凡口鉛鋅礦選礦廠綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)與實(shí)踐

陳典助

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410019)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增。為了解決資源緊缺和需求的矛盾，許多老礦山選擇了挖潛改造和精細(xì)化管理，以做到“能收則收，應(yīng)收盡收”，而實(shí)施智能化礦山與選礦自動(dòng)化建設(shè)是必然選擇。選礦自動(dòng)化自20世紀(jì)中期逐步投入使用以來(lái)，選礦過(guò)程在線分析檢測(cè)與控制技術(shù)、選礦廠建模仿真技術(shù)取得突破性的新進(jìn)展[1]，一些新的控制理論也在不斷推陳出新，選礦過(guò)程的優(yōu)化控制理論也日趨完善；21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，將數(shù)字化、智能化的傳感器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)多方向、多變量的數(shù)據(jù)通訊，取代傳統(tǒng)的傳感器單方向、單變量的輸入、輸出[2]，使得自動(dòng)化技術(shù)研究與設(shè)計(jì)在選礦廠得到了穩(wěn)步推廣[3-5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用自動(dòng)化控制的選礦廠產(chǎn)量提高了2.5%～10.0%，選別每噸礦石節(jié)省電能0.4～1.4 kW·h。如湖北三鑫金銅股份有限公司實(shí)現(xiàn)磨礦自動(dòng)化改造后，年產(chǎn)量提高了29%，在原礦金銅品位有所降低的情況下，礦山銅增產(chǎn)1 400 t，礦山金增產(chǎn)170 kg[6]；贊比亞謙比西銅礦自動(dòng)化改造后，原礦年處理提高了6%，銅精礦回收率由90.75%提高到92.04%，銅精礦產(chǎn)量提高了7.6%[7-8]；選礦自動(dòng)化在甘肅金輝礦業(yè)有限公司也取得了成功應(yīng)用[9]。 總之，選礦自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代選礦過(guò)程控制與提效必不可少的因素之一[10-11]。凡口鉛鋅礦為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的新發(fā)展，5 000 t/d選礦廠技術(shù)升級(jí)改造工程開(kāi)展了高標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化建設(shè)，本文從建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)與框架、儀器儀表選擇等方面介紹了選礦廠自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為提升資源加工行業(yè)的選礦自動(dòng)化控制技術(shù)提供借鑒。

1 選礦廠概況與自動(dòng)化改造要求

凡口鉛鋅礦位于廣東省仁化縣，是我國(guó)著名的鉛鋅礦基地，該礦目前是國(guó)內(nèi)外指標(biāo)最優(yōu)、效益最好的綠色環(huán)保型大型地下開(kāi)采的鉛鋅礦山之一。凡口鉛鋅礦自1965年開(kāi)始建設(shè)，歷經(jīng)硫化礦電位調(diào)控浮選、快速分支浮選、新四產(chǎn)品工藝技術(shù)和選礦廢水綜合利用等多次技術(shù)改造[12]，2008年該礦山基本達(dá)到日采選鉛鋅礦石5 500 t。選礦廠磨浮車間形成三個(gè)系列，選用高堿電位調(diào)控浮選工藝流程，生產(chǎn)高鉛精礦、高鋅精礦、鉛鋅混合精礦、高硫精礦等產(chǎn)品[13]，主要生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 凡口鉛鋅礦選礦廠流程改造前主要生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)Table 1 Main statistic production quota of Fankou Lead-zincMine Concentrator before flowsheet-reformed

選礦廠改造工程主要目的，一是提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和附加值，新建選礦廠不再生產(chǎn)鉛鋅混合精礦，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2；二是提高選礦廠裝備與自動(dòng)化控制水平，新建一條日處理鉛鋅硫礦石5 000 t的磨礦浮選廠，替代三個(gè)系列的老磨礦浮選廠，實(shí)現(xiàn)減員增效。

表2 凡口鉛鋅礦選礦廠流程改造后主要設(shè)計(jì)指標(biāo)Table 2 Main design quota of Fankou Lead-zincMine Concentrator after flowsheet-reformed

1.1 主要技術(shù)改造工程與布局

主要的技術(shù)改造工程包括：改造洗礦車間，新建原礦光選智能拋廢系統(tǒng)、磨浮車間(半自磨、球磨、鉛鋅浮選)、礦泥濃縮車間、藥劑制備車間、石灰乳制備貯存車間、水處理車間，其他硫浮選、精礦濃縮過(guò)濾、尾礦輸送利用原有設(shè)施。 選礦廠總平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 凡口鉛鋅礦選礦廠總平面布置圖Fig.1 General layout of Fankou Lead-zinc Mine Concentrator

1.2 選礦自動(dòng)化設(shè)計(jì)建設(shè)內(nèi)容及目標(biāo)

凡口鉛鋅礦5 000 t/d選礦廠技術(shù)改造升級(jí)工程中選礦綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括：DCS系統(tǒng)、選礦專家系統(tǒng)、選廠信息化系統(tǒng)、選廠工業(yè)視頻系統(tǒng)，以及系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)，總體構(gòu)成詳見(jiàn)圖2。

自動(dòng)化建設(shè)目標(biāo)定位為生產(chǎn)監(jiān)控集成化、操作智能化、管理精細(xì)化，信息化系統(tǒng)要融合選廠三電一體化、管控一體化等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化流程管理。

2 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))

本工程流程內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備較多，為了保證網(wǎng)絡(luò)高速、平穩(wěn)運(yùn)行，控制系統(tǒng)采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，在磨浮車間副跨設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)中央控制室。DCS系統(tǒng)設(shè)置4套冗余主控站，并預(yù)留擴(kuò)展余地。

1) 冗余洗礦主控站。安裝在洗礦車間操作控制室，管轄洗礦、礦泥濃縮、頑石破碎、原礦倉(cāng)、原礦光選智能拋廢系統(tǒng)。

2) 冗余磨浮主控站。位于中央控制室，管轄磨礦、鉛鋅浮選、石灰乳制備、藥劑制備與添加、補(bǔ)加水系統(tǒng)。

3) 全廠電力主控站。位于中央控制室，管轄全廠8個(gè)車間配電室，負(fù)責(zé)各配電間一次主回路斷路器開(kāi)、合狀態(tài)位以及主回路、分支路能源數(shù)據(jù)(電度、功率、電流等)的采集。

4) 冗余選硫及精礦脫水主控站。安裝在選硫車間控制室，管轄選硫系統(tǒng)、精礦脫水系統(tǒng)、選礦廠回水及水處理系統(tǒng)、尾礦輸送系統(tǒng)。

2.1 DCS系統(tǒng)架構(gòu)

DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用經(jīng)典三層模式[14-15]：車間設(shè)備層、控制層、監(jiān)控層(圖3)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用兩種網(wǎng)絡(luò)形式：監(jiān)控層與控制層之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，控制層與車間設(shè)備層采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線。

1) 車間設(shè)備層。主要責(zé)任是采集數(shù)據(jù)，包括所有機(jī)電設(shè)備和在線檢測(cè)儀器儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、成套設(shè)備等。電氣與儀器儀表通過(guò)分布式I/O數(shù)據(jù)采集站將所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和過(guò)程數(shù)據(jù)都讀入到控制系統(tǒng)中。成套設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接入系統(tǒng)，I/O站位于各車間低壓配電室中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將所有數(shù)據(jù)送至控制層的主控制站。

2) 控制層。主要責(zé)任是控制和操作，實(shí)時(shí)控制和動(dòng)態(tài)計(jì)算由主控制站完成。所有來(lái)自I/O站的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)總線網(wǎng)絡(luò)連入主控制站，該站實(shí)時(shí)運(yùn)行所有關(guān)于生產(chǎn)的邏輯控制和回路控制。

3) 監(jiān)控層。以瀏覽和操作生產(chǎn)數(shù)據(jù)為主，主要由各車間操作員站組成，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和互通。監(jiān)控層采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊與C/S通訊相結(jié)合的模式。

2.2 DCS系統(tǒng)選型及配套技術(shù)參數(shù)

DCS系統(tǒng)選用西門子最新的PCS7過(guò)程控制系統(tǒng)，V8.2正版授權(quán)亞洲版。4套主控站選用了西門子最新的CPU410-5H冗余控制站。

1) 分布式I/O站?，F(xiàn)場(chǎng)控制站采用分布式I/O站通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與主控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，它的主要功能是采集現(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)，通過(guò)I/O信號(hào)接口模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量或模擬量信號(hào)傳送到主控制站，同時(shí)將主控制器發(fā)送來(lái)的控制信號(hào)送至現(xiàn)場(chǎng)。

2) 工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)采用工廠網(wǎng)與終端網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)，可以確保本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。各主控站與服務(wù)器站、工程師站、單操作站之間采用1 000 Mbps單模工業(yè)以太雙環(huán)網(wǎng)，服務(wù)器與客戶機(jī)之間采用1 000 Mbps單模工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的快速交換式工業(yè)以太網(wǎng)在物理層上采用高防護(hù)等級(jí)的光纖傳輸，網(wǎng)絡(luò)為光纖冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。工業(yè)以太網(wǎng)卡件上配有CPU，可獨(dú)立處理通信信號(hào)，為用戶提供高水平的通信方案。

3) 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)。在PCS7系統(tǒng)中，中央控制器與現(xiàn)場(chǎng)I/O站、智能DP機(jī)電設(shè)備、第三方DP成套設(shè)備等通過(guò)Profibus-DP互相進(jìn)行通訊，但粒度分析儀與品位分析儀采用了Modbus-TCP/IP總線協(xié)議。

4) 服務(wù)器、操作站。DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、工程師站和操作員站配置了西門子SIMATIC IPC547E系列工作站，可保證設(shè)備在5～40 ℃的環(huán)境溫度下連續(xù)可靠運(yùn)行。服務(wù)器可為整個(gè)控制系統(tǒng)的客戶端提供數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，報(bào)警和趨勢(shì)數(shù)據(jù)處理，支持通用的編程軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)定義、備份、文件/程序管理等。

5) 工程師站。工程師站能執(zhí)行普通操作站的所有功能。通過(guò)工程師站，可對(duì)系統(tǒng)各個(gè)級(jí)別的所有設(shè)備可進(jìn)行在線組態(tài)或重新下裝，而且不會(huì)造成干擾或影響系統(tǒng)正常運(yùn)行操作。通過(guò)配置全套工程師軟件和授權(quán)，可進(jìn)行部分程序離線加載，但對(duì)正常操作不會(huì)產(chǎn)生影響。工程師站系統(tǒng)預(yù)先配置了VB語(yǔ)言、C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言等控制模塊，以執(zhí)行高級(jí)別語(yǔ)言編寫的程序，系統(tǒng)還具備程序校驗(yàn)功能。

2.3 供電、配電動(dòng)力管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)在中控室計(jì)算機(jī)上顯示供配電一次主回路的開(kāi)/合閘狀態(tài)和主回路電力儀表的參數(shù)，而且實(shí)現(xiàn)在中控室遠(yuǎn)程控制供配電一次主回路的開(kāi)/合閘，讀取供配電能源數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭x礦廠信息化系統(tǒng)和凡口鉛鋅礦已建PVSS能源管理系統(tǒng)。

1) 高壓綜保后臺(tái)。高壓綜保后臺(tái)通訊協(xié)議采用Modbus-TCP/IP，通過(guò)通訊管理機(jī)接入DCS系統(tǒng)工廠網(wǎng)，經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)送入礦區(qū)已建PVSS能源管理系統(tǒng)和選廠信息化系統(tǒng)。

2) 低壓配電系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)各配電間一次主回路斷路器開(kāi)合狀態(tài)位檢測(cè)以及主回路、分支路能源數(shù)據(jù)的采集，設(shè)計(jì)了一套冗余控制子站無(wú)縫接入新建選廠DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)工程師站統(tǒng)一管理。

3 選礦專家系統(tǒng)

為了有效提高磨礦效率和浮選指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)智能選礦，需要建立模糊控制程序，由模糊控制器對(duì)各種信號(hào)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，并相互協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)磨礦、分級(jí)、浮選最佳效果。通過(guò)大量的調(diào)查與研究，SABC碎磨流程與鉛鋅浮選流程專家系統(tǒng)選擇引進(jìn)美卓礦機(jī)(Metso)OCS?自適應(yīng)控制專家系統(tǒng)軟件包。

3.1 軟件特征

OCS?軟件可以自動(dòng)從DCS數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取信息，并使用各種先進(jìn)的技術(shù)確定新的設(shè)定值，一般每分鐘進(jìn)行幾次，設(shè)定值會(huì)不斷力求實(shí)現(xiàn)策略目標(biāo)，該軟件可以在實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時(shí)還保持所需產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 模塊組成

OCS?軟件在一體化結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌入了對(duì)選礦設(shè)備的優(yōu)化控制具有很大價(jià)值的模塊，具體如下所述。

1) 模糊專家模塊。模糊專家模塊是一個(gè)實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)，帶有一個(gè)推理引擎，內(nèi)置明確與模糊邏輯推理和一個(gè)知識(shí)庫(kù)，為OCS?應(yīng)用軟件的核心。

2) 軟傳感器模塊。軟傳感器模塊帶有4個(gè)自適應(yīng)預(yù)測(cè)模型，該模型由自適應(yīng)動(dòng)態(tài)工藝模型組成，用戶可以使用Visual Basic開(kāi)發(fā)新的模型。

3) 優(yōu)化器模塊。優(yōu)化器模塊采用功能強(qiáng)大的約束SQP(順序二次規(guī)劃)算法。

4) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊允許使用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)抽象工藝進(jìn)行黑盒建模。

5) 圖像模塊。VisioFroth?模塊用于泡沫浮選設(shè)備，VisioRockTM模塊用于半自磨和球磨磨礦工藝。

6) AudioMill?模塊。該模塊用于對(duì)從麥克風(fēng)傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，對(duì)SAG磨機(jī)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行分析，監(jiān)控半自磨的工作狀態(tài)并對(duì)磨機(jī)速度和給料進(jìn)行調(diào)整。

3.3 配備的高級(jí)傳感器

Metso專家控制系統(tǒng)配置的高級(jí)傳感器可以根據(jù)需要選擇，但傳感器的算法集成在OCS?軟件內(nèi)，本次建設(shè)選用的傳感器包括以下幾方面。

1) 塊度成像儀。VisioRockTM模塊能夠在線檢測(cè)給料的粒級(jí)分配和其他礦石特性，半自磨的最大通過(guò)量是受到給料粒級(jí)分配影響的，通過(guò)在線檢測(cè)技術(shù)，可以使磨機(jī)始終運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)下。

2) 磨音分析儀。AudioMill模塊與傳統(tǒng)的電耳相比能產(chǎn)生更多的有用信息，可以直接檢測(cè)破碎力度的聲音分析技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在提早發(fā)現(xiàn)磨機(jī)過(guò)載和欠載方面作用明顯。

3) 泡沫成像分析儀。VisioFrothTM模塊的作用是確保浮選槽內(nèi)泡沫的產(chǎn)生量和移動(dòng)速度處于合理的范圍。

3.4 磨礦專家系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)

通過(guò)參數(shù)智能決策、優(yōu)化磨礦條件，在保證磨礦產(chǎn)品產(chǎn)量和細(xì)度的雙重條件下，提高原礦處理量3%。

3.5 浮選專家系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)

通過(guò)參數(shù)智能決策、優(yōu)化浮選條件，在處理原礦5 000 t/d和磨礦產(chǎn)品細(xì)度的條件下，提高鉛精礦中鉛回收率0.1%～0.5%、鋅精礦中鋅回收率0.1%～0.5%。

4 選礦廠信息化系統(tǒng)

選礦廠信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以自動(dòng)化系統(tǒng)建立的控制主干網(wǎng)、視頻信息主干網(wǎng)、現(xiàn)有企業(yè)局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)建立，相互可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，既能實(shí)現(xiàn)選廠管控一體化，又能實(shí)現(xiàn)信息綜合集成，為建立廠級(jí)的生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

MES系統(tǒng)涵蓋凡口鉛鋅礦選廠生產(chǎn)的新建與利用原有的各車間、工序，全面實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到統(tǒng)計(jì)分析的生產(chǎn)管理，深度融合信息化與自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)“數(shù)據(jù)采集-跟蹤分析-綜合診斷-決策支持”數(shù)據(jù)鏈，提高生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)效率，輔助經(jīng)營(yíng)決策。

4.1 MES業(yè)務(wù)功能

MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)只限于選礦廠生產(chǎn)管理范疇，包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)能源管理、生產(chǎn)設(shè)備管理、生產(chǎn)工藝管理、生產(chǎn)指標(biāo)管理。

4.2 MES系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)

MES系統(tǒng)劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)、業(yè)務(wù)功能系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信接口三大部分。

4.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)基本參數(shù)

1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。MES系統(tǒng)設(shè)置二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：車間監(jiān)控層為接入層，所有生產(chǎn)車間級(jí)控制系統(tǒng)均為接入層，實(shí)現(xiàn)車間級(jí)監(jiān)控層數(shù)據(jù)信息傳輸功能，并通過(guò)光纜與第二層——核心層連接。核心層交換機(jī)第一路連接到MES系統(tǒng)的五臺(tái)服務(wù)器；第二路通過(guò)防火墻與接入層連接，為生產(chǎn)車間級(jí)控制系統(tǒng)所用；第三路通過(guò)防火墻連接到選礦廠辦公樓計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2) 硬件平臺(tái)。MES系統(tǒng)硬件包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用/WEB服務(wù)器、工程師站、調(diào)度管理操作站、工業(yè)交換機(jī)等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器：系統(tǒng)配置2臺(tái)服務(wù)器，主要用于完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)服務(wù)器安裝數(shù)據(jù)采集SCADA軟件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件；系統(tǒng)軟件通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)接收現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，并能將這些數(shù)據(jù)壓縮后存儲(chǔ)到服務(wù)器中。生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)服務(wù)器：系統(tǒng)配置2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)通訊，主要用于歷史數(shù)據(jù)的歸檔和存儲(chǔ)、部分重要工藝數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)、能源管理過(guò)程信息數(shù)據(jù)的存貯，為MES系統(tǒng)提供全面、重要的能源分析基礎(chǔ)。工程師站：系統(tǒng)配置1臺(tái)工程師站，完成MES信息化系統(tǒng)的管理和程序修改擴(kuò)展等編輯工作。通過(guò)工程師站可以使系統(tǒng)維護(hù)人員能夠在調(diào)度中心對(duì)整個(gè)MES系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟硬件進(jìn)行配置和異常處理。理操作站：系統(tǒng)配置3臺(tái)管理操作站用于操作管理人員完成整個(gè)生產(chǎn)的調(diào)度和指揮，包括生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控，調(diào)度管理、能源管理及其他綜合管理等崗位操作站。

4.4 MES系統(tǒng)對(duì)外接口

1) MES系統(tǒng)與高壓綜保后臺(tái)的接口。采用Modbus-TCP/IP通訊協(xié)議，通過(guò)DCS系統(tǒng)工廠網(wǎng)讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。

2) MES系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的通訊接口。選礦廠DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)OPC通訊，自動(dòng)存儲(chǔ)到MES系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3) MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)(企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng))的接口。選礦廠MES系統(tǒng)中考慮了與凡口鉛鋅礦、中金嶺南集團(tuán)公司信息化系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。

5 工業(yè)視頻系統(tǒng)

結(jié)合選礦廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套工業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)和一套液晶拼接屏顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要崗位、重點(diǎn)設(shè)備及選廠安防區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

5.1 工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，在廠房范圍內(nèi)設(shè)置60個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)。系統(tǒng)由前端視頻采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、解碼設(shè)備、管理控制設(shè)備、監(jiān)控平臺(tái)軟件、LCD拼接大屏幕顯示設(shè)備等組成。

中央控制室設(shè)置視頻服務(wù)器、解碼功能一體圖像處理器，車間操作室設(shè)置視頻客戶端，實(shí)現(xiàn)播放控制、回放管理、字幕疊加、畫面輪切、錄像存儲(chǔ)、錄像備份、時(shí)鐘同步、用戶管理、語(yǔ)音對(duì)講、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)等管理控制功能。

5.2 LCD液晶拼接屏顯示系統(tǒng)

在中央控制室設(shè)計(jì)兩套55寸LCD液晶拼接屏顯示系統(tǒng)和一套LED雙基色顯示屏。工業(yè)視頻系組成及功能分區(qū)如圖4所示。

圖4 工業(yè)視頻系統(tǒng)組成及功能分區(qū)圖Fig.4 Composition and function division ofindustrial video system

LCD液晶拼接屏兩套，一套拼接規(guī)模為3(行)×4(列)，另一套拼接規(guī)模為3(行)×8(列)，兩套拼接屏合并安裝。建成后的中央控制室效果圖如圖5所示。

圖5 中央控制室現(xiàn)場(chǎng)照Fig.5 Photos of automatic central control center

6 選礦廠關(guān)鍵參數(shù)在線檢測(cè)儀器儀表

1) 原礦計(jì)量。不僅在半自磨機(jī)的給料膠帶上安裝了進(jìn)口電子皮帶秤，對(duì)磨礦給料進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量；還在磨礦產(chǎn)品的排料管上安裝了微波密度計(jì)U-ICC2.45、聲吶流量計(jì)SONARtra VF-100，對(duì)浮選的給料進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量，二者形成比較，通過(guò)計(jì)算機(jī)機(jī)智能修正。

2) 產(chǎn)品粒度。主要檢測(cè)原礦磨礦產(chǎn)品粒度、鉛粗精礦再磨產(chǎn)品粒度、鋅粗精礦再磨產(chǎn)品粒度，選用了奧圖泰(Autotec)粒度分析儀PSI300I。

3) 產(chǎn)品品位。對(duì)原礦、精礦、鉛粗精礦、鋅粗精礦、鉛尾礦、鋅尾礦設(shè)計(jì)了在線品位檢測(cè)，選用了奧圖泰品位分析儀6XSL，及其配套的縮分、取樣器。

4) 浮選藥劑的添加與計(jì)量。選用了的智能型計(jì)算機(jī)程控給藥機(jī)PLC-III-48/4，完全實(shí)現(xiàn)了浮選藥劑的全自動(dòng)添加與計(jì)量。

7 選礦廠自動(dòng)化實(shí)施效果

1) 凡口鉛鋅礦選礦廠通過(guò)技術(shù)升級(jí)改造工程，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備大型化、工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)指令一鍵式分段自動(dòng)啟/停，生產(chǎn)人員從現(xiàn)有的478人減少至220人。

2) 選礦廠生產(chǎn)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化計(jì)算，自動(dòng)生成單日、月累、年累生產(chǎn)報(bào)表，并根據(jù)授權(quán)自動(dòng)向各層級(jí)管理者報(bào)送生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)管理與遠(yuǎn)程報(bào)送。

3) 信息化系統(tǒng)方便選礦廠生產(chǎn)日常事務(wù)管理，如生產(chǎn)計(jì)劃的編制，設(shè)備的維修與備品備件的計(jì)劃，材料的申請(qǐng)、審批等流程手續(xù)全部采用網(wǎng)上流程，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化辦公，并大幅度節(jié)省了時(shí)間。

4) 通過(guò)本次技術(shù)改造升級(jí)工程，產(chǎn)品的附加值和勞動(dòng)生產(chǎn)率均大幅度提高，達(dá)產(chǎn)年平均可增加營(yíng)業(yè)收入為7 970萬(wàn)元，凈利潤(rùn)5 385萬(wàn)元，稅后增量投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率16.40%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。