DCS智能控制系統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變電所，通過CRT集中監視管理，達到生產工藝穩定運行的目的。在中央控制室設置DCS主站，遠程控制站通過Profilbus光纖網連接，系統主機設備，操作站設置在中央控制室，根據生產控制要求設置工程師站與現場控制站。實現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;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

隨著無線衛星通信技術的飛速發展，采礦設備向大型化方向發展，采礦設備在開發應用方面逐步自動化進程。DCS控制系統能實現有效的控制，裝置克服了常規儀表功能單一的缺點，實現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環網結構連接，通過CRT集中監視管理，掌握生產工藝的進程，根據生產流程在中央控制室設DCS主站，遠程控制站通過Profilbus光纖網聯接，系統主機設備、操作站設置在中央控制室，根據管理要求設置操作站與現場控制站。

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

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

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

現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、設備間的聯鎖等。操作人員通過CRT完成邏輯的監控操作、生產過程參數的顯示、報警等控制。網絡系統完成各操作人員工作站、控制系統計算機雙向數據通信等。

2 DCS智能控制系統用于礦山生產的優勢

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

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的劣勢，引進DCS智能控制系統，提升礦井生產領域的勞動生產效率，將DCS智能控制系統應用于礦井生產領域成為未來發展的趨勢，通過DCS智能控制系統技術模擬人腦思維，提升礦井生產系統的智能化水平。

傳統的礦井生產控制器設置中，需了解控制系統實際情況，進行控制模型的設計。隨著礦井生產系統的變化，會出現一些不確定性因素，影響礦井生產控制系統功能的發揮。傳統的礦井生產控制系統設計十分復雜，而將DCS智能控制系統技術應用于礦井生產控制中，將自動化控制參數擬合成相應的數學模型，有效降低了礦井生產控制系統的設計難度。

DCS智能控制系統技術的應用，相比于傳統礦井生產控制系統，易于操作，可對礦井生產系統中的各種參數進行調整優化，對新型數據信息處理能力更優越。傳統礦井生產系統根據礦井生產設備確定，應用DCS智能控制系統技術的礦井生產系統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場用電設備的順序啟停，主機設備自身的連鎖，現場控制箱轉換開關SA打到中控位置，觸點13、15吸合，現場發送DI信號表示已經上電，如由DCS系統發出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，表示用電設備已經在現場運行。

DCS系統對設備進行控制有集中優先與機旁優先兩種模式。DCS系統控制每臺設備在機房有按鈕盒，帶有統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，操作員根據工藝流程設備狀態，對電動機組進行開停控制。運行故障等狀態可在控制室工作站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，按鈕盒統一配有急停開關，旋轉開關在機旁控制狀態下，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皮帶篩分，將小于6 mm的廢棄料經提升機運轉排出，大塊石灰石喂入鄂式破碎機，通過2號皮帶機送至中轉站，系統間設備有連鎖關系。

石灰石半成品經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，破碎后經返回料皮帶運送至5號皮帶，40～70 mm的石灰石成品經中轉皮帶進入成品倉，上層篩孔為25 mm，上層25～40 mm物料經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。

此控制系統運行穩定，能實現自動控制、數據傳輸。通過對重點設備的電流反饋監視，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。

5 DCS智能控制系統在礦山生產中的應用

5.1 DCS智能控制系統用于礦山生產的途徑

DCS智能控制系統技術用于礦井生產控制中，可充分結合先進的理論技術，傳統礦井生產控制中，主要結合工作經驗進行控制系統設計，往往會出現一些難以解決的故障。DCS智能控制系統技術的應用，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智能控制系統技術主要應用遺傳算法技術，通過應用遺傳算法優化系統結構對象，保證礦井生產控制系統具備更好的全局控制能力，對礦井生產控制系統進行優化設計，提升系統應用水平。

礦井生產設備出現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中引進DCS智能控制系統技術，有效提升系統的檢索效率。

通過對DCS智能控制系統技術的專家系統、神經網絡結構的應用，有效地確定礦井生產設備出現的故障區域，提升設備的故障診斷效率。

礦井生產控制中引進DCS智能控制系統技術成為未來發展趨勢，礦井生產控制中引進DCS智能控制系統技術集中于模糊算法。在神經網絡結構的引進方面，DCS智能控制系統技術的主要應用層面集中于對礦井生產設備中的數據參數分析，對控制系統的有效管理，對礦井生產設備的運行狀態實時監管，對礦井生產系統故障進行及時記錄與分析。

5.2 尾礦充填DCS系統創建

根據選礦廠的特點，開發滿足要求的DCS控制系統，在主廠房主控室實現現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據歸檔。控制系統采用遠程IO，設置獨立的S7-300控制站，用于實現數據處理與回路控制等功能。DCS控制系統采用兩層網絡，控制站與遠程IO站間采用Profilbus-DP總線網絡進行數據通信，控制系統提供以太網總線通信接口，監控層采用以太網，監控計算機間采用以太網進行數據通信。控制室可實現流程數據控制、畫面瀏覽、報警記錄等功能。

自動控制系統具備遠程自動控制方式、就地控制方式，根據系統工藝要求提供運行時必要的聯鎖。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，選擇設備組成作業流程，根據工藝要求實現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

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

參 考 文 獻

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

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

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

[責任編輯：陳澤琦]