自動(dòng)控制系統(tǒng)在云錫大屯選礦廠的應(yīng)用

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)在云錫大屯選礦廠的應(yīng)用 自動(dòng)控制系統(tǒng)在云錫大屯選礦廠的應(yīng)用 摘 要：本文以云南錫業(yè)股份大屯選礦分公司硫化錫銅礦技改工程為例，描述了選礦廠全流程自動(dòng)控制系統(tǒng)的概況，綜合分析選礦廠自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)問題。 關(guān)鍵詞：選礦；自動(dòng)控制系統(tǒng)；通訊；模糊控制 1、工程范圍 云錫大屯硫化錫銅礦技改工程工程自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：粗碎、磨礦、浮選、藥劑制備等生產(chǎn)車間自動(dòng)控制系統(tǒng)以及工業(yè)視頻監(jiān)控、大屏幕系統(tǒng)。本系統(tǒng)中包含了主工藝流程各工序的自動(dòng)化控制，其中包括軟件系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、主控單元設(shè)計(jì)、各種現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)計(jì)及相關(guān)控制設(shè)備電氣接口通訊。 2、技術(shù)要求 2.1 系統(tǒng)的可靠性原那么 自動(dòng)化系統(tǒng)在滿

2、足工藝要求的根底上能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并具有抗各種干擾的能力，滿足電磁兼容性和平安性的要求；系統(tǒng)軟件是當(dāng)今國(guó)際計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域公認(rèn)的、穩(wěn)定可靠的、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件；系統(tǒng)配置的通信網(wǎng)絡(luò)、過程控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和標(biāo)準(zhǔn)的商用軟件具有高容錯(cuò)能力；設(shè)備符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所有部件具有較強(qiáng)的抗電磁及無線電干擾能力；整個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分成三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，各層網(wǎng)要求能夠獨(dú)立運(yùn)行，各層網(wǎng)之間要求隔離，隔離通過網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)，保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的獨(dú)立性和平安性。 2.2 系統(tǒng)的先進(jìn)性原那么 由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)迅速開展，系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件必須是先進(jìn)的、成熟的，當(dāng)更先進(jìn)和成熟的產(chǎn)品和軟件版本出現(xiàn)時(shí)，能與現(xiàn)今的產(chǎn)品和軟

3、件保持兼容。 2.3 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性原那么 系統(tǒng)具有靈活的擴(kuò)展能力。以保證在工廠擴(kuò)建或改造時(shí)，滿足工廠對(duì)控制系統(tǒng)的擴(kuò)容要求。除了系統(tǒng)的硬件的要求外，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件具有靈活的擴(kuò)展能力。 2.4 系統(tǒng)的開放性原那么 通常，大型設(shè)備如磨機(jī)、破碎機(jī)等會(huì)帶有獨(dú)立的控制系統(tǒng)。所以，控制系統(tǒng)必須采用開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，符合ISO的有關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)，方便與大型設(shè)備的通訊，也方便以后的系統(tǒng)擴(kuò)充。 3、設(shè)計(jì)方案 為滿足云錫大屯硫化錫銅礦技改工程工程對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，本方案采用美國(guó)先進(jìn)的Emerson過程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為全球過程控制領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)袖，具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、穩(wěn)定可靠、良好的兼容性和可擴(kuò)展性、良

4、好的售后效勞等特點(diǎn)。 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)方案中，控制系統(tǒng)采用分散控制和集中管理的分布式控制模式?？刂葡到y(tǒng)采用設(shè)備層、控制層、信息層三層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有數(shù)據(jù)采集、過程控制、參數(shù)指示、越限報(bào)警、畫面顯示、存儲(chǔ)、趨勢(shì)打印等功能。構(gòu)成一個(gè)功能分擔(dān)合理、層次清晰、及生產(chǎn)管理、過程控制為一體，平安，高效，開放的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 3.1.1. 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(shí)將控制信號(hào)發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。IO站均通過光纖實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)冗余結(jié)構(gòu)。 3.1.2. 控制層：主要

5、責(zé)任是運(yùn)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(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?？刂破魍ㄟ^光纖或以太網(wǎng)直接和中控室的效勞器、工程師站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和互通。 3.1.3. 信息管理層：PCS系統(tǒng)應(yīng)具備OPC接口，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳到工廠信息網(wǎng)或ERP統(tǒng)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及安排生產(chǎn)方案。 3.2系統(tǒng)設(shè)置 全廠設(shè)置一套 PCS 控制系統(tǒng)。根據(jù)車間地點(diǎn)分布和控制功能的需要，在磨浮區(qū)設(shè)置中央集中站，在其他車間設(shè)置各個(gè)分站，以光纖連接網(wǎng)絡(luò)，組成

6、冗余系統(tǒng)【1】。 3.2.1中央集中站包括： 1 臺(tái)工程師站，3 臺(tái)操作員站，1 臺(tái)歷史數(shù)據(jù)效勞器，1 臺(tái) WEB 效勞器，2臺(tái)打印機(jī)。 冗余的控制器及其相應(yīng)的 I/O 卡件，為了分散風(fēng)險(xiǎn)和減少控制器負(fù)荷，每對(duì)控制器的點(diǎn)數(shù)不應(yīng)超過800點(diǎn)。 3.2.2 各子站設(shè)備包括： 1 臺(tái)操作員站，冗余的控制器及其相應(yīng)的 I/O 卡件，為了分散風(fēng)險(xiǎn)和減少控制器負(fù)荷，每對(duì)控制器的點(diǎn)數(shù)不應(yīng)超過800點(diǎn)。 3.2.3. 第三方通訊： PCS 系統(tǒng)將控制和監(jiān)視所有的儀器儀表設(shè)備，一般來說所有的單體設(shè)備的 PLC 系統(tǒng)也需要和選廠的 PCS 系統(tǒng)進(jìn)行通訊。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布，中央集中站和各個(gè)分站都分布數(shù)量不等的Pro

7、fibus-DP通訊卡件、ModbusRTU通訊卡件、Ethernet IP通訊卡件。通過獨(dú)立的通訊卡件來完成與各個(gè)獨(dú)立設(shè)備的通訊，獲得的數(shù)據(jù)更容易參與邏輯運(yùn)算，沉著提高了通訊速率。 3.3控制算法 選礦過程是一個(gè)復(fù)雜、非線性的，存在眾多干擾因素的過程，慣性大、滯后時(shí)間長(zhǎng)，各變量間耦合嚴(yán)重，有很強(qiáng)的時(shí)變性，是難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述的【2】。而PID控制算法控制過于簡(jiǎn)單，無法滿足控制系統(tǒng)要求。因此，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中使用模糊算法與PID調(diào)節(jié)結(jié)合的控制方法。 半自磨控制系統(tǒng)中，半自磨給礦量會(huì)影響到半自磨給礦水流量、半自磨排礦水流量、半自磨自動(dòng)加球機(jī)加球量、頑石返回量、下級(jí)泵池補(bǔ)加水流量、進(jìn)而影響旋流器等后續(xù)選別設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。由此可見，半自磨給礦量、半自磨給水量，半自磨排水量等均為相互耦合因素?？紤]到系統(tǒng)很難建立精確模型，故采用模糊控制技術(shù)，對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行解耦，使其成為單獨(dú)的控制回路，對(duì)單個(gè)回路進(jìn)行PID控制，降低系統(tǒng)控制難度，增加系統(tǒng)控制準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。 4、結(jié)論 自動(dòng)控制系統(tǒng)以硬件技術(shù)成熟、性價(jià)比高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、應(yīng)用簡(jiǎn)單、維護(hù)本錢低等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用【3】。自動(dòng)控制系統(tǒng)提高了設(shè)備運(yùn)行效率，降低本錢節(jié)約了能源；提高了原礦處理量，節(jié)省人力；提高了資源回收率，節(jié)約了資源。 參考文獻(xiàn) 【1】 裘坤，李華軍，何應(yīng)堅(jiān).