sterowanie parametrami przebiegu flotacji poziomem w maszynie, ilością dozowanego powietrza oraz ilością dozowanych odczynników flotacyjnych. 1.2 Wizyjny system FloVis-VS System wizyjny VS przetwarza obrazy piany flotacyjnej pozyskiwane przez cyfrowe kamery sieciowe, umieszczone nad powierzchnią piany flotacyjnej. Algorytmy przetwarzania

obrazów piany wyznaczają wartości parametrów charakteryzujących pianę flotacyjną. Parametry te określają: strukturę, zmienność, prędkość spływania i przeźroczystość piany oraz udział poszczególnych kolorów w skali RGB oraz HSV. Na podstawie wyznaczonych wartości parametrów wizyjnych ocenia się i modyfikuje wielkości sterujące przebiegiem procesu flotacji [1],[2]. Rys. 1. Instalacja kamer nad komorami flotacyjnymi i etapy filtrowania obrazów piany 1.3 System FloVis-SCADA System sterowania nadrzędnego SCADA zapewnia optymalizację wielkości sterujących procesu flotacji: poziomu w komorach maszyn flotacyjnych oraz natężenia przepływu powietrza i chemicznych odczynników flotacyjnych w zależności od wybranego celu sterowania i uzależnia je od bieżących właściwości przerabianej rudy. W efekcie system przez kontrolę parametrów wizyjnych piany, zapewnia poprawę jakości koncentratów i wzrost uzysku operacyjnego maszyn flotacyjnych. W trybie zdalnym realizowane są algorytmy optymalizacji sterowania w zależności od prognozowanej zawartości miedzi w nadawie oraz w zależności od celu sterowania, który jest kompromisem pomiędzy zadaniem minimalizacji zawartości miedzi w odpadach a maksymalizacją zawartości miedzi w koncentracie. 1.4 Cechy systemu FloVis System FloVis udostępnia do wyboru tryby pracy: CuO minimalizacja zawartości Cu w odpadach flotacyjnych ϑ, CuK - maksymalizacja zawartości Cu w koncentracie β, STB stabilizacja procesu o zadanym obrazie piany, WyK ograniczenie wychodu koncentratu γ. Wyboru trybu dokonuje się w zależności od sytuacji technologicznej i zadań produkcyjnych tj. maksymalizacji uzysku końcowego miedzi czy też maksymalizacji zawartości Cu w koncentracie końcowym. Realizacja tych zadań wymaga odmiennych strumieni masowych i jakościowych koncentratów z flotacji głównej stanowiących zawroty półproduktów warunkujące końcowe efekty technologiczne wzbogacania. 1.4.1 Sterowanie w sytuacjach awaryjnych Operator może w każdej chwili zmienić tryb sterowania na lokalny i ustalić nastawy maszyny stosowne do sytuacji technologicznej. System po przejściu w tryb zdalny koryguje nastawy maszyny w wąskich zakresach zmian wokół zadanego punktu pracy.

1.4.2 Sterowanie uzależnione od zmienności wzbogacanej rudy Praca systemu umożliwia kompensację zakłóceń związanych głównie ze zmianami właściwości i natężenia dopływu wzbogacanej rudy. Korekty nastaw wyznaczane są na bieżąco, między innymi na podstawie zmian parametrów wizyjnych oraz w zależności od prognozowanych zawartości miedzi w nadawie i w odpadach końcowych maszyny, bądź wskazań zawartości miedzi przez analizator rentgenowski, jeśli pomiary takie są dostępne. Zakłócenia wymagające szybkich zmian są kompensowane poprzez bezpośrednią korekcję wielkości sterujących. Rys. 2. FloVis-SCADA. Ekran wyboru celu sterowania i wizualizacji wyników pomiarów analizatora rentgenowskiego 1.4.3 Tłumienie zakłóceń poziomów w komorach flotacyjnych Według teorii sterowania układy regulacji poziomów w kaskadowo połączonych komorach maszyny flotacyjnej są przykładem wzajemnego oddziaływania układów regulacji. W celu usunięcia wzajemnego wpływu regulacji poziomów, wprowadzono autonomizację obiektu regulacji. Autonomizacja taka polega na tym, że we wszystkich układach regulacji wprowadza się dodatkowe wielowymiarowe sprzężenia zwrotne, które zapewniają odsprzęganie poszczególnych układów stabilizacji poziomów w kolejnych kaskadach. W efekcie zmniejszane są wahania poziomów w sąsiednich komorach przy zmianach ich wartości zadanych lub w przypadku wystąpienia znacznych zakłóceń. Tłumione są również zakłócenia związane ze zmianą natężenia przepływu nadawy, by w minimalnym stopniu wpływały na zmiany poziomów w kolejnych kaskadach maszyny. Dodatkowy układ stabilizacji poziomów, w zbiornikach kaskadowo połączonych komór maszyny flotacyjnej, jest klasycznym przykładem obiektu wielowymiarowego z niezerowymi funkcjami przejścia torów skrośnych. Zmniejszenie wpływu sprzężeń skrośnych zapewnia się przez wprowadzenie statycznego sprzężenia od współrzędnych stanu obiektu, zgodnie z metodą Gilberta [3]. 1.5 Struktura funkcjonalna systemu FloVis W układzie regulacji podrzędnej PLC_PID wielkościami regulowanymi PV (Process Value) są natężenia przepływu powietrza (FT) i odczynników (EXT, KOR) oraz poziom w komorach flotacyjnych (LT). Układ regulacji nadrzędnej wyznacza wartości zadane SP (Set Point)

dla tych wielkości, na podstawie wyników porównywania parametrów wizyjnych VP (Vision Parameter) z ich wartościami optymalnymi VP_OPT (Optimal Parameter). Wartości OPT są wynikiem optymalizacji sterowania procesem flotacji w oparciu o analizę obrazu piany. Pomiary zawartości wzbogacanego metalu są pobierane z analizatora lub wyznaczane na podstawie parametrów wizyjnych VP. Zmiany zawartości metalu w strumieniu wejściowym oraz w strumieniach obydwu produktów uwzględniane są przez algorytmy modułu programowego FloVis-Model, który wyznacza wartości korekty wielkości zadanych SP oraz wartości korekt optymalnych parametrów wizyjnych OPT. Układ torów regulacyjnych dla FloVis dobiera się na podstawie obserwacji konkretnego procesu flotacji i stanowi niezbędny etap kalibracji systemu sterowania nadrzędnego. Parametry, takie jak wielkość pęcherzyków piany flotacyjnej, wpływają na zmiany poziomów pulpy w komorach, zaś zmienność czy prędkość spływania piany flotacyjnej oddziałują na przepływy powietrza. Parametry koloru w skalach RGB bądź HSV lub przeźroczystość piany wpływają na natężenia przepływu odczynników. LT_CV FT_CV EXT_CV KOR_CV PROCES FLOTACJI System wizyjny FT_PV Analizator ϑ VP -parametry wizyjne β α Identyfikacja modeli procesu CEL STEROWANIA (CuO; CuK; STB; WyK) Optymalizacja statyczna VP_OPT - optymalny parametr wizyjny PLC_PID_FT SP z -1 SP_OPT SP_TR FT_BIAS Korekcje sterowania Regulator ekstremalny Rys. 3. Schemat blokowy układu sterowania i optymalizacji procesu flotacji w systemie FloVis, z przykładowym regulatorem nadrzędnym przepływu powietrza technologicznego 1.6 Korzyści z zastosowania systemu FloVis Efektami działania nadrzędnego systemu wizyjnego wraz z funkcją optymalizacji są: stabilna praca ciągów technologicznych oraz poprawa wskaźników operacyjnych maszyn flotacyjnych [4]: 1. W trybie stabilizacji poziomu i parametrów wizyjnych otrzymano wzrost uzysku Cu o 0,424%. 2. Podczas pracy systemu FloVis w trybie maksymalizacji zawartości Cu w koncentracie odnotowano wzrost uzysku Cu o 0,705%.

3. Dzięki pracy systemu FloVis w trybie minimalizacji zawartości Cu w odpadzie końcowym nastąpił wzrost uzysku Cu o 1,214%. System wizyjny FloVis w zakresie sterowania i wsparcia obsługi procesu flotacji umożliwia operatorowi poświęcenie większej ilości czasu na właściwe nadzorowanie innych elementów procesu technologicznego (poziomy w rząpiach, drożność zaworów itp.) System ponadto pozwala na szybsze wykrycie i eliminację stanów awaryjnych i niestabilnej pracy maszyn. Zastosowanie systemu FloVis skutkuje poprawą wskaźników technologicznych (zwiększeniem uzysku przy porównywalnej zawartości miedzi w koncentracie) dzięki: - stabilnej pracy maszyny (brak falowania mętów i przelewania się do koncentratu); - dostosowywaniu parametrów pracy maszyn (poziom w maszynie, przepływ powietrza, odczynniki) do aktualnych własności flotacyjnych rudy; - możliwości optymalizowania pracy poszczególnych sekcji maszyny flotacyjnej (sterowaniu pracą maszyny tak, aby bez strat metalu w odpadach uzyskiwać zadane wartości uzysków w poszczególnych sekcjach w sposób zapewniający maksymalny uzysk końcowy lub uzysk poprawiających pracę całego układu technologicznego); - zmniejszeniu strat miedzi w odpadach końcowych w przypadku flotacji głównej. System zapewnia optymalne zużycie odczynników flotacyjnych poprzez dostosowywanie dozowanych ilości do potrzeb flotacyjnych aktualnie przerabianej rudy oraz pozwala na ocenę możliwości zwiększenia przerobu maszyn flotacyjnych w ramach możliwej. przepustowości całego układu technologicznego. 2 Termowizyjny system do kontroli procesu elektrorafinacji miedzi TermoVis Proces elektrorafinacji przebiega w wannach elektrolitycznych wypełnionych roztworem kwasu siarkowego i siarczanu miedzi. W wannach zanurzone są pary elektrod: anody miedziane i podkładki katodowe, wykonane z cienkich, miedzianych blach. Między katodami i anodami utrzymywane jest napięcie, powodujące przepływ prądu elektrycznego. Anody ulegają rozpuszczeniu, a czysta miedź osadza się na podkładkach katodowych, tworząc miedź katodową o zawartości 99,99 % Cu. Zanieczyszczenia zawarte w anodach pozostają w roztworze i opadają na dno wanny, tworząc szlam anodowy zawierający metale szlachetne. 2.1 Konfiguracja sprzętowa systemu termowizyjnego System TermoVis do monitorowania termowizyjnego procesu elektrorafinacji wykorzystuje kamerę termowizyjną z detektorem 320x240 pikseli FLIR A310, umieszczoną na zewnątrz kabiny suwnicy w specjalnej obudowie z oknem germanowym [5][6][7]. Sprzęt komputerowy umieszczony wewnątrz kabiny to: Komputer - Simatic Box PC zainstalowany w szafce obiektowej, Panel dotykowy Simatic PRO15 zamocowany na odpowiednim wysięgniku. Na zewnątrz kabiny suwnicy zainstalowane są: Laserowy dalmierz DME4000-112, którego celem jest wyznaczenie położenia mostu suwnicy na hali wanien; Laserowy dalmierz DME3000-111P, którego celem jest wyznaczenie współrzędnych położenia kabiny suwnicy wraz z zainstalowaną na niej kamerą wzdłuż mostu suwnicy; Oba dalmierze kierują promienie światła laserowego na zamocowane lustra refleksyjne odpowiednio na końcu suwnicy i końcu hali. Komputer Box PC połączony jest z kamerą w sieci Ethernet, zaś dalmierze w sieci obiektowej Profibus. Komputer połączony jest z zainstalowanym w sterowni Systemem Operatywnego Sterowania SOS radiową siecią WiFi. W systemie SOS gromadzone i przetwarzane są dane o wynikach skanowania termowizyjnego oraz sporządzane są raporty dla obsługi procesu.

Rys. 4. Schemat konfiguracji sprzętowej systemu TermoVis na hali wanien elektrolitycznych 2.2 Pakiet programowy do zbierania i przetwarzania obrazów termowizyjnych Aplikację, która udostępnia pełną funkcjonalność systemu termowizyjnego TermoVis wraz z systemem wyznaczania pozycji kamery w hali wanien elektrolitycznych, wykonano w środowisku pakietu programowego Proficy ifix SCADA firmy GE Intelligent Platforms, z wykorzystaniem bazy danych MSSQL. Aplikacja ta wykorzystuje procedury pakietu programowego ThermoVision SDK, a jej funkcjonalność obejmuje: pozyskiwanie zdjęć połówek wanien i transmisję danych, ustawianie kamery i kontrolę pracy, która pozwala użytkownikowi na deklarację warunków alarmowania, definiowanie funkcjonalności wejść/wyjść cyfrowych kamery. Rys. 5. Termowizyjny obraz grupy wanien 2011-02-08 2.2.1 Procedury przetwarzania on-line Sekwencje programowe realizowane w trybie on-line przez moduły programowe TermoVis w trakcie skanowania termowizyjnego wanien to: wybór i skanowanie grup wanien, określanie pozycji kamery na podstawie pomiarów uzyskiwanych z dalmierzy, wybór zdjęć termowizyjnych do przetwarzania i ich archiwizacja.

2.2.2 Procedury przetwarzania off-line Operacje przetwarzania obrazów realizują: usuwanie zniekształceń radialnych, obrót obrazu i łączenie zdjęć połówek wanien, wyodrębnienie obszaru anod i katod, wyznaczanie rozkładów temperatur wzdłuż ustalonych przekrojów wanny, zapis danych o rozkładach temperatur do bazy danych. Celem tego przetwarzania jest umożliwienie generowania raportów w oparciu o dane wyników skanowania gromadzonych w bazie danych. Raportowanie obejmuje generowanie szeregu raportów. 2.2.3 Raport technologa Raport ten jest aplikacją pakietu MS Excel i przedstawia wykresy profili temperatur dla zadanych przekrojów wanny. Na wykresach tych zaznacza się współrzędne poszczególnych elementów wanny. Współrzędne te są wynikiem przetwarzania danych pozyskanych ze zdjęcia termowizyjnego. Rozpoznawanie charakterystycznych elementów wanny na zdjęciu zapewnia algorytm, w którym wyznacza się współrzędne położenia anod i katod, a następnie dla założonej odległości pomiędzy elektrodami oblicza się wymiary anod i katod. Na podstawie tych wymiarów wyznacza się obszary położenia anod i katod oraz porównuje się je z wartościami wzorcowymi, a w przypadku wykrycia zbyt dużego odchylenia tych współrzędnych, oblicza się dla nich poprawki korekcyjne. Po rozpoznaniu elementów wanny, wyznacza się dla ustalonych przekrojów wanny rozkłady temperatur, które przedstawiane są w formie wykresów temperatur dla poszczególnych elektrod. 2.2.4 Raport elektrolizerowego Raport elektrolizerowego jest aplikacją pakietu MS Excel i stanowi graficzną formę prezentacji nieprawidłowości w rozkładach temperatur w poszczególnych wannach, które są związane głównie z nierównomiernym rozpływem prądów pomiędzy poszczególnymi parami elektrod. Nieprawidłowości te ustala się stosując kryteria dla znormalizowanych wartości temperatur w poszczególnych obszarach wanny elektrolitycznej. 2.2.5 Raport kierownika hali wanien Raport kierownika hali wanien jest aplikacją pakietu MS Excel, która dostarcza informacji o skuteczności usuwania przez obsługę procesu nieprawidłowości wykrytych przez system termowizyjny. W arkuszu można zdefiniować grupę wanien, przedział dat raportu oraz pobrać z bazy danych informacje, dotyczące liczby nieprawidłowości rozkładu temperatur w poszczególnych obszarach wanny, z podziałem na rodzaj i stopień nieprawidłowości.

Tab. 1. Zestawienie obrazów termowizyjnych wanien elektrolitycznych Wanna z nieprawidłowym przebiegiem procesu Wanna z prawidłowym przebiegiem procesu Termogramy wanien elektrolitycznych Termogramy 3D wanien elektrolitycznych Termogramy 3D drążków katodowych Wykresy temperatur wzdłuż drążków katodowych Histogramy temperatur drążków katodowych

2.3 Moduł programowy do wizualnej analizy zdjęć termowizyjnych Moduł programowy do wizualnej analizy zdjęć wykorzystuje możliwości kolorowania zdjęcia termowizyjnego dla zadanych progów temperaturowych. W tabeli Tab. 1. przedstawiono przykład wizualnego obrazowania temperatur w celu wykrywania nieprawidłowości w przebiegu procesu. 2.4 Korzyści z zastosowania systemu TermoVis System skutecznie wykrywa nierównomierność rozpływu prądu, które są związane ze zwarciami międzyelektrodowymi lub ze zwiększoną rezystancją styków elektrycznych. Obrazuje to zestawienie porównawcze w Tab.1., w której pokazano przykładowe obrazy termowizyjne i wyniki ich przetworzenia w postaci wykresów profili i histogramów temperaturowych. System zapewnia kontrolę właściwego zasilania elektrolitem wanien elektrolitycznych. Pozwala na precyzyjną lokalizację nieprawidłowości w przebiegu procesu, tym samym ogranicza konieczność ich ręcznego wyszukiwania, co wprowadza dodatkowe zakłócenia. Umożliwia kontrolę i obiektywną ocenę skuteczności interwencji obsługi procesu w zakresie usuwania nieprawidłowości w jego przebiegu. 3 Podsumowanie Coraz większe wymagania związane z efektywnością procesów przemysłowych wymagają coraz bardziej wyrafinowanych metod sterowania automatycznego. Jedną z możliwości jest wprowadzanie systemów wizyjnych, które mogą wspomagać systemy kontrolno-pomiarowe i dostarczać niezbędnych informacji procesowych w celu optymalizacji. Podane przykłady wykorzystania systemów wizyjnych dowodzą, iż mogą one być drogą do poprawy wskaźników technologicznych i to dla tak różnych procesów, jakimi są procesy flotacji i elektrorafinacji miedzi. 4 Literatura [1] Pawlos W., Legierski T., Foszcz D., Zamora A., Wróbel M., Legierski W., Moszumański J., Garłowski S., Sprawozdanie z pracy badawczo-rozwojowej pt.: Sterowanie procesem flotacji poprzez analizę obrazu jakości piany flotacyjnej Projekt Nr: 10806/2007, [2] Foszcz D., Zamora A., Sprawozdanie z prób przemysłowych wizyjnego systemu optymalizacji sterowania procesem flotacji FloVis (nr 19609), 2010 [3] Gilbert, E.G.: The decoupling of multivariable systems by state feedback. SIAM Journal of Control, Vol 7, No 1, 1969, pp.50-63). [4] Raport końcowy z wdrożenia wyników pracy badawczo-rozwojowej pt: Sterowanie procesem flotacji poprzez analizę obrazu jakości piany flotacyjnej FloVis, 2010 (opracowanie O/ZWR) [5] Legierski T., Kazior G., Adamczyk W., Głaz R., Rewaj A., Zamora A. Sprawozdanie z pracy badawczorozwojowej pt.: System termowizyjny do wspomagania decyzji technologicznych w procesie elektrorafinacji miedzi w Wydziale Elektrorafinacji P-27 Projekt Nr: 20819/2010 [6] http://www.ameplus.pl/_pdf/ameplus_flovis.pdf [7] http://www.ameplus.pl/_pdf/ameplus_termovis.pdf Zdjęcia: Autor: Anna Zamora Właściciel: KGHM Polska Miedź S.A. O/ZWR