DCS集散控制系统在选矿厂应用的重要性

王 槐，卢致明，李镇宏，郭安然

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

近年以来，金属价格持续走低，这对过度依赖市场价格而生存的矿山企业来说，无疑是举步维艰，生产经营带来较大的挑战；如何击碎困难化解压力，变挑战为机遇，顺利完成矿山企业的各项选矿生产经营任务，成为了每一位矿山人需要去思考、去解决的实际问题。充分发挥、挖掘公司专业技术人员的创造潜力，坚持自主创新与学习运用相集合的发展之路；随着新技术的不断推广应用，DCS集散控制系统充分应用到选矿工艺系统中势在必行，不仅有效的提高设备运行效率，提升产品质量，减少过粉碎，提高易选合格粒级含量，稳定提高选矿指标，而且降低生产成本，为公司选矿技术的发展添砖加瓦，为顺利完成公司下达的各项生产经营任务指标打下坚实的技术基础。

1 DCS系统的分析与应用

根据选矿厂一直以来采用看、摸来指导生产操作，流程整体稳定性较差、调节速度慢、调节效果不明显、过于依赖经验等问题，结合某选矿厂DCS集散控制系统应用尝到的甜头，加之DCS集散控制系统技术使用、操作、维护逐渐成熟的实际，某选矿厂于2017年6月开始在破碎、磨矿、浮选、尾矿库及回水区域推广应用，并于2017年12月完成安装并调试[1]。结合DCS集散控制系统对生产和管理进行一体化的设计，通过中控室对设备的启动、监测、控制和关闭进行操作，中央控制室设置主工程师站一台，应用站一台（OPC、历史、WEB），大屏幕操作站一台、三台操作员分别控制全厂的四个区域的动态图表、报警、趋势、数据和报告。

整个控制网络以100MB以太网为基础的局域网（LAN），系统的控制网络是冗余的控制网络，在系统中控制网络采用的设备包括交换机、以太网线及光缆；DeltaV系统的控制网络考虑到网络的可用性，采用冗余的方式，并建立两条完全独立的控制网络，即主、副控制网络；主、副控制网络中的交换机、以太网线及工作站和控制器的网络接口完全独立，每个DeltaV控制器都有主副2个网络接口，在采用冗余控制器的配置时，每对控制器会有2个网络接口连接到主交换机上，另2个网络接口连接到副交换机上；DeltaV系统的工作站都配有3块以上的网卡，其中2块用于建立控制网络，另1块用于备用或连接其它系统如工厂网络等。DeltaV系统的控制网络采用TCP/IP的通讯协议，系统自动分配各节点的IP地址，每套DeltaV系统可支持最多120个节点。

根据选矿厂生产实际，结合DCS集散控制系统层级情况，即现场设备层，控制层，信息管理层，见图1。

图1 DeltaV系统结构图

（1）现场设备层：主要责任是数据采集和接收控制信号，包括所有生产设备和在线检测仪表、执行机构的信号采集和接收等。通过IO模块将所有设备状态数据和过程数据都读入到控制系统中同时将控制信号发送给现场设备。IO站均通过光纤或者高速以太网实现点对点结构[2]。

（2）控制层：主要责任是运算和控制，由控制器完成。所有来自IO模块的数据送入控制器，实时的运行所有关于生产的逻辑控制和回路控制，质量平衡计算、金属平衡计算、生产产率计算等工作，从而保证操作人员可以及时的调整控制设备启停、生产异常处理、工艺参数目标值设定等工作。控制器通过光纤或以太网直接和中控室的服务器、工程师站进行数据的传递和互通。

①工程师站承担系统硬件组态、编程、调试和维护的功能。②操作员站承担操作任务，供操作人员进行监控生产过程和操作。③历史数据库是用来存储数据和进行数据处理、报表开发(根据工艺、设备、生产管理的需求不同进行报表定制)、报表自动生成等功能的，它将这些报表根据权限可以在操作员站上显示打印，也可以通过WEB服务器发布到矿内制定工作站上。④WEB服务器用于将现场的生产流程画面和数据发布到矿局域网上，使厂级和矿级领导及时快捷的了解现场的生产情况。

（3）信息管理层：DCS集散控制系统具备OPC接口，将生产数据上传到工厂信息网或ERP系统，便于进行数据分析以及安排生产计划。

2 应用成果

通过DCS集散控制系统在选矿厂的推广应用，设备设施实现了实时监控，对温度、电流、频率、功率等的监控，有效的降低了故障停机的概率；对关键参数的监控，使操作者在设备设施开机的过程中能够及时的发现设备的运行情况，降低了设备故障率，大大提高了设备的运转率[3]。同时对选矿厂关键设备磨机功率的计算能够让操作人员对磨机内部物料配置情况得到一定的认识，给操作人员带来了极大的好处，通过公式的计算，让磨矿系统在给矿上大大的提高了处理量，减少了操作人员现场劳动强度，同时使加入磨机的钢球充分得于利用，节约了生产成本；通过浓度计反馈回来的浓度值，使操作工不在凭借以往的经验来加减补加水，使磨矿的工艺系统更加稳定，同时也节约选矿厂的用水量[4]。

依托这一系列新技术的使用，某选矿厂磨机运转率得到大幅度提升，运转率提升2.685个百分点，同时磨机台效较提升了3.26t/h，见表1。

表1 某选矿厂2017-2019年停机时间及相关数据统计表

通过DCS集散控制系统的应用，解决了以往生产操作靠摸、看对各作业环节带来的指标波动，主要表现在磨矿工艺系统的稳定上，同时提升了设备效率与工艺流程的匹配性，减少操作人员的劳动强度，提高设备运行效率，提升产品质量，减少过粉碎，稳定提高选矿指标，降低生产成本，最终达到增产、增效、稳定指标的效果，见表2。

表2 浓粒度合格率对比表

3 结论

DCS集散控制系统在选矿厂的应用，增强了员工特别是专业技术人员坚持技术创新道路的信心，进一步坚强了企业的科技创新能力，解决了以往看、摸来指导生产操作，流程整体稳定性较差、调节速度慢、效果不明显、过于依赖经验等问题，不仅降低了操作人员的劳动强度，而且确保工艺系统稳定、安全、高效运行，有效的提升员工的工作满意度，同时减少了选矿厂生产运维成本。