DCS智能控制系統(tǒng)在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用

張宇

摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢，其中DCS智能控制系統(tǒng)技術(shù)也有了較好的發(fā)展，已被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，能降低成本、優(yōu)化控制系統(tǒng)、提高工作的自動化效率。本文首先概述了DCS智能控制系統(tǒng)，然后分析了DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦井生產(chǎn)中的特點，提出了DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中的具體途徑，最后描述了應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：DCS智能控制系統(tǒng) 礦山生產(chǎn) 應(yīng)用

中圖分類號：TP20 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）08-0189-02

在現(xiàn)代社會，“數(shù)字化”和“智能化”已經(jīng)成為重要的標(biāo)志，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，采礦設(shè)備的應(yīng)用也逐漸向自動化和智能化的方向發(fā)展，其中最重要的就是將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，這也是近些年來新興的生產(chǎn)領(lǐng)域之一。將DCS智能控制技術(shù)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，可實現(xiàn)從原材料到成品整個生產(chǎn)過程的智能化控制和自動化控制。在應(yīng)用常規(guī)儀表分散控制和計算機集中控制過程中，存在較多問題，對應(yīng)用效果非常不利。具體而言，其存在明顯的功能（功能單一）和性能缺陷（人機聯(lián)系差、危險性高）。為了彌補這方面的缺陷，出現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)勢顯著，是提高礦山生產(chǎn)設(shè)備的智能化水平的有效配置。[1]

一、關(guān)于DCS智能控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容

DCS智能控制系統(tǒng)是由多臺計算機分別控制生產(chǎn)過程中的控制回路，但是其又能進行集中的獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中各回路的控制是采用微機處理來實現(xiàn)的，而各回路和上下級之間的控制是通過高速數(shù)據(jù)通道進行信息交換，DCS智能控制系統(tǒng)具有直接獲取數(shù)據(jù)、控制人機交互、監(jiān)控以及管理等功能。在實際應(yīng)用過程中，按照地區(qū)將微機處理機安裝在測量裝置的附近和控制執(zhí)行機構(gòu)的附近，這樣就能將控制功能盡可能地分散，而管理功能則相對集中，這種進行分散化的控制方式能夠改善系統(tǒng)控制的不可靠性，不會出現(xiàn)因為計算機故障而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的控制管理發(fā)生障礙。當(dāng)系統(tǒng)中的管理控制出現(xiàn)問題的時候，控制回路仍然能夠獨立地進行各回路的控制，當(dāng)某個回路發(fā)生故障的時候也不會影響到整個系統(tǒng)的控制管理。[2]DCS智能控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計算機多級控制系統(tǒng)相比，其在結(jié)構(gòu)上更加靈活，布局也更為合理且投入的資金成本低。

二、DCS智能控制系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)勢

以某礦山企業(yè)為例，該公司在50萬噸石灰石生產(chǎn)線工程中，從原料到成品工藝生產(chǎn)過程中，均采用了DCS控制系統(tǒng)。本工程使用的控制系統(tǒng)在技術(shù)上占據(jù)優(yōu)勢，在工程環(huán)境中，其運行長期穩(wěn)定，并具有各種抗干擾能力，維護簡便。本次工程運用此系統(tǒng)的結(jié)果令人滿意。由此可見，在礦井生產(chǎn)中，DCS智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢非常顯著，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（一）在可靠性方面，DCS智能控制系統(tǒng)的可靠性較高

這主要得易于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由于系統(tǒng)的控制功能被分散，因而極大地避免了因容錯設(shè)計而造成的其他功能喪失狀況出現(xiàn)。另外，系統(tǒng)涉及的計算機眾多，而分配的任務(wù)也具有專項性，因而每臺計算機在實現(xiàn)目標(biāo)功能時，擁有特定結(jié)構(gòu)和特定軟件，如此便能夠增強每臺計算機的可靠性。

（二）在靈活性方面，DCS智能控制系統(tǒng)的靈活性較好

在不同流程應(yīng)用對象的前提條件下，軟件和硬件實現(xiàn)了組態(tài)，這對控制算法庫非常有利。同時，之后以圖形庫中的調(diào)用方式組成所需監(jiān)控和報警畫面，便于應(yīng)用。

（三）在開放性需求方面，DCS智能控制系統(tǒng)的開放性較好

局域網(wǎng)連接的方式使得開放式標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化的設(shè)計發(fā)揮了最大的效用。而一旦系統(tǒng)功能被改變或擴充，這種連接方式可以更好地保存計算機運行的正常狀態(tài)。[3]

三、DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中的具體途徑

（一）方案設(shè)計

傳統(tǒng)的礦井生產(chǎn)控制器在進行設(shè)置前，首先要充分了解到礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的實際情況，然后根據(jù)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中的實際生產(chǎn)設(shè)備情況進行控制模型的設(shè)計。但是，其忽略了應(yīng)用期間眾多的不確定性因素，因此，對礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計是一件非常復(fù)雜的事情，在這種情況下將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，可以利用該系統(tǒng)中的函數(shù)近似技術(shù)，將自動化控制參數(shù)進行相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，利用DCS智能控制系統(tǒng)技術(shù)中的模擬器系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計需求。

（二）優(yōu)化設(shè)計

充分結(jié)合DCS智能控制系統(tǒng)的先進理論技術(shù)和實踐經(jīng)驗將其應(yīng)用于礦井生產(chǎn)控制中。傳統(tǒng)的礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)，已經(jīng)顯現(xiàn)出諸多的缺陷。其最為致命的缺陷是控制系統(tǒng)的設(shè)計方面，由于其采用結(jié)合實際的控制經(jīng)驗來實施系統(tǒng)設(shè)計，因而故障頻頻出現(xiàn)。由此可見，礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)在設(shè)計方法上還應(yīng)該多加注意。根據(jù)現(xiàn)實應(yīng)用要求，針對礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計，更應(yīng)該增加一些理論支持，進而避免實際運行過程中的故障，確保系統(tǒng)正常運行。而將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，能有效避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的問題，優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計，且將先進的計算機技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)中，能夠有效縮短產(chǎn)品生產(chǎn)時間，提高工作效率，提高控制效率。[4]

現(xiàn)階段DCS智能控制系統(tǒng)中，應(yīng)用了兩項較為先進的技術(shù)，一個是遺傳算法技術(shù)，另一個是專家系統(tǒng)技術(shù)。在DCS智能控制系統(tǒng)中，之所以會應(yīng)用遺傳算法技術(shù)，是因為其特有的優(yōu)勢。該技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)計，讓礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對象更加適用。這能提升礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的整體應(yīng)用效果，使其全局控制能力增強。同時，在檢索和控制相關(guān)問題方面，也頗有助益。在DCS智能控制系統(tǒng)中，應(yīng)用另外一項技術(shù)，即專家系統(tǒng)技術(shù)。其主要目的是更好地進行優(yōu)化設(shè)計，使得系統(tǒng)更加貼合實際情況。該技術(shù)手段中涵蓋了眾多專家的相關(guān)意見，從中選擇應(yīng)用，可防止礦井生產(chǎn)應(yīng)用DCS智能控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

（三）故障診斷

一般情況下，談及礦井的生產(chǎn)，必然會提到礦井的生產(chǎn)設(shè)備。而關(guān)于礦井的生產(chǎn)設(shè)備，難免會出現(xiàn)不同程度的問題。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些問題具有一致性，即具有非線性的特點。而規(guī)避礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)這方面的問題，還是存在一定困難的。因此，在礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)中引入DCS智能控制系統(tǒng)技術(shù)，能夠提高礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的檢索效率，進而解決生產(chǎn)設(shè)備的故障問題。同時，綜合DCS智能控制系統(tǒng)的各個優(yōu)勢，能夠更加有效地對這些故障設(shè)備進行處理，提高礦井設(shè)備故障的診斷率。

（四）智能控制

目前，將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，是未來科技發(fā)展的主要領(lǐng)域。一般對DCS智能控制系統(tǒng)的引入，主要是將該系統(tǒng)中的模糊算法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)引入到礦井生產(chǎn)控制過程中。將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，主要也是進行四個層面的應(yīng)用：對礦井生產(chǎn)設(shè)備之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析；實時監(jiān)督礦井生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)；有效確保礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)運行；針對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的故障，詳盡地記錄并分析產(chǎn)生的根本原因。[5]

四、應(yīng)用效果

自DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)以來，有效實現(xiàn)了礦山生產(chǎn)的自動化控制目標(biāo)。通過對重點設(shè)備數(shù)據(jù)的采集與傳輸，方便了操作人員對設(shè)備的監(jiān)視，幫助其實時掌握設(shè)備運行情況，對于出現(xiàn)異常的設(shè)備也能夠及時發(fā)現(xiàn)并作出相應(yīng)處理，保障了整個系統(tǒng)的安全運行。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS智能控制系統(tǒng)技術(shù)有了較好發(fā)展，已被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。將DCS智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中，具有高可靠性、靈活性、開放性、協(xié)調(diào)性、易于維護以及功能齊全等特點，滿足了礦山企業(yè)的生產(chǎn)需求，降低了生產(chǎn)成本，優(yōu)化了控制系統(tǒng)，提高了工作的自動化效率。希望通過本文的研究，能夠幫助礦山生產(chǎn)行業(yè)推進DCS智能控制系統(tǒng)的引進和應(yīng)用。

參考文獻：

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

[2]高麗梅.關(guān)于DCS智能控制系統(tǒng)用于礦山生產(chǎn)的探索[J].科技風(fēng)，2015（2）：34.

[3]杜永生.試論DCS控制系統(tǒng)在煤化工企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及維護[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（8）：8-9.

[4]張?zhí)m臣，王鳳鳴，劉鳳超，白鵬，張立強.DCS控制系統(tǒng)在黃金礦山危險化學(xué)品使用中的應(yīng)用[J].黃金，2015（6）：45-48.

[5]申春強.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā)，2016（8）：116-118.

責(zé)任編輯：楊國棟