DCS智能控制系統(tǒng)在礦山生產中的運用

周泉錦　藍學　李泳霄

【摘 要】中央控制室設置在廠區(qū)變電所，通過CRT集中監(jiān)視管理，達到生產工藝穩(wěn)定運行的目的。在中央控制室設置DCS主站，遠程控制站通過Profilbus光纖網(wǎng)連接，系統(tǒng)主機設備，操作站設置在中央控制室，根據(jù)生產控制要求設置工程師站與現(xiàn)場控制站。實現(xiàn)了集中管理操作與顯示，以及分散危險性的目的。

【關鍵詞】DCS;智能控制系統(tǒng);礦山生產

【中圖分類號】TP20 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）04-0137-02

隨著無線衛(wèi)星通信技術的飛速發(fā)展，采礦設備向大型化方向發(fā)展，采礦設備在開發(fā)應用方面逐步自動化進程。DCS控制系統(tǒng)能實現(xiàn)有效的控制，裝置克服了常規(guī)儀表功能單一的缺點，實現(xiàn)了集中管理操作與顯示，以及分散危險性的目的。

1 中央控制室布置

中央控制室由光纖以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)結構連接，通過CRT集中監(jiān)視管理，掌握生產工藝的進程，根據(jù)生產流程在中央控制室設DCS主站，遠程控制站通過Profilbus光纖網(wǎng)聯(lián)接，系統(tǒng)主機設備、操作站設置在中央控制室，根據(jù)管理要求設置操作站與現(xiàn)場控制站。

Web Field JX-300XP（簡稱JX-300XP系統(tǒng)）控制系統(tǒng)是經(jīng)優(yōu)化設計推出的中小型過程控制系統(tǒng)，更加適應化工、電力、建材等流程工業(yè)企業(yè)對中小規(guī)模過程控制的要求。JX-300XP系統(tǒng)繼承了JX-300X系統(tǒng)配置靈活的特點，采用了最新的網(wǎng)絡技術，充分應用最新信號處理技術、高性能的微處理器，全面提高了系統(tǒng)性能。

JX-300XP系統(tǒng)是一套全數(shù)字化、功能完善的開放式集散控制系統(tǒng)，具備卓越的開放性，能實現(xiàn)與各種異構系統(tǒng)的綜合集成。集散系統(tǒng)軟件設計分為下位與上位機軟件設計，系統(tǒng)過程控制軟件包括過程數(shù)據(jù)輸入輸出、連續(xù)控制調節(jié)、歷史數(shù)據(jù)存儲、報警信息管理、參數(shù)列表顯示、實施數(shù)據(jù)處理等功能。順序控制是在過程控制層的現(xiàn)場控制站實現(xiàn)的，報警記錄打印等通過組態(tài)軟件完成。

各主控站可帶遠程控制站，模擬量為16點左右，破碎生產線可根據(jù)工藝情況在上位機用梯形圖編制邏輯控制程序。

現(xiàn)場控制完成順序邏輯控制與設備間的連鎖，破碎生產線的邏輯控制包括組啟動、緊急停車、設備間的聯(lián)鎖等。操作人員通過CRT完成邏輯的監(jiān)控操作、生產過程參數(shù)的顯示、報警等控制。網(wǎng)絡系統(tǒng)完成各操作人員工作站、控制系統(tǒng)計算機雙向數(shù)據(jù)通信等。

2 DCS智能控制系統(tǒng)用于礦山生產的優(yōu)勢

DCS智能控制系統(tǒng)技術可通過對人類思維活動的模擬，實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能化控制，DCS智能控制系統(tǒng)技術是集中了計算機技術、仿生控制系統(tǒng)理論等多門學科知識的復雜系統(tǒng)，可代替人工完成礦井生產系統(tǒng)智能化控制。

目前，計算機科研水平不斷提升，為有效解決礦井生產勞動密集型行業(yè)的劣勢，引進DCS智能控制系統(tǒng)，提升礦井生產領域的勞動生產效率，將DCS智能控制系統(tǒng)應用于礦井生產領域成為未來發(fā)展的趨勢，通過DCS智能控制系統(tǒng)技術模擬人腦思維，提升礦井生產系統(tǒng)的智能化水平。

傳統(tǒng)的礦井生產控制器設置中，需了解控制系統(tǒng)實際情況，進行控制模型的設計。隨著礦井生產系統(tǒng)的變化，會出現(xiàn)一些不確定性因素，影響礦井生產控制系統(tǒng)功能的發(fā)揮。傳統(tǒng)的礦井生產控制系統(tǒng)設計十分復雜，而將DCS智能控制系統(tǒng)技術應用于礦井生產控制中，將自動化控制參數(shù)擬合成相應的數(shù)學模型，有效降低了礦井生產控制系統(tǒng)的設計難度。

DCS智能控制系統(tǒng)技術的應用，相比于傳統(tǒng)礦井生產控制系統(tǒng)，易于操作，可對礦井生產系統(tǒng)中的各種參數(shù)進行調整優(yōu)化，對新型數(shù)據(jù)信息處理能力更優(yōu)越。傳統(tǒng)礦井生產系統(tǒng)根據(jù)礦井生產設備確定，應用DCS智能控制系統(tǒng)技術的礦井生產系統(tǒng)有著良好的控制效果。

3 開關量控制原理

礦產設備控制主要是控制現(xiàn)場用電設備的順序啟停，主機設備自身的連鎖，現(xiàn)場控制箱轉換開關SA打到中控位置，觸點13、15吸合，現(xiàn)場發(fā)送DI信號表示已經(jīng)上電，如由DCS系統(tǒng)發(fā)出DO，觸點7、13吸合，使得主接觸器KM吸合，主接觸器輔助觸點吸合，表示用電設備已經(jīng)在現(xiàn)場運行。

DCS系統(tǒng)對設備進行控制有集中優(yōu)先與機旁優(yōu)先兩種模式。DCS系統(tǒng)控制每臺設備在機房有按鈕盒，帶有統(tǒng)一鑰匙的控制方式選擇開關，選擇開關有集中、斷開與機旁3種方式，操作員根據(jù)工藝流程設備狀態(tài)，對電動機組進行開停控制。運行故障等狀態(tài)可在控制室工作站CRT顯示，機旁控制方式可滿足單機試車的要求，斷開方式保證設備檢修人員的人身安全，按鈕盒統(tǒng)一配有急停開關，旋轉開關在機旁控制狀態(tài)下，緊急停車按鈕能使設備停車。

4 工藝流程簡介

礦山下來的石灰石被卸入石灰石破碎機前料倉，震動為碎料，料機將碎料通過棒條風機經(jīng)皮帶篩分，將小于6 mm的廢棄料經(jīng)提升機運轉排出，大塊石灰石喂入鄂式破碎機，通過2號皮帶機送至中轉站，系統(tǒng)間設備有連鎖關系。

石灰石半成品經(jīng)5號皮帶進入綜合篩分樓2665雙層篩，下層篩孔為40 mm，將大于70 mm的物料進行二次破碎，破碎后經(jīng)返回料皮帶運送至5號皮帶，40～70 mm的石灰石成品經(jīng)中轉皮帶進入成品倉，上層篩孔為25 mm，上層25～40 mm物料經(jīng)中轉皮帶進入成品倉，18 mm以下物料則運送到YAH1536型圓震動篩選，篩分后產品粒度分為6～18 mm石灰石與>6 mm石灰石2種。

此控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能實現(xiàn)自動控制、數(shù)據(jù)傳輸。通過對重點設備的電流反饋監(jiān)視，能及時掌握設備運行情況，提高對設備故障的預判水平。通過連鎖設計，提高了設備故障應急能力和安全系數(shù)。

5 DCS智能控制系統(tǒng)在礦山生產中的應用

5.1 DCS智能控制系統(tǒng)用于礦山生產的途徑

DCS智能控制系統(tǒng)技術用于礦井生產控制中，可充分結合先進的理論技術，傳統(tǒng)礦井生產控制中，主要結合工作經(jīng)驗進行控制系統(tǒng)設計，往往會出現(xiàn)一些難以解決的故障。DCS智能控制系統(tǒng)技術的應用，通過對先進計算機技術科學應用，提升了礦井生產的控制效率。

DCS智能控制系統(tǒng)技術主要應用遺傳算法技術，通過應用遺傳算法優(yōu)化系統(tǒng)結構對象，保證礦井生產控制系統(tǒng)具備更好的全局控制能力，對礦井生產控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，提升系統(tǒng)應用水平。

礦井生產設備出現(xiàn)故障問題具有非線性特點，對解決生產設備故障問題帶來了很多困難，通過在礦井控制系統(tǒng)中引進DCS智能控制系統(tǒng)技術，有效提升系統(tǒng)的檢索效率。

通過對DCS智能控制系統(tǒng)技術的專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡結構的應用，有效地確定礦井生產設備出現(xiàn)的故障區(qū)域，提升設備的故障診斷效率。

礦井生產控制中引進DCS智能控制系統(tǒng)技術成為未來發(fā)展趨勢，礦井生產控制中引進DCS智能控制系統(tǒng)技術集中于模糊算法。在神經(jīng)網(wǎng)絡結構的引進方面，DCS智能控制系統(tǒng)技術的主要應用層面集中于對礦井生產設備中的數(shù)據(jù)參數(shù)分析，對控制系統(tǒng)的有效管理，對礦井生產設備的運行狀態(tài)實時監(jiān)管，對礦井生產系統(tǒng)故障進行及時記錄與分析。

5.2 尾礦充填DCS系統(tǒng)創(chuàng)建

根據(jù)選礦廠的特點，開發(fā)滿足要求的DCS控制系統(tǒng)，在主廠房主控室實現(xiàn)現(xiàn)場生產過程的模擬顯示，報警顯示、報表分析等功能。采用STEP7標準軟件包作為編程軟件，符合面向圖形的操作原子能，為適應不同的應用對象可選擇不同的版本。

根據(jù)流程特點充填站設置控制室，用于對充填站進行集中控制與數(shù)據(jù)歸檔。控制系統(tǒng)采用遠程IO，設置獨立的S7-300控制站，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與回路控制等功能。DCS控制系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡，控制站與遠程IO站間采用Profilbus-DP總線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信，控制系統(tǒng)提供以太網(wǎng)總線通信接口，監(jiān)控層采用以太網(wǎng)，監(jiān)控計算機間采用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信。控制室可實現(xiàn)流程數(shù)據(jù)控制、畫面瀏覽、報警記錄等功能。

自動控制系統(tǒng)具備遠程自動控制方式、就地控制方式，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求提供運行時必要的聯(lián)鎖。遠程智能控制模式由上機位完成，可通過上機位畫面自動方式啟動按鈕啟動預選生產線。

通過對上機位上設備畫面的點擊操作，選擇設備組成作業(yè)流程，根據(jù)工藝要求實現(xiàn)礦廠生產處理智能控制，選擇處于智能控制方式下的設備構成流程組合后，將按工藝流程逆料流方向，逐段啟動設備，啟動間隔延時可根據(jù)實際需求設定。停止順序為順流料方向，逐段停止各設備，停車間隔延時可根據(jù)實際需求設定。

遠程手動控制模式由上機位完成，在遠程手動控制方式下，直接點擊畫面設備，在單個設備啟停對話框直接對設備進行控制。

6 結語

集散控制系統(tǒng)儀器可靠性高、控制分散、價格合理，成為工業(yè)控制的新趨勢，各項指標均滿足技術要求，系統(tǒng)形象直觀，保證了現(xiàn)場操作的安全可靠，實現(xiàn)了較為先進的過程控制。此外，系統(tǒng)自動化程度高，能極大地減輕工人的勞動強度，采用DCS控制系統(tǒng)能為礦山企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

參 考 文 獻

[1]高麗梅.關于DCS智能控制系統(tǒng)用于礦山生產的探索[J].科技風，2015（2）：34.

[2]張宇.DCS智能控制系統(tǒng)在礦山生產中的應用[J].現(xiàn)代交際，2017（8）：189-190.

[3]張立勇.DCS智能控制系統(tǒng)在礦山生產中的應用[J].科技風，2014（1）：102.

[責任編輯：陳澤琦]