王 槐，盧致明，李鎮(zhèn)宏，郭安然

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

近年以來(lái)，金屬價(jià)格持續(xù)走低，這對(duì)過(guò)度依賴市場(chǎng)價(jià)格而生存的礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是舉步維艱，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)較大的挑戰(zhàn)；如何擊碎困難化解壓力，變挑戰(zhàn)為機(jī)遇，順利完成礦山企業(yè)的各項(xiàng)選礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)任務(wù)，成為了每一位礦山人需要去思考、去解決的實(shí)際問(wèn)題。充分發(fā)揮、挖掘公司專業(yè)技術(shù)人員的創(chuàng)造潛力，堅(jiān)持自主創(chuàng)新與學(xué)習(xí)運(yùn)用相集合的發(fā)展之路；隨著新技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，DCS集散控制系統(tǒng)充分應(yīng)用到選礦工藝系統(tǒng)中勢(shì)在必行，不僅有效的提高設(shè)備運(yùn)行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少過(guò)粉碎，提高易選合格粒級(jí)含量，穩(wěn)定提高選礦指標(biāo)，而且降低生產(chǎn)成本，為公司選礦技術(shù)的發(fā)展添磚加瓦，為順利完成公司下達(dá)的各項(xiàng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)任務(wù)指標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 DCS系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

根據(jù)選礦廠一直以來(lái)采用看、摸來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)操作，流程整體穩(wěn)定性較差、調(diào)節(jié)速度慢、調(diào)節(jié)效果不明顯、過(guò)于依賴經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，結(jié)合某選礦廠DCS集散控制系統(tǒng)應(yīng)用嘗到的甜頭，加之DCS集散控制系統(tǒng)技術(shù)使用、操作、維護(hù)逐漸成熟的實(shí)際，某選礦廠于2017年6月開(kāi)始在破碎、磨礦、浮選、尾礦庫(kù)及回水區(qū)域推廣應(yīng)用，并于2017年12月完成安裝并調(diào)試[1]。結(jié)合DCS集散控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)和管理進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，通過(guò)中控室對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)、監(jiān)測(cè)、控制和關(guān)閉進(jìn)行操作，中央控制室設(shè)置主工程師站一臺(tái)，應(yīng)用站一臺(tái)（OPC、歷史、WEB），大屏幕操作站一臺(tái)、三臺(tái)操作員分別控制全廠的四個(gè)區(qū)域的動(dòng)態(tài)圖表、報(bào)警、趨勢(shì)、數(shù)據(jù)和報(bào)告。

整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)以100MB以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)（LAN），系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)是冗余的控制網(wǎng)絡(luò)，在系統(tǒng)中控制網(wǎng)絡(luò)采用的設(shè)備包括交換機(jī)、以太網(wǎng)線及光纜；DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)考慮到網(wǎng)絡(luò)的可用性，采用冗余的方式，并建立兩條完全獨(dú)立的控制網(wǎng)絡(luò)，即主、副控制網(wǎng)絡(luò)；主、副控制網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、以太網(wǎng)線及工作站和控制器的網(wǎng)絡(luò)接口完全獨(dú)立，每個(gè)DeltaV控制器都有主副2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，在采用冗余控制器的配置時(shí)，每對(duì)控制器會(huì)有2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口連接到主交換機(jī)上，另2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口連接到副交換機(jī)上；DeltaV系統(tǒng)的工作站都配有3塊以上的網(wǎng)卡，其中2塊用于建立控制網(wǎng)絡(luò)，另1塊用于備用或連接其它系統(tǒng)如工廠網(wǎng)絡(luò)等。DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP的通訊協(xié)議，系統(tǒng)自動(dòng)分配各節(jié)點(diǎn)的IP地址，每套DeltaV系統(tǒng)可支持最多120個(gè)節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)選礦廠生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合DCS集散控制系統(tǒng)層級(jí)情況，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，控制層，信息管理層，見(jiàn)圖1。

圖1 DeltaV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要責(zé)任是數(shù)據(jù)采集和接收控制信號(hào)，包括所有生產(chǎn)設(shè)備和在線檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)采集和接收等。通過(guò)IO模塊將所有設(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)中同時(shí)將控制信號(hào)發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。IO站均通過(guò)光纖或者高速以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)[2]。

（2）控制層：主要責(zé)任是運(yùn)算和控制，由控制器完成。所有來(lái)自IO模塊的數(shù)據(jù)送入控制器，實(shí)時(shí)的運(yùn)行所有關(guān)于生產(chǎn)的邏輯控制和回路控制，質(zhì)量平衡計(jì)算、金屬平衡計(jì)算、生產(chǎn)產(chǎn)率計(jì)算等工作，從而保證操作人員可以及時(shí)的調(diào)整控制設(shè)備啟停、生產(chǎn)異常處理、工藝參數(shù)目標(biāo)值設(shè)定等工作。控制器通過(guò)光纖或以太網(wǎng)直接和中控室的服務(wù)器、工程師站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和互通。

①工程師站承擔(dān)系統(tǒng)硬件組態(tài)、編程、調(diào)試和維護(hù)的功能。②操作員站承擔(dān)操作任務(wù)，供操作人員進(jìn)行監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程和操作。③歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、報(bào)表開(kāi)發(fā)(根據(jù)工藝、設(shè)備、生產(chǎn)管理的需求不同進(jìn)行報(bào)表定制)、報(bào)表自動(dòng)生成等功能的，它將這些報(bào)表根據(jù)權(quán)限可以在操作員站上顯示打印，也可以通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)布到礦內(nèi)制定工作站上。④WEB服務(wù)器用于將現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)流程畫面和數(shù)據(jù)發(fā)布到礦局域網(wǎng)上，使廠級(jí)和礦級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)快捷的了解現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況。

（3）信息管理層：DCS集散控制系統(tǒng)具備OPC接口，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳到工廠信息網(wǎng)或ERP系統(tǒng)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及安排生產(chǎn)計(jì)劃。

2 應(yīng)用成果

通過(guò)DCS集散控制系統(tǒng)在選礦廠的推廣應(yīng)用，設(shè)備設(shè)施實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)溫度、電流、頻率、功率等的監(jiān)控，有效的降低了故障停機(jī)的概率；對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，使操作者在設(shè)備設(shè)施開(kāi)機(jī)的過(guò)程中能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行情況，降低了設(shè)備故障率，大大提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率[3]。同時(shí)對(duì)選礦廠關(guān)鍵設(shè)備磨機(jī)功率的計(jì)算能夠讓操作人員對(duì)磨機(jī)內(nèi)部物料配置情況得到一定的認(rèn)識(shí)，給操作人員帶來(lái)了極大的好處，通過(guò)公式的計(jì)算，讓磨礦系統(tǒng)在給礦上大大的提高了處理量，減少了操作人員現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)使加入磨機(jī)的鋼球充分得于利用，節(jié)約了生產(chǎn)成本；通過(guò)濃度計(jì)反饋回來(lái)的濃度值，使操作工不在憑借以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)加減補(bǔ)加水，使磨礦的工藝系統(tǒng)更加穩(wěn)定，同時(shí)也節(jié)約選礦廠的用水量[4]。

依托這一系列新技術(shù)的使用，某選礦廠磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率得到大幅度提升，運(yùn)轉(zhuǎn)率提升2.685個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)磨機(jī)臺(tái)效較提升了3.26t/h，見(jiàn)表1。

表1 某選礦廠2017-2019年停機(jī)時(shí)間及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了以往生產(chǎn)操作靠摸、看對(duì)各作業(yè)環(huán)節(jié)帶來(lái)的指標(biāo)波動(dòng)，主要表現(xiàn)在磨礦工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定上，同時(shí)提升了設(shè)備效率與工藝流程的匹配性，減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少過(guò)粉碎，穩(wěn)定提高選礦指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本，最終達(dá)到增產(chǎn)、增效、穩(wěn)定指標(biāo)的效果，見(jiàn)表2。

表2 濃粒度合格率對(duì)比表

3 結(jié)論

DCS集散控制系統(tǒng)在選礦廠的應(yīng)用，增強(qiáng)了員工特別是專業(yè)技術(shù)人員堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新道路的信心，進(jìn)一步堅(jiān)強(qiáng)了企業(yè)的科技創(chuàng)新能力，解決了以往看、摸來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)操作，流程整體穩(wěn)定性較差、調(diào)節(jié)速度慢、效果不明顯、過(guò)于依賴經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，不僅降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且確保工藝系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行，有效的提升員工的工作滿意度，同時(shí)減少了選礦廠生產(chǎn)運(yùn)維成本。