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，金屬價格持續(xù)走低，這對過度依賴市場價格而生存的礦山企業(yè)來說，無疑是舉步維艱，生產(chǎn)經(jīng)營帶來較大的挑戰(zhàn)；如何擊碎困難化解壓力，變挑戰(zhàn)為機遇，順利完成礦山企業(yè)的各項選礦生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)，成為了每一位礦山人需要去思考、去解決的實際問題。充分發(fā)揮、挖掘公司專業(yè)技術(shù)人員的創(chuàng)造潛力，堅持自主創(chuàng)新與學(xué)習(xí)運用相集合的發(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)中勢在必行，不僅有效的提高設(shè)備運行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少過粉碎，提高易選合格粒級含量，穩(wěn)定提高選礦指標，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的各項生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)指標打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 DCS系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

根據(jù)選礦廠一直以來采用看、摸來指導(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、過于依賴經(jīng)驗等問題，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、維護逐漸成熟的實際，某選礦廠于2017年6月開始在破碎、磨礦、浮選、尾礦庫及回水區(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)對生產(chǎn)和管理進行一體化的設(shè)計，通過中控室對設(shè)備的啟動、監(jiān)測、控制和關(guān)閉進行操作，中央控制室設(shè)置主工程師站一臺，應(yīng)用站一臺（OPC、歷史、WEB），大屏幕操作站一臺、三臺操作員分別控制全廠的四個區(qū)域的動態(tài)圖表、報警、趨勢、數(shù)據(jù)和報告。

整個控制網(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、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、以太網(wǎng)線及工作站和控制器的網(wǎng)絡(luò)接口完全獨立，每個DeltaV控制器都有主副2個網(wǎng)絡(luò)接口，在采用冗余控制器的配置時，每對控制器會有2個網(wǎng)絡(luò)接口連接到主交換機上，另2個網(wǎng)絡(luò)接口連接到副交換機上；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)自動分配各節(jié)點的IP地址，每套DeltaV系統(tǒng)可支持最多120個節(jié)點。

根據(jù)選礦廠生產(chǎn)實際，結(jié)合DCS集散控制系統(tǒng)層級情況，即現(xiàn)場設(shè)備層，控制層，信息管理層，見圖1。

圖1 DeltaV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）現(xiàn)場設(shè)備層：主要責(zé)任是數(shù)據(jù)采集和接收控制信號，包括所有生產(chǎn)設(shè)備和在線檢測儀表、執(zhí)行機構(gòu)的信號采集和接收等。通過IO模塊將所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)都讀入到控制系統(tǒng)中同時將控制信號發(fā)送給現(xiàn)場設(shè)備。IO站均通過光纖或者高速以太網(wǎng)實現(xiàn)點對點結(jié)構(gòu)[2]。

（2）控制層：主要責(zé)任是運算和控制，由控制器完成。所有來自IO模塊的數(shù)據(jù)送入控制器，實時的運行所有關(guān)于生產(chǎn)的邏輯控制和回路控制，質(zhì)量平衡計算、金屬平衡計算、生產(chǎn)產(chǎn)率計算等工作，從而保證操作人員可以及時的調(diào)整控制設(shè)備啟停、生產(chǎn)異常處理、工藝參數(shù)目標值設(shè)定等工作?？刂破魍ㄟ^光纖或以太網(wǎng)直接和中控室的服務(wù)器、工程師站進行數(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)試和維護的功能。②操作員站承擔(dān)操作任務(wù)，供操作人員進行監(jiān)控生產(chǎn)過程和操作。③歷史數(shù)據(jù)庫是用來存儲數(shù)據(jù)和進行數(shù)據(jù)處理、報表開發(fā)(根據(jù)工藝、設(shè)備、生產(chǎn)管理的需求不同進行報表定制)、報表自動生成等功能的，它將這些報表根據(jù)權(quán)限可以在操作員站上顯示打印，也可以通過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，使廠級和礦級領(lǐng)導(dǎo)及時快捷的了解現(xiàn)場的生產(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)，便于進行數(shù)據(jù)分析以及安排生產(chǎn)計劃。

2 應(yīng)用成果

通過DCS集散控制系統(tǒng)在選礦廠的推廣應(yīng)用，設(shè)備設(shè)施實現(xiàn)了實時監(jiān)控，對溫度、電流、頻率、功率等的監(jiān)控，有效的降低了故障停機的概率；對關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，使操作者在設(shè)備設(shè)施開機的過程中能夠及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行情況，降低了設(shè)備故障率，大大提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率[3]。同時對選礦廠關(guān)鍵設(shè)備磨機功率的計算能夠讓操作人員對磨機內(nèi)部物料配置情況得到一定的認識，給操作人員帶來了極大的好處，通過公式的計算，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)場勞動強度，同時使加入磨機的鋼球充分得于利用，節(jié)約了生產(chǎn)成本；通過濃度計反饋回來的濃度值，使操作工不在憑借以往的經(jīng)驗來加減補加水，使磨礦的工藝系統(tǒng)更加穩(wěn)定，同時也節(jié)約選礦廠的用水量[4]。

依托這一系列新技術(shù)的使用，某選礦廠磨機運轉(zhuǎn)率得到大幅度提升，運轉(zhuǎn)率提升2.685個百分點，同時磨機臺效較提升了3.26t/h，見表1。

表1 某選礦廠2017-2019年停機時間及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

通過DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了以往生產(chǎn)操作靠摸、看對各作業(yè)環(huán)節(jié)帶來的指標波動，主要表現(xiàn)在磨礦工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定上，同時提升了設(shè)備效率與工藝流程的匹配性，減少操作人員的勞動強度，提高設(shè)備運行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少過粉碎，穩(wěn)定提高選礦指標，降低生產(chǎn)成本，最終達到增產(chǎn)、增效、穩(wěn)定指標的效果，見表2。

表2 濃粒度合格率對比表

3 結(jié)論

DCS集散控制系統(tǒng)在選礦廠的應(yīng)用，增強了員工特別是專業(yè)技術(shù)人員堅持技術(shù)創(chuàng)新道路的信心，進一步堅強了企業(yè)的科技創(chuàng)新能力，解決了以往看、摸來指導(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、過于依賴經(jīng)驗等問題，不僅降低了操作人員的勞動強度，而且確保工藝系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效運行，有效的提升員工的工作滿意度，同時減少了選礦廠生產(chǎn)運維成本。