鞍山矿业公司信息化总体规划.doc

鞍山矿业公司信息化总体规划 党的“十六大”报告中明确指出“信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。坚持信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”为落实党中央的指示，集团公司提出了建立“数字鞍钢”的宏伟目标，根据集团公司总体安排，鞍矿将积极推进采矿、选矿、烧结生产过程自动化，管理进程的网络化，管理信息现代化建设，发挥技术改造后的装备优势，全面提升鞍矿的企业管理水平和竞争能力。 一、 总体思路 以“十六大”报告为动力，以生产过程自动化为突破口，以管理信息化为重点，打造“数字矿山”，全面实现企业战略升级。建立现代企业制度、推进技术进步，完善决策机制，提高产品质量、降低生产成本、提高办公效率、增强市场应变能力。以信息技术的全面应用，促进生产上水平、上档次、上台阶体，以全新的姿态向“数字矿山”的宏伟目标迈进。 二、 总体目标 根据矿业公司实际，按照“总体规划，分步实施，重点突破，整体推进”的方针，在集团公司的统一部署下，充分借鉴国内外先进企业的成功经验，用三年或更长时间，通过开发地测采矿信息控制系统，选矿过程自适应专家控制系统，烧结生产优化控制系统。生产执行系统，以及质量管理系统，设备管理系统，人力资源管理系统，财务管理系统，物资管理系统等方面，全面实现业务流程数字化和网络化。达到信息流、物资流、资金流、工作流、同步运行，全面跟踪生产、设备、计划、合同、供销、质量、计量、能源、财务等信息的变化，快速响应用户的需求，及时保障鞍钢的生产。追求公司各项工作的管理精确化，信息规范化，工作流程化，决策智能化氛围，营造企业信息处理的准确性和时效性环境，真正做到业务处理的事前、事中、事后的有效控制，提高辅助决策能力，为经济效益服务，实现公司由传统管理方式向现代化管理方式的重大跨越。 三、 实施方案 近几年来，公司在信息化方面已经进行了大量投入，与过去比还是有很大进步。但总体上讲，在控制和管理上与国外的大型矿山和国内较好的矿山相比还有一定差距。为了迎头赶上，明确目标，公司对信息化进行统一规划，总体规划系统结构如图1所示。 企业信息化的核心是信息的集成和利用，信息集成是一种多层次结构复杂的系统，确切地说，整个生产经营过程实质上是信息的采集、传递、存储和加工处理的过程。信息化是企业成功运行的主要手段，通过它能够达到在最短的时间内，将正确的信息，以快速的方式传递给有关人员，以便正确的决策。其系统组成框图如图2所示。 企业资源计划（ERP） 公 司 网 站 关系数据库 实时数据库 综合信息查询 物资供应管理 档案管理 人事管理 财务管理 库存管理 固定资产管 理 生产统计、生产成本、物料平衡、生产调度、过程管理 计 划 管 理 品位、二级矿量生产数据 安全管理 钻孔爆破铲运调度 设备维修、润滑计划 化验信息（品位） 采剥计划 质量（化验）管理 计量管理 设 备 管 理 采矿计划、统计、采矿调度、地测采信息管理 生产数据、物流数据 选矿计划 设备状态信息 异常工况处理指令等 地质测量数据 回路设定值 过程信息 采 矿 过 程 控 制 系 统 生产过程优化控制 过程控制系统 烧 结 控制子系统 磨矿、选矿浓缩过滤控制子系统 破 碎 过 程 控制子系统 选矿、烧结过程控制系统 采矿生产过程 破 碎 、 磨 矿 、 选 矿 、 浓 密 、 过 滤、烧 结 生 产 过 程 图1 矿业公司信息系统结构图 企业信息化管理 生产过程控制系统（PCS） 计算机支撑系统 企业资源计划管理系统（ERP） 生产执行系统（MES） 固定资产管理子系统 人事管理子系统 库存管理子系统 档案管理子系统 物质供销子系统 综合信息查询 财务管理子系统 计划管理子系统 企业网站 企业网络系统 数据库和数据仓库 设备管理系统 质量计量（化检验）系统 安全管理系统 生产管理系统（生产统计、物资平衡、生产调度） 地测、采矿、选矿管理系统 采矿、破碎、磨矿、浓密、过滤、烧结过程控制系统 多媒体监控子系统 图2.系统组成方框图 为了有效的强化信息化管理工作，有章可循，有标准可依，特制定方案如下 （一）地测、采矿方面达到国内外先进水平的设计标准 1、建立地质测量数据库及相关软件 矿山的地质资料和爆破工序十分重要，主要是台阶爆破，有多排孔微差爆破，挤压爆破以及临近边坡爆破方法（多排孔微差爆破、预裂爆破和光面爆破），按每种爆破方法要求的孔网参数进行炮孔位置设计，选择爆破顺序（逐排起爆、斜线起爆、中间掏槽等），进行炮孔连线设计及装药设计，计算出炸药消耗量，组织穿孔爆破的实施。 首先，需要建立统一标准的地测管理数据库，统一存储坐标、品位、各种界线及相关属性的规范化分层管理 ，实现库数据与图形符号的联动性，达到地质测量的后方交会计算的运用，作出爆孔图、矿岩界线的圈定、组合样品分布图、采区存矿品位分布图、月出矿品位会总表，计算爆孔数、平均品位、累计品位、矿岩量等，建立起从标准的钻孔、样品、爆破孔等原始数据中获取相关信息的矿业软件模型及生产计划数据库。 软件开发功能 （1）能够实现后方交会测量的设置、控制点观测数据和碎部点数据的输入、后方交会的测量计算，要求形成统一标准的数据库。 （2）能够根据已经计算出来的碎部点数据，经过内插、外插或任意插方式，输出炮孔品位及矿体圈定图，并且能将对应孔位的样品编号和品位数据在炮孔品位及矿体圈定图输入。 （3）依据炮孔品位及矿体圈定图上的品位数据，圈定各炮堆台阶的矿岩界线。 （4）对所圈定的矿体计算矿石平均品位、炮堆的累计品位和炮孔总个数。 （5）依据已经圈定的炮孔品位及矿体圈定图，按一定的要求圈定组合样。 （6）作好组合样分析化验结果登记，建立组合样分析化验结果登记的数据库。 （7）在炮孔品位及矿体圈定图上作出各元素的组合样品位分布图。 （8）做出露天采区存矿品位分布图。 （9）依据月铲装线和验收线，计算出矿岩量。 （10）计算出月出矿量品位汇总表。 这些工作主要是为了计算矿山境界内及矿山现状的地质储量，将会提供短期采掘进度计划的编制内容，以矿床实体模型中各层地质分层平面图和采场现状图为基础，计算各层境界内及矿山现状的矿岩面积，再折算成体积或重量，存入数据库以备后用，并输出报表。 地测软件要求 1）将采集的测量数据和地质数据建立数据库。 2）、从数据库中调出所需的文件并打开，形成碎部点平面图。一个碎部点代表一个炮孔孔位，由于一次爆破区的孔位按一定行、列距排列，所以在测孔位时只测定了几个能控制整个爆区大小和形状的孔位，其余孔位在编辑炮堆时，按以下三种插孔方式完成 内插在已测孔位之间等距内插1-30个孔 外插根据已有孔的间距外插1-10个孔。 任意插任意位置插孔。 在上述工作完成后，要在每个孔位上录入相应的样品编号和品位数据，录入方式有以下三种方式 A从已建的单孔单铁品位数据库中，按设置的台阶和炮堆图号读取样品编号和铁品位数据，逐个找到到相应孔位上。 B单孔录入法选择一个孔，输入相应的样品编号和铁品位数据。 C连续录入法先将要录入的样品编号和铁品位数据依次连续输入，然后用鼠标依次登录到相应的孔位上。 从已建单孔当量品位数据库中，按设置的台阶和炮堆图号读取所需的品位数据，自动得到到相应孔位上； 对所录入的样品编号和品位数据要能随时进行修改，要分层进行保存共分五层孔符层、样品编号和品位数据层、矿岩分界线层、爆破区边线层、文字说明层，在调取时可分层调，也可一次性调出。成图 ，装入坐标网、进行平均品位和矿量计算；装入外边框、输入说明文字。 组合样的划分 组合样的划分在炮堆图上进行，以相邻的10-15单孔组成，组合样与组合样间用线条分开，即组合样线（此线型和颜色与爆破区边缘线和矿岩分界线区分开），并将组合样编号输入到相应的位置，保存时分两层保存，即组合样线层\组织样编号分层，调取时可分层，也可同时调。 台阶品位分布图 根据每个组合样的位置和编号，从主组合样品位数据库中调入所需的品位数据，并在计算机中自动绘制台阶所需元素品位分布图。 验收台阶平面图编辑 打开台阶平面验收图，从野外测量数据库中调所需文件，并在台阶平面验收图中显示碎部点点位和高程值，根据碎部点点位和高程值连线，形成当前铲装线，然后通过命令自动搜索前期（可能是前一个月的，也可能是前几个月的）本台阶铲装线，从而形成一封闭圈，此封闭圈即本月电铲在该台阶作业区，再插入矿体线分布图，关闭所有台阶矿体线图层，打开本台阶矿体线图层，从而形成一块或几块矿石或岩石封闭圈，并计算出本作业区每个矿岩封闭圈的面积。 上\下底板平均高程的计算 打开统一设置的方格网，给合本月电铲在该台阶作业区加权计算该作业区矿石或岩石封闭圈的上\下底板平均高程。 矿岩量计算 根据所计算每个矿石或岩石封闭圈的面积和相对应的上底板平均高程和下底板平均高程，用矿石比重和岩石比重就可以计算出矿石岩石的量值。 存矿量计算 台阶平面验收图中，按台阶、炮堆图号从地质数据库中装入炮堆图，根据炮堆图后排孔的点位连线，并与本台阶铲装线闭合，插入地质矿岩分界线，使得后排孔的点位连线，本台阶铲装线，地质矿岩分界线形成一个或几个封闭圈，即可计算矿石存量。 这里需要数据包括每个矿石或岩石封闭圈的面积，相对应的上底板平均高程和下底板平均高程，相应矿岩量、存矿量面积、存矿量。 保存、装载铲装线 1）、按年、月、台阶设置， 2）、保存、装载铲装线。 平均品位计算 分台阶根据本月铲装线和前期铲装线形成的封闭圈，自动搜索多少孔的矿石和多少孔的岩石，并自动计算出矿石的平均品位（算术平均值）。 2、 生产作业计划的编制 矿山生产作业计划的编制是矿山生产管理中的一个重要环节，它全面地确定了露天矿在近期的主要工作、设备投入数量及劳动力的多少。矿山生产管理中采用短期采掘进度计划，一般分季和月下达，又叫生产作业计划。 年度采掘计划是生产矿山年生产计划的核心，年度计划是以长远计划和上级下达的年产品数量、质量等指标为依据编制的。季度和月的计划依据年生产计划来编排的。 生产作业计划除了安排年末或各季末、月末的工作线推进位置外，还要详细计划穿爆、采装、运输、排土能源和检修等主要工作，平衡生产工艺和辅助车间的能力，找出薄弱环节，制定相应的措施计划。 采用计算机来编制生产作业计划，可以提高效率，降低成本，快速迅捷。 3、中长期采掘计划的编制 目前，我国的露天开采设计中，广泛采用境界剥采比小于经济合理剥采比的原则来确定矿山境界。首先，确定露天矿最小底宽、露天矿最终边坡角、确定露天矿开采深度、绘制露天矿底部周界、露天矿开采终了平面图。确定开采工作需要两个步骤第一个步骤在各横断面图上作出若干个深度的开采境界方案，针对各深度方法，用面积比法或线段比法，计算其境界剥采比。将各深度方案的境界剥采比和开采成N-H曲线，按经济合理剥采比确定这个断面的开采深度，至此，才完成一个地质横断面图上的露天开采理论深度的确定，按同样的方法，可将露天矿范围内所有横断面上的理论深度都确定下来；第二个步骤在地质纵断面图上露天矿底部标高。把各横断面的确定影到地质纵断面图上，再根据一系列调整原则，确定出整个矿山的开采深度。 露天矿采掘进度长远计划以年为单位，一个方案一般要完成十年计划。手工设计一般都是使用求积仪在矿山平面图上按计划开采范围及各种矿岩界线圈定一个个闭合线，计算出计划开采的各种矿岩面积，再换算成体积或重量，核算电铲的工作能力，比较工程进度，如果不符合要求，需要重新调整工作线位置，重新算量，之后才能安排各种设备（主要是电铲）的工作，非常烦琐。最后才绘出采掘进度计划表、采场各年末的开采综合平面图及逐期矿岩发展曲线和图表。 以往矿业系统工程界主要是针对矿山采掘进度计划编制工作，一般都是先建立矿山矿床模型，再进行具体的计划编制。矿床模型就是要利用以上数据库，用国内常用以下几种方法离散化矿床模型、地质数据库模型、图形库离散化模型来编制相应的计算机软件。 4 采运生产过程自动化 采、装、运输是露天矿天开采全过程的中心环节。采装工作，通常是用装载机械将矿岩从实体或爆堆中挖取，装入运输工具中，金属露天矿一般采用电铲作为挖掘机械。运输工作就是将矿岩运输到指定地点，矿山的运输一般有自卸汽车、铁路、胶带机运输及联合运输（汽车铁路、汽车-胶带机、汽车-铁路-胶带机联合）方式。目前，大孤山矿、东鞍山矿、眼前山矿等矿山都采用联合运输方式。 1）采用GPS优化调度指挥系统 GPS 的工作原理是基于卫星的距离修正，用户通过测量到的太空各可视卫星的距离来计算他们的当前位置。 每颗 GPS 卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度快慢就可以计算出接收机到不同卫星的距离，同时收集到至少四颗卫星的数据时就可以解算出三维坐标、速度和时间。 基于GPS的计算机调度控制系统，可以同时实时处理多台汽车，电铲的信息，了解它们当前所处的地理位置，掌握运输物料性质（运岩还是矿石），排卸点状况，卡车的油量，速度等信息。生产调度室可以对这些数据，实时分析多路通道传来的位置、时间、报警信号等。通过线性规划软件，计算路程和运输时间，产生最佳的卡车调度指令，供计算机或调度员进行实时调度、指挥决策。调度中心通过无线通信系统，用指令代码指挥移动目标，由通讯设备经无线链路发送给汽车和电铲，微机屏上显示指派命令，司机确认后执行。系统还能按停车，停铲，停矿等异常信息进行自动优化处理，产生最佳指令。系统由于采用自动/手动相结合调度模式，大大降低用工成本，消除司机我行我素因素的习惯，大大提高了汽车和电铲运行效率。 目前，由于国产GPS技术和产品日趋成熟，价格越来越低，使这项技术应用成为了可能。 2）改进铁路信号，强化机车微机监控 过去，公司对铁路信号进行了大批技术改造，用PLC微机技术取代了传统的继电器、接触器，实现了铁路信号的更新换代。但是，没有上PC微机和CRT显示，没有上传网络功能，优化机车调度指挥系统不完备。今后，要用现场总线的方式，将PLC可编程控制器和PC微机联成网络，在机车调度室显示有关信号，再由PC微机和矿里公司联网。 同时，要对电机车的通讯方式进行改进，对每组电机车的装矿/岩点和卸矿/岩点的位置和实时状态进行显示和记录。 3）用PLC改造输送岩/矿皮带运输系统 采矿大皮带，无论是运矿还是排岩系统，都要进行PLC系统改造。尤其运矿系统，必须进行适应下道工序选矿的改造，用微机网络把运行状态，生产计量信息传送给选矿厂。 4）增加计量手段，强化视频监控 无论是汽车、机车、皮带运输方式，还是运矿或者排岩，凡是有条件的地方，尽量上全计量装置，用数据实时采集来检验生产指标的可信度，保证生产管理有据，在线运行可靠。 用视频方式，对采场整体部位，要害岗位，皮带输送系统关键点等进行在线实时监控。要选择高清晰度，全天候，有红外线夜视功能的，可以在本地看视频图像，又可以接入系统网络，并且可用微软WINDOWS 98 以上操作系统，以浏览器方式观看图像的装置。 以上4个方面，是相辅相成的，是保证采运生产过程自动化的重要条件。 （二）选矿控制达到国内外先进水平的标准 目前国外选厂DCS和PLC已经普遍使用，回路控制已实现了自动化。并且开始了DCS向FCS控制系统过渡，价格越来越低，管理和控制一体化成为新的发展趋势。磨矿过程的优化控制基本成熟，已经开始应用。选别控制还不太成型，尤其浮选自动控制还处在试验研究过程中。 国内选厂普遍自动化水平较低，，主要以人工操作为主。存在的问题是 1）控制和管理脱节，生产和操作分离，整体自动化水平不高； 2）普遍是单元或局部的控制，缺少与选厂实际相适应的总体设计； 3）过程检测信息量少，控制设备相对落后，系统控制的精度较差。 4）自动化人员流失较多，工艺人员和自动化人员结合的不够。 5）一次性资金投入不足，设计水平差，相对降低了系统的可靠性、可操作性和可维护性。 目前，国内的大部分选矿厂已经认识到了存在的问题，正在积极赶上来，我们也要高起点的规划选厂。将现代控制技术，检测技术，电气技术和计算机技术融为一体，同先进的选矿工艺技术相结合，建立一个技术先进、功能齐全，操作简单，性价比高的新一代选矿厂控制系统。采用“管理、控制一体化”的思路来设计选厂综合自动化系统。 在建立控制系统的同时，把与生产成本有关的内容，如电耗、水耗计量一并考虑进来。 1．破碎系统 破碎系统要实行集中操作，集中控制，集中监控，集中调度指挥。破碎机、筛分机、皮带机等设备机旁设有手动/自动转换开关、紧急停车按钮和事故开关。手动方式只能用于平时检修试车，没有联锁保护功能。而正常生产拒绝手动，只有在自动运行情况下才能保障安全作业。并且要求调度室和控制室在一起。控制室内不安装启停按钮，一律用计算机开停车。各关键部位尽量采用电视监控。 主要检测和控制功能有 1 破碎机、筛分机由操作人员在计算机设定启动，皮带机等设备按程序联锁运行，按逆向启动，按顺序停车。 2 破碎给矿皮带采用变频调速运行，保证给矿量调节。 3 各种设备事故、过负荷、过热、过扭矩等保护进入控制系统中。 4 采用超声波料位检测矿仓料位，实现卸料车的自动对位卸料，使各料仓布料均匀合理。 5 根据不同破碎机型号采用不同控制和保护方式，根据不同入口粒度要求，设定、调整排矿口尺寸或者检测排矿口大小。 6 金属探测器要参於系统控制，保护破碎机的正常运行。 7 皮带电子秤信号要进入控制系统中来，用于记录矿量的瞬时值和累计量。 8 对破碎机的润滑站、液压站等装置的各种保护信号进行检测、报警和实时处理。 根据不同矿山的情况，有的粗破设在采矿，需要把上道工序的有关检测信号送入选厂破碎控制系统中来。如破碎机、皮带机运行情况、电子称计量情况、原矿仓料位信号和有关监控图像等。 2．磨矿系统自动控制 磨矿是选矿生产过程的重要组成部分，磨矿过程是否能实现有效的控制，将影响选矿全过程的经济技术指标，因此，搞好磨矿控制十分关键。 磨矿主要的检测和控制环节有 1） 将检测磨矿矿仓料位的信号破碎工序检测和控制 进行显示，了解各矿仓料位。自动切换磨矿矿仓的不同下料点，采用变频调速装置达到自动调节给矿量的目的。 2） 皮带电子秤信号要进入控制系统中来，用于检测磨机给矿量的瞬时值和累计处理量。 3） 对磨机各部位的补加水可以进行计量和调节。 4） 对磨机的启/停检测和控制，对磨机的瓦温、润滑、负荷（电压、电流、功率、称重、电耳等方式）的检测和联锁保护。 5） 对加球量进行计量。 6） 磨矿分级主要有两种 A螺旋分级主要检测驱动电机电流和溢流浓度，以电机电流来推断翻砂量。 B旋流器主要控制开动台数，用变频调速调节给矿泵流量，检测给矿浓度、矿浆流量、旋流器给矿压力、泵池液位、泵池补加水量和调节水阀。 7） 选别前的浓度和粒度检测 矿浆在线浓度和粒度检测十分重要，矿浆浓度检测主要采用r射线和称重方式。选别前的粒度检测，主要有超声波和卡钳式粒度计两种。 磨矿控制的基本思想 以大孤山选矿厂欲改造的工艺流程为例 1） 给矿量的调节 原矿给入量是影响整个选矿作业的首要因素。磨机给矿控制既要快速、准确地适应磨矿作业变化，又要相对平稳，以保持选矿作业中各种介质量的平衡。 单系统磨矿储矿仓下矿点为8个，1、3、5、7为一组，2、4、6、8为另一组，同时两组各有一个下矿口并联运行，根据原矿仓料位情况调整切换下矿点，2台变频调速装置进行矿量调节，并由一台电子皮带秤来检测调节效果。当控制系统设定一个给矿值后，通过和电子称重值比较，低于给定值增速，超过给定值减速，下矿量不足自动切换下料口。 2 磨矿浓度控制 无论一次、二次磨机，磨矿浓度都是影响磨机负荷、磨矿时间、磨矿粒度的主要变量。磨矿浓度与旋流器沉砂及溢流粒度控制存在很强的相关性。磨矿浓度的变化将直接影响旋流器溢流浓度，旋流器的溢流浓度的调节通过沉砂的变化又反作用于磨矿浓度。旋流器的工作特性表现为强非线性，其分级效果除了受给矿浓度影响外，对给矿压力、流量及沉砂口径的变化也比较敏感。这部分要分解成几个控制回路来进行控制 A 球磨机前水的补水环节根据原矿给矿量和旋流器返回情况设定磨机前水（给矿端）给定值； B球磨机后水的补水环节根据磨机排矿端浓度和泵池液位来设定补水量，达到水量的有效调节。 C 旋给泵的控制首先检测泵池液位，设定高/低液位报警，在泵池液位正常的情况下，通过旋流器给矿压力的设定来串级控制旋给泵的转速，达到稳定给矿量的目的。 D 磨机的负荷检测作为补加水和调节矿浆浓度的参考。 3）磨矿粒度的检测与控制 磨矿最终粒度是磨矿作业控制的关键，无论过磨和欠磨，都影响选别效果和浪费能源。影响磨矿回路性能的因素很多，通过粒度在线检测方法，可以实现磨矿回路的有效控制。根据产品粒度的偏离程度，在尽可能稳定矿流的情况下，协调控制磨矿浓度、循环负荷，使系统具有适应矿石性质变化和磨矿条件改变的能力。 磨矿控制的策略 1）人工参与前馈控制利用给矿量、磨机负荷等可测变量，实现对磨机负荷、磨矿浓度、矿石在磨机内存留时间等变量的控制。 2）人工参与反馈控制根据产品粒度的偏离程度，在尽可能稳定物流的情况下，协调控制磨矿浓度、循环负荷，使系统具有适应矿石性质变化和磨矿条件改变的能力。 3）采用专家指导技术，用一定时间， 搞清台时量、加水量和浓度、粒度的关系模型，实现人机互动式智能控制。并根据不同矿石性质，选别效果建立与磨矿粒度相适应的关系模型。当矿石硬度增加时，返砂量增大，旋流器入口浓度增高，旋流器溢流粒度变粗。这时，应适当调整给矿量设定值、比例加水设定值、旋流器入口压力设定值。经几个周期后，粒度重新达到合格，系统达到新的平衡，并得出一组新的设定值。同时在线粒度把该种矿石性质记录下来，系统也把相应的调整过程记录下来，这样，在同种矿石性质下，就有了一个合适的专家控制程序。通过对多种不同性质矿石的调整、记录，系统就可以获得适应多种矿石性质的磨矿控制自适应专家操作程序。 磨机操作按程序规则进行，过程条件被自动的记录，必要时执行适当的人工干预，操作者可根据记录参数，适当的调整系统的控制行为，改变从一个过程到另一个过程的控制策略，每个操作程序经筛选后，都自动变成专家系统的组成部分被保留，作为相同条件下的基本规则和算法。然而磨矿控制恰恰又是极其复杂而困难的。这是因为磨矿过程是极端非线性的，不同的控制参数相互影响，线性控制不可能有效地控制生产过程。对不同的干扰，必须频繁的调整给定值来维持稳定的运行状态。 4）优化控制需要一定稳定时间，根据生产要求及磨矿工艺特点，可以引进国外成功控制系统软件，或者与有实力的公司、大专院校结合，实现磨机在没有人员干预的情况下，粒度在线全流程优化控制。 以上1）、2）为投产初期的控制方式；3）为稳定生产阶段控制方式；4）为赶超国内外先进水平控制方式。 磨矿控制目标 1） 在恒定给矿情况下使产品的粒度分布保持不变； 2）在保证磨矿粒度的前提下，实现磨机处理能力的最大化，并最大限度的降低电耗和球耗。 3．选别系统自动控制 选矿作业主要分为磁选、重选和浮选三种方式，磁选和重选方式可控性差，主要自动控制还是在浮选方式上。近几年来，由于国内在选别自动控制还没有成型的经验，因此，我们把重点放在关键点的品位在线分析上来，好为下一步自动控制打下基础。 1）脱水环节控制 脱水槽的控制还是处于探索阶段，通过分层检测仪检测槽中矿浆层的分布，控制排矿口的大小，从而实现底流量和溢流量的合理分配，以确保本作业段矿浆的品位和矿量。 2）细筛环节检测 检测细筛的振幅，使筛上筛下量合理分配，以保证矿量平衡。 3）药剂添加量的控制 浮选的PH值的检测，药剂添加量的检测和控制。 4）在线品位分析仪 目前，国内矿山主要是芬兰奥托昆普生产的分析仪，最新产品是库里厄6（COURIER6）高性能的矿浆在线分析仪。 样品流数和检测范围 每台分析仪通过多路转换器最多可以检测24个矿流。每一个矿样可以检测从钙到铀（原子序数20－92）的多种元素。 取样器 一次取样器有两种，一种是在有压管道上取样即PSA取样器，另一种是在不加压的管道或流槽上取样的LSA，SKA和NLA取样器。取样管道可以带自清洗系统。 同步分析的数量 库里厄6能够同时检测过程样品12种元素。 样品的测量时间 每种样品的测量时间是可以选择的，定性的测量时间为2－5分钟。 精度 低浓度的样品检测相对偏差为3-6，浓度高的样品检测相对偏差为1-4。 分析仪操作员接口 操作员接口可以显示图像和分析仪的大部分信息。 分析输出 将分析系统的检测信息输出给控制系统。 5）浓缩环节的控制 控制目标稳定底流浓度,为后续作业创造条件。 控制难点浓缩机来矿量的变化和底流浓度之间存在很强滞后。 控制策略用r射线浓度计检测底流浓度，采用变频控制技术，调整底流泵的转速，进而适应来料矿浆质量流量经常变化的情况，使底流浓度长期稳定地控制在工艺要求的范围内。 6）过滤环节的控制 过滤系统主要有过滤机、真空泵、鼓风机等工艺设备，过滤控制的主要功能是 1） 工艺设备按程序的联锁运行，各设备的安全运行保护； 2） 各设备运行状态，负荷变化等工况的检测与监视； 3） 给矿浓度、精矿水分和精矿量检测； 4） 真空泵、鼓风机的压力检测。 4．东鞍山烧结厂烧结控制系统 东烧厂烧结车间从1994年开始直至2001年陆续进行了三次重大的升级改造工程，即烧结配料室电气改造、烧结酸性小球改造、360平烧结机冷矿改造工程，使烧结车间的设备情况得到了很大的提高，尤其冷矿工程更是使烧结设备水平、工艺水平达到了国内先进的水平，其中电气和自动化控制部分形成了一套完整的系统。这套系统包括十二个部分。按工艺流程顺序主系统包括自动配料系统、混合料系统、外配煤A、B、C、D四个系统、烧结冷却系统、成品整粒系统，辅助系统包括电除尘系统、5600KVA主抽风机系统、仪表系统、新烧结机高压供配电系统等。 1） 配料系统 烧结配料是根据高炉对烧结矿的产量、质量要求，根据原料的物理化学性质，将各种原料、熔剂和燃料按一定的比例进行配合的工序，是烧结矿生产中的重要的环节，要求配比合理、稳定。如配料发生偏差，烧结生产会产生波动、返矿量增加，使烧结燃料消耗上升、烧结矿成分波动、烧结稳定率下降、一级品率下降等众多问题。因而，如何提高和保证配料精确度，直接关系到烧结矿的产量和质量，对烧结生产有着重要意义。 在1994年烧结车间配料室进行电气自动控制系统改造工程。自动配料系统采用PLC和计算机监控方式的控制系统。其原理是操作员根据生产实际的需要通过计算机调节各种配料的公斤数，而PLC根据设定值和皮带称反馈的实际下料数经过PID运算自动调节圆盘的转数稳定下料量。这样就可以代替人工方法自动调节下料量，从而稳定了物料比，使得烧结矿的指标得到保证。 自动在烧冷改造工程中由于集中控制的要求通过填加两台中继器，在主控制室增加了一台监控计算机。具体方法是将PLC的传输协议RS232（一种近距离的传输协议）通过中继器转换为RS485协议（一种工业用远程传输协议），经符合RS485协议的屏蔽电缆传送到半公里远的主控室，满足了生产工艺的整体要求。 2）混合料、制粒系统及外配煤控制系统 1999年制粒酸性小球改造工程中进行的升级改造，即升级混合料、老烧结机（四台75平烧结机）的电气控制，增加制粒系统及外配煤系统。采用了PLC加计算机监控技术。在实际的使用中，使用了集散控制的方法，建立了若干分站，然后通过单网MUDBUS PLUS远程网络相联接。计算机使用MUDBUS PLUSPCIceynhhu AM-SA85-001（单网型）进入MUDBUS PLUS远程网络并与PLC进行通讯。 3）烧冷系统及成品整粒系统 2001年，由长沙院总体设计烧冷的自控部分，主要功能有以下几个部分 A冷热返矿计量及返矿料位控制； B点火炉燃烧控制（含重油点火，近期改为煤气点火自动控制部分）； C BTP（BUM THROUGH POING）处理控制，即是台车上料层烧透点位置控制； D烧结全系统数据中央控制（含烧结机机速、环冷机机速、501板式给矿机速度、冷热贺盘速度等等）； E烧结冷矿及成品整粒系统集中联锁转车监视控制； 除以上以外，大量单机设备也采用了PLC和单片机技术，如环冷机站、主抽水电阻的自动升降系统、主抽的励磁系统、电除尘振打系统、电除尘升压系统（含计算机监控系统）、高压室综合保护器（含计算机监控系统）、高压直流220V供电系统等等. 4烧结自动控制的改进 烧结车间自动控制总体满足了生产需要，但与国际先进水平和国内领先水平相比 ，还有不足。 A整个烧结车间自动控制系统，由于是分阶段不同机型、不同技术条件下进行升级改造的，因此从技术角度来说，还不算是一个完整、完善的系统。烧结工艺是一个比较强的工艺流程系统，生产一环紧套一环。因此控制系统还需要部分改进和升级。 B烧结配料的优化，能适应各种不同物料的控制方案的运算算法还有待深化研究。 C烧结机料层厚度模糊控制、点火温度的优化控制都需要开发。 （三）工业控制系统及主要检测仪表的选型要求 1．控制系统设备要求 尽量采用国际知名品牌工业控制系统，PLC 产品如AB公司、GE公司、西门子公司， FCS控制尽量采用国内选厂用过厂家，如德兴铜矿、齐矿、调选厂采用的FISHENG 公司，安徽铜业冬瓜山选厂奥托昆普公司 PROSCON 2100系统 ， 并且要采用最新型号， 适合新技术发展，有强大技术支持的产品。 1） 内部采用高性能工业级别微处理器，支持实时的多任务操作系统，有很强的处理速度。 2） 灵活的平台支持多处理器结构，并能在机架内根据需要随意布置处理器模块、输入输出模块和通讯模块，而没有任何的数量和类型限制。根据 需要，可以增加或减少控制器和通讯模块的数量。 3） 系统应用软件提供包括梯形图、功能图块、结构化文本、顺序功能流程图在内的符合国际标准的灵活的编程组态语言支持。控制系统处理器和输入输出模块是完全的软件可配置，包括模块信息刷新时间、模拟量工程标定、上下限报警、斜率限制等。 4） 系统设有定时器和计数器和PID回路的控制功能。 5） 控制系统采用完全的自动内存分配机制，开发人员无需人工分配系统内存，缩短开发时间并保证程序的可维护性，控制系统内部用户只需通过软件即可将处理器和I/O模块、网络模块升级至最新版本，通过软件升级得到可靠保障。在背板电源和用户端电源不断开的情况下， 6） CPU、I/O模块、通讯模块及可拆卸端子排等支持带电插拔。 7） 支持灵活的网络结构，无需任何编程或者处理器干预，即可实现不同网络之间的通讯连接和数据交换。 8） 对主要控制部件有热备和冗余功能，满足工业控制的要求。 其中开放式网络结构包含 A 信息层以太网 B 控制层 控制网 C 设备层 现场网 三层网络采用完全开放的、成熟的、先进的总线技术，能够与企业级网络和信息系统完全集成。 应用于基础自动化控制层的控制网，是一种现代化的开放网络，符合国际公认的网络标准，具备成熟的第三方连接能力，具备高度的确定性和可重复性，实现多控制器数据共享。数据传输的性能不随网络距离、节点数量的增删、网络通讯量的变化而变化；允许用户对不同的控制设备如不同的开关量、模拟量、控制器等分别指定不同的刷新速率，满足工艺要求。能够方便地实现网络冗余，可根据网络信号质量自动选择通讯正常、良好的链路，而无需任何形式的编程去实现通道切换。 控制网特点如下 1） 工作模式满足现场的分散布局要求，支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。数据块传送和报文发送都可通过组态完成，不需额外的复杂编程。 2） 网络结构支持星形、树形、总线型和环形等多种拓扑结构 3） 网络节点数提供多个站点的连接能力，并可根据应用需要，支持灵活的网络分段以及相应的隔离或者桥接方案。 4） 通信距离网络上两个节点间长距离拓扑结构。 5） 网络介质双绞线、同轴电缆和光纤电缆 2．系统软件 选厂自动化系统控制软件是选矿、电气、仪表、通讯、计算机等专业共同开发的针对选矿厂流程的系统软件，它包括人机接口软件和控制软件。 人机接口软件 人机接口软件运行在中央控制室的上位计算机上，通过控制网与控制系统建立通信连接，实现对生产过程的监控。 功能如下 1） 采用下拉式菜单的友好界面，可方便的进行人机对话。 2） 多幅画面可模拟显示不同区域生产设备运行情况。 3） 具备完善的权限保护功能，对所使用的画面、命令、标签等加以不同的限制，确保所有操作人员只能在其自身权限内操作。 4） 灵活多样的报表功能通过预制格式报表，可以方便、快速地查看、打印、保存、导出报表。 5） 通过数据记录方式，实现完成数据统计和历史数据趋势显示。 6） 具备声光报警功能，有可报警标记；警报信息和记录、显示或打印；而且还可通过网络传递信息。 7） 根据历史数据记录，具有建立专家数据库功能，为下一步自动生成专家操作程序和生产过程优化控制创造条件。 3．控制软件 控制软件运行在FCS系统主机上，通过设备层与现场控制设备连接，从而实现对生产工艺流程设备的顺序控制、过程控制、传动控制。 功能如下 1） 工艺设备按流程、按程序启动/停止联锁运行； 2） 工艺设备的运行保护（包括过电流过电压接地温度）报警信息等； 3） 工艺设备的运行状态，工艺参数，负荷变化等工况的检测与监视。 4） 控制过程给定参数的设定和调整。 4．自动化仪表 矿山环境恶劣，粉尘、震动、潮湿、噪音对检测仪表构成威胁，无论采矿还是选矿厂，控制系统的成败都在于检测的信号可信和准确；执行机构的可靠和耐用。尤其，选矿厂的浓度、粒度、品位在线分析仪表尽量采用其它选厂应用效果好，信誉度高的厂家。 （四）企业资源计划管理（ERP） 在企业信息化建设中，ERP 是不可少的。 ERP 是以人为本的信息化管理系统，它实时地提供了极其丰富的信息， ERP是美国Gartner Group 90年代初提出的，是经济全球化、全球市场化，企业集团多元化经营的产物，也是计算机和网络通信技术（互联网）的迅猛发展的结果。如何建立和运用这些信息， 取决于使用 ERP 系统的管理人员的参与程度。 1．信息规范的要求 1）信息来源唯一 任何数据，只由一个单位或部门，一位员工负责输入，减少重复劳动、提高效率、避免差错、责任明确。 2）信息实时共享 统一数据库、统一处理规则； 授权人员、共享信息； 随环境变化、实时响应；决策一致、减少矛盾。 3）信息统一规范 信息处理的流程必须规范;信息的采集、处理和报告由专人负责;需要一定时间，掌握历史、当前、未来足够的信息量。