DCS系统在选矿厂中的应用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E I 江N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 D C S 系统在选矿厂中的应用① 时永刚1 ，王继龙2 1 ．神华集团中机电公司，北京1 0 0 0 1 1 ；2 ．昊华能源木城涧矿，北京1 0 2 3 0 4 摘要选矿厂破碎车间的关键设备美卓H P 4 圆锥破碎机和磨矿车间的关键设备溢流型球磨机分别采用了A B 和S I M E N S 公司的 P L C 控制系统，采用各车间本地控制时，浪费大量的人力物力，而且不能时时监测和共享各工艺设备的运行情况。通过H O N E Y W E L L 公司的P K S 系列D C S 控制系统与上述设备之间第三方的通讯，在中控室操作员站可以实现对工艺设备的启停、顺序和逻辑 控制、运行参数和故障的监视，实现生产过程的集中监视分散控制，大大降低了生产和维护成本，达到生产过程稳定、高效、可靠运 行的目地。 关键词D C S ；第三方通讯；圆锥破碎机；溢流型球磨机 中图分类号T D 4 5文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 4 0 2 0 3 瑞木选矿厂的破碎筛分车间是由颚式破碎机、圆 锥破碎机和振动筛组成的两段～闭路破碎系统，磨矿 制浆车间是由溢流型球磨机和水力旋流器机组组成一 段闭路磨矿分级系统。所使用的关键设备美卓H P 4 圆锥破碎机和溢流型球磨机随机各带有一套完整控制 系统，可以在各自车间操作室进行设备的启停和控制 操作。由于车间分散布置，控制这些设备需要较多的 操作人员，而且设备运行的情况和生产参数不能及时 共享，给高效生产带来了不便之处。 采用H O N E Y W E L L 公司的E x p e r i o nP K S 系列 D C S 系统通过p r o f i b u s 协议与球磨机的西门子P L C 控 制系统和通过m o d b u s 协议与圆锥破碎机的A BP L C 控制系统进行数据通讯⋯。对仪表的控制和这些第 三方设备的电气的控制共同集成在D C S 控制系统，所 有执行机构 动力设备 的工艺参数和主要电气设备 的运行状态、故障状态的监测均进入控制系统。在计 算机系统操作员站上，可以实现对各工艺设备的启停 控制、顺序控制，完成对运行参数的监视、报警、记录、 打印及事故处理，完成对运行参数的自动调节，掌握生 产工艺流程的现状和趋势，完成生产过程的集中监视 分散控制，达到高效生产、集中运行的目地。 1 D C S 系统配置 D C S 控制系统由P K S 服务器、冗余服务器器、 C 3 0 0 控制器、C 系I ／O 、高速以太网F T E 、操作员和工 程师站、数字视频服务器、O P C 服务器等组成。分布 在各个车间主要位置的视频摄像头采集主要设备的运 转情况，通过操作键盘可以设置监控显示画面的显示 数目和屏幕大小，可以移动视频摄像头的旋转位置，足 不出户就可以动态观察现场的工作状况。由于仪表信 号较多，可以通过设备自身P L C 控制系统与D C S 之间 的通讯，在D C S 系统上显示。需要直接连接在D C S 系 统的仪表通过硬接线与C 系I ／O 模块相连接。操作 员站破碎筛分和磨矿分级系统各设计一个一级主操作 画面，在主操作画面上可以进行工艺设备的启停操作， 对系统关键设备圆锥破碎机和球磨机设计二级画面进 行润滑系统参数和设备运行参数的监控心J 。 2 D C S 与第三方设备通讯 2 ．1 圆锥破碎机 美卓破碎机随机所配置的控制柜可以实现手动按 钮操作和上位机H M I 操作两种模式，为了能使圆锥破 碎机具有双控功能，既能本地操作，又能通过中控远程 操作。需要在低压电气柜上增加一个两位旋钮开关，为 本地控制和远程控制提供切换控制点。旋钮位置在本 地控制时本地H M I 可以操作，旋钮位置转换到远程控 制时，控制权转为D C S ‘3o 。按照工艺流程采用D C S 控 制时，由于对润滑系统的加热器和润滑电机控制的实时 性要求不高，所以采用m o d b u s 协议进行O P C 通讯的方 式在D C S 操作界面中完成对各个电机的控制，由于主 破碎电机功率大、电压高，采用硬接线的方式来完成 D C S 对主破碎电机的启动和停止。为了避免信号电缆 和动力电缆的电磁干扰，应做好相应的屏蔽和隔离措 施。根据中控操作站操作界面实现与本地H M I 控制和 监视画面相一致的功能，为D C S 控制系统提供第三方 通讯的数据表，根据要求把界面的相应的功能做进去。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 5 ．1 8 作者简介时永刚 1 9 7 9 一 ，男，河南人，硕士，主要研究方向为矿山开采和设备自动化。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月时永刚等D C S 系统在选矿厂中的应用4 0 3 P l S _嵋卜窜掣峰。 服务器 以久网F F E I l ～且▲ l 一一一一⋯1 ⋯”‘I l I I 一I ．鬻黟一懦 _ 筠勰II ，纪Q 雯9 豫 毫毫唧Ⅲ。 P m n b 蜮口 ⋯⋯”。 I ，‘ 1 ’；，∥；；i 球磨机控制 避警黔．墨蠢I 燃f 乙∞ 系统 图ID C S 系统配置 2 ．2 溢流型球磨机 由于本套球磨机的励磁柜不能提供输出励磁运行 正常的开关信号，所以在同步电机启动以后，空气离合 器不能通过励磁柜自带P L C 顺序自动启动，无法实现 在D C S 上一键启动球磨机的远程操作。结合现场设 备情况，根据球磨机厂家提供的第三方设备通讯数据 表，采用P r o f i b u s 通讯协议实现D C S 与高低压油站控 制柜的西门子P L C 数据交换HJ 。在D C S 控制界面中 设计辅助设备的启动和停止控制 包括高低压油站的 启停，高压柜合闸 和运行状态的监控，现场人员根据 同步电机启动情况，通知中控室启动空气离合器，采用 硬接线的方式提供输出点控制空气离合器的启动和停 止，实现球磨机远程按工艺流程的分步启动过程”J 。 在球磨机的启停过程中，现场人员负责完成设备启动 前的检查和确认工作，启动指令由现场人员反馈到中 控室。 3 D C S 操作 3 ．1 圆锥破碎机的操作 当从圆锥破碎机的电气控制柜上把本地／远程旋 钮切换到远程位置时，控制权交D C S 控制，在图2 所 示的破碎机操作面板上本地 1 0 c a l 切换到远程 r e ． m o t e 以绿色显示。此时启动破碎机的所有操作可以 在D C S 上破碎机操作面板上来完成。在操作中按照 工艺流程，首先启动润滑油加热器 h e a t e r ，温度达到 工艺要求后，再启动润滑泵 1 u b r i c a t i o n ，运行指示灯 r u n 变绿，运行2r a i n 左右后，可启动破碎机。启动 破碎机主电机时，应首先观察高压开关柜小车就位指 示灯 r e a d y 是否就位 显示为绿色 和综合故障信号 f a u l t 电机过载后热保护跳闸，接触器故障等 是否为 红色，如果是红色代表系统存在一些故障，按故障复位 f l t a c k 按钮确认故障排除。在满足高压开关柜小车 就位和故障排除条件下，按启动按钮 s t a r t 启动破碎 机主电机。完成破碎机启动后，可以按下给料机 f e e d e r 按钮。需要停机的时候，按照相反的顺序先 停止给料机，等破碎腔无料后停止破碎机，关闭破碎机 后，让润滑泵继续运行1 0m i n 后，方可关闭润滑泵，最 后关加热器。 r 1 1 L ～一 E 删R 帅R 帅 I R e a d I R u nF 硼 R 帅F 越由 } ◎◎◎I ◎◎◎◎◎ 测剐 } 剿到 剿到严到曼 刖则 图2 破碎机操作面板 万方数据 4 0 4 矿冶工程 第3 2 卷 破碎机运行过程中的破碎机电流、回油温度、油箱 温度、润滑油压、排料口大小、给料机速度等参数可以 从图3 中监控。 ．■一笛占；r ’乞三 ⋯⋯⋯雌。 ． 图3圆锥破碎机运行参数监控画面 3 ．2 溢流型球磨机的操作 本套球磨机无法实现在D C S 上一键启动球磨机 的远程操作。因此采用按工艺流程分步手动启动的方 式，先将球磨机高低压油站电气柜上的本控／集中旋钮 置于远程位置，控制权交由D C S 来完成，按高低压油站 启动按钮，观察球磨机前轴承高压油指示灯 O P N F 和后轴承高压油指示灯 O P N B 是否显示为绿色正 常。油站启动正常后，根据油站允许主机合闸信号 r e a d y 和高压开关柜小车就位信号 O i l 启动同步电 机。现场人员根据同步电机启动情况，通知中控室启 动空气离合器。需要停机的时候，按照相反的顺序停 止。球磨机运行过程中主要监控主机系统工作画面， 主要功能是反映磨机的实时工作状态和主机轴承和三 相定子温度以及前后轴瓦的轴承温度。 } 斋溢赫i 嚣笳争 兰晒l 焉墨瑟孑 墨墨盘一●一●E l 巾．1气动高奇馨 匣互臻嫠囤。。二台二 燥氅O 碧P I | ．鋈粤0 4 叫髫。} 『≮硅常 F ’R ●蛐O P N ．FBR ●碲F a 岫I 、罩yl l 基芦⑨l 烹⑨警I9 爹f l 潜，． 嬲I 鼓鼍N 二l 爸堂睦茎‘型 慧醢蓼’焉鉴譬‘毪鬻≮祭黼 4 结语 图4 球磨机操作面板 根据现有设备情况设计并采用D C S 集中监测和 分散控制后，生产效率大大提高，各车间操作站不再需 要操作人员，只需在中控室对各个车间的设备进行启 停操作和相关运行参数的监测，并能方便的发现故障 问题的所在，提升了设备的管理和维护水平。同时节 省了大量的人力和物力，降低了生产成本，提高了企业 的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 黄厚强，段文娜．E x p e r i o nP K S 过程知识系统的应用[ J ] ．工业控 制计算机，2 0 0 6 5 ． [ 2 ] 邱华云．D C S 动态流程图画面的设计及组态[ J ] ．石油化工自动 化。2 0 0 4 1 4 8 5 0 ． [ 3 ] 李旭东，王锐，李文玉．等．H P 圆锥破碎机的技改实践[ J ] ． 矿山机械，2 0 1 0 2 2 ． [ 4 ]张蕾，王希娟，冯京晓．球磨机机电液一体化的实现[ J ] ．矿山 机械，2 0 1 1 1 1 ． [ 5 ] 段仁群．球磨机磨矿分级系统的自动控制[ J ] ．矿业研究与开 发。2 0 0 1 6 1 8 2 I ． 鬟 障t 障量 罢霎船 宝霎蝴帔㈣瞥黼黼 万方数据