DCS智能控制系统在矿山生产中的运用

周泉锦　蓝学　李泳霄

【摘 要】中央控制室设置在厂区变电所，通过CRT集中监视管理，达到生产工艺稳定运行的目的。在中央控制室设置DCS主站，远程控制站通过Profilbus光纤网连接，系统主机设备，操作站设置在中央控制室，根据生产控制要求设置工程师站与现场控制站。实现了集中管理操作与显示，以及分散危险性的目的。

【关键词】DCS;智能控制系統;矿山生产

【中图分类号】TP20 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）04-0137-02

随着无线卫星通信技术的飞速发展，采矿设备向大型化方向发展，采矿设备在开发应用方面逐步自动化进程。DCS控制系统能实现有效的控制，装置克服了常规仪表功能单一的缺点，实现了集中管理操作与显示，以及分散危险性的目的。

1 中央控制室布置

中央控制室由光纤以太网环网结构连接，通过CRT集中监视管理，掌握生产工艺的进程，根据生产流程在中央控制室设DCS主站，远程控制站通过Profilbus光纤网联接，系统主机设备、操作站设置在中央控制室，根据管理要求设置操作站与现场控制站。

Web Field JX-300XP（简称JX-300XP系统）控制系统是经优化设计推出的中小型过程控制系统，更加适应化工、电力、建材等流程工业企业对中小规模过程控制的要求。JX-300XP系统继承了JX-300X系统配置灵活的特点，采用了最新的网络技术，充分应用最新信号处理技术、高性能的微处理器，全面提高了系统性能。

JX-300XP系统是一套全数字化、功能完善的开放式集散控制系统，具备卓越的开放性，能实现与各种异构系统的综合集成。集散系统软件设计分为下位与上位机软件设计，系统过程控制软件包括过程数据输入输出、连续控制调节、历史数据存储、报警信息管理、参数列表显示、实施数据处理等功能。顺序控制是在过程控制层的现场控制站实现的，报警记录打印等通过组态软件完成。

各主控站可带远程控制站，模拟量为16点左右，破碎生产线可根据工艺情况在上位机用梯形图编制逻辑控制程序。

现场控制完成顺序逻辑控制与设备间的连锁，破碎生产线的逻辑控制包括组启动、紧急停车、设备间的联锁等。操作人员通过CRT完成逻辑的监控操作、生产过程参数的显示、报警等控制。网络系统完成各操作人员工作站、控制系统计算机双向数据通信等。

2 DCS智能控制系统用于矿山生产的优势

DCS智能控制系统技术可通过对人类思维活动的模拟，实现对系统的智能化控制，DCS智能控制系统技术是集中了计算机技术、仿生控制系统理论等多门学科知识的复杂系统，可代替人工完成矿井生产系统智能化控制。

目前，计算机科研水平不断提升，为有效解决矿井生产劳动密集型行业的劣势，引进DCS智能控制系统，提升矿井生产领域的劳动生产效率，将DCS智能控制系统应用于矿井生产领域成为未来发展的趋势，通过DCS智能控制系统技术模拟人脑思维，提升矿井生产系统的智能化水平。

传统的矿井生产控制器设置中，需了解控制系统实际情况，进行控制模型的设计。随着矿井生产系统的变化，会出现一些不确定性因素，影响矿井生产控制系统功能的发挥。传统的矿井生产控制系统设计十分复杂，而将DCS智能控制系统技术应用于矿井生产控制中，将自动化控制参数拟合成相应的数学模型，有效降低了矿井生产控制系统的设计难度。

DCS智能控制系统技术的应用，相比于传统矿井生产控制系统，易于操作，可对矿井生产系统中的各种参数进行调整优化，对新型数据信息处理能力更优越。传统矿井生产系统根据矿井生产设备确定，应用DCS智能控制系统技术的矿井生产系统有着良好的控制效果。

3 开关量控制原理

矿产设备控制主要是控制现场用电设备的顺序启停，主机设备自身的连锁，现场控制箱转换开关SA打到中控位置，触点13、15吸合，现场发送DI信号表示已经上电，如由DCS系统发出DO，触点7、13吸合，使得主接触器KM吸合，主接触器辅助触点吸合，表示用电设备已经在现场运行。

DCS系统对设备进行控制有集中优先与机旁优先两种模式。DCS系统控制每台设备在机房有按钮盒，带有统一钥匙的控制方式选择开关，选择开关有集中、断开与机旁3种方式，操作员根据工艺流程设备状态，对电动机组进行开停控制。运行故障等状态可在控制室工作站CRT显示，机旁控制方式可满足单机试车的要求，断开方式保证设备检修人员的人身安全，按钮盒统一配有急停开关，旋转开关在机旁控制状态下，紧急停车按钮能使设备停车。

4 工艺流程简介

矿山下来的石灰石被卸入石灰石破碎机前料仓，震动为碎料，料机将碎料通过棒条风机经皮带筛分，将小于6 mm的废弃料经提升机运转排出，大块石灰石喂入鄂式破碎机，通过2号皮带机送至中转站，系统间设备有连锁关系。

石灰石半成品经5号皮带进入综合筛分楼2665双层筛，下层筛孔为40 mm，将大于70 mm的物料进行二次破碎，破碎后经返回料皮带运送至5号皮带，40～70 mm的石灰石成品经中转皮带进入成品仓，上层筛孔为25 mm，上层25～40 mm物料经中转皮带进入成品仓，18 mm以下物料则运送到YAH1536型圆震动筛选，筛分后产品粒度分为6～18 mm石灰石与>6 mm石灰石2种。

此控制系统运行稳定，能实现自动控制、数据传输。通过对重点设备的电流反馈监视，能及时掌握设备运行情况，提高对设备故障的预判水平。通过连锁设计，提高了设备故障应急能力和安全系数。

5 DCS智能控制系统在矿山生产中的应用

5.1 DCS智能控制系统用于矿山生产的途径

DCS智能控制系统技术用于矿井生产控制中，可充分结合先进的理论技术，传统矿井生产控制中，主要结合工作经验进行控制系统设计，往往会出现一些难以解决的故障。DCS智能控制系统技术的应用，通过对先进计算机技术科学应用，提升了矿井生产的控制效率。

DCS智能控制系统技术主要应用遗传算法技术，通过应用遗传算法优化系统结构对象，保证矿井生产控制系统具备更好的全局控制能力，对矿井生产控制系统进行优化设计，提升系统应用水平。

礦井生产设备出现故障问题具有非线性特点，对解决生产设备故障问题带来了很多困难，通过在矿井控制系统中引进DCS智能控制系统技术，有效提升系统的检索效率。

通过对DCS智能控制系统技术的专家系统、神经网络结构的应用，有效地确定矿井生产设备出现的故障区域，提升设备的故障诊断效率。

矿井生产控制中引进DCS智能控制系统技术成为未来发展趋势，矿井生产控制中引进DCS智能控制系统技术集中于模糊算法。在神经网络结构的引进方面，DCS智能控制系统技术的主要应用层面集中于对矿井生产设备中的数据参数分析，对控制系统的有效管理，对矿井生产设备的运行状态实时监管，对矿井生产系统故障进行及时记录与分析。

5.2 尾矿充填DCS系统创建

根据选矿厂的特点，开发满足要求的DCS控制系统，在主厂房主控室实现现场生产过程的模拟显示，报警显示、报表分析等功能。采用STEP7标准软件包作为编程软件，符合面向图形的操作原子能，为适应不同的应用对象可选择不同的版本。

根据流程特点充填站设置控制室，用于对充填站进行集中控制与数据归档。控制系统采用远程IO，设置独立的S7-300控制站，用于实现数据处理与回路控制等功能。DCS控制系统采用两层网络，控制站与远程IO站间采用Profilbus-DP总线网络进行数据通信，控制系统提供以太网总线通信接口，监控层采用以太网，监控计算机间采用以太网进行数据通信。控制室可实现流程数据控制、画面浏览、报警记录等功能。

自动控制系统具备远程自动控制方式、就地控制方式，根据系统工艺要求提供运行时必要的联锁。远程智能控制模式由上机位完成，可通过上机位画面自动方式启动按钮启动预选生产线。

通过对上机位上设备画面的点击操作，选择设备组成作业流程，根据工艺要求实现矿厂生产处理智能控制，选择处于智能控制方式下的设备构成流程组合后，将按工艺流程逆料流方向，逐段启动设备，启动间隔延时可根据实际需求设定。停止顺序为顺流料方向，逐段停止各设备，停车间隔延时可根据实际需求设定。

远程手动控制模式由上机位完成，在远程手动控制方式下，直接点击画面设备，在单个设备启停对话框直接对设备进行控制。

6 结语

集散控制系统仪器可靠性高、控制分散、价格合理，成为工业控制的新趋势，各项指标均满足技术要求，系统形象直观，保证了现场操作的安全可靠，实现了较为先进的过程控制。此外，系统自动化程度高，能极大地减轻工人的劳动强度，采用DCS控制系统能为矿山企业带来巨大的经济效益。

参 考 文 献

[1]高丽梅.关于DCS智能控制系统用于矿山生产的探索[J].科技风，2015（2）：34.

[2]张宇.DCS智能控制系统在矿山生产中的应用[J].现代交际，2017（8）：189-190.

[3]张立勇.DCS智能控制系统在矿山生产中的应用[J].科技风，2014（1）：102.

[责任编辑：陈泽琦]