选矿厂综合自动化控制系统应用实例

该系统由PCS、MES和计算机支撑系统组成。自动化系统层次结构见图1。其中PCS采用集散控制系统集成设计技术、先进控制技术和以综合生产指标为目标的智能优化控制技术,包括对选矿生产过程各工序的测量、设备监测与控制、工艺调节、模型控制、操作员界面及多媒体监视系统等;MES采用基于案例推理的生产计划调度技术、生产过程动态成本控制技术为核心的以综合生产指标为目标的生产过程优化运行与优化管理技术,具有下列八个子系统:计划统计管理子系统、生产调度管理子系统、设备管理子系统、质量管理子系统、能源计量管理子系统、成本监控子系统、综合查询子系统、系统集成接口。计算机支撑系统由关系数据库、实时数据库和计算机网络系统组成。通过计算机支撑系统实现MES与PCS的信息集成,从而实现选矿生产过程的综合自动化。

图1  酒钢选矿厂综合自动化系统层次结构示意

一、选矿生产过程控制系统

主要包括:基础自动化系统、优化控制系统和生产过程多媒体监控系统。基础自动化系统与过程控制系统通过工业控制网络联系起来。其中基础自动化级要实现对顺序逻辑控制与回路连续控制的集成控制,把必要的生产过程参数、设备状态等数据实时地传递给过程控制级,接受并执行过程控制级的优化控制决策及

监控操作指令。过程控制级将根据实际生产工艺过程的物流关系、反应机理、工艺技术指标要求及相互关系等多方面因素,在获取基础自动化级传递的各种检测数据基础上,采用过程优化设定技术,完成对整个选矿生产流程的优化控制和管理。

(一)基础自动化系统包括六个子系统,即原料筛分及输送控制子系统、矿石输送及干选控制子系统、竖炉焙烧控制子系统、强磁选别控制子系统、弱磁选别控制子系统、浓缩脱水控制子系统。实现了全厂525台生产设备的启动、停止、连琐保护、料斗堵塞及电动机过载故障报警的逻辑控制。

(二)优化控制系统分为四个子系统,即竖炉焙烧优化控制子系统、弱磁球磨优化控制子系统、强磁球磨优化控制子系统和强磁机优化控制子系统。

(三)多媒体监视系统分为四个子系统,共设49台摄像机,配合控制系统完成对各主要生产过程的实际场景以及设备运行状态进行实时监控,从而保证生产过程的稳定运行。

二、生产执行系统

生产执行系统(MES)充分利用选矿生产过程控制系统(PCS)和酒钢公司计量系统的信息,实现了管控一体化,达到信息共享、动态分析、精细核算、降低成本的目的。

生产执行系统(MES)包括如下的子系统:计划统计管理子系统,生产调度管理子系统,设备管理子系统,质量管理子系统,能源计量管理子系统,成本监控子系统,综合查询子系统,系统集成接口。

计划统计管理子系统主要有生产经营计划的制订,统计管理,生产经营分析,金属平衡与物料平衡。

生产调度管理子系统主要有产量信息,质量信息,主要技术经济指标信息,成本监控信息,主要生产设备利用情况统计信息。设备管理子系统主要有:设备档案,设备技术状态,设备维修,设备润滑,备品备件管理,固定资产管理等。质量管理子系统主要有:质量检验,质量记录,质量统计,质量报表,质量分析工作。

能源计量管理子系统主要有对消耗的各种原辅料、燃料进行计算机管理,为降低生产成本和进行部门考核提供准确的基础数据,同时为上级部门对全厂的考核提供数据。

成本监控子系统主要有成本计划管理,成本数据管理,日常成本监控,能源成本监控,成本报表,成本分析。综合查询子系统主要有对各种生产情况、技术经济指标、设备运行情况、能源消耗进行综合查询,便于领导及时、准确地了解各种信息。

系统集成接口主要有对选厂各种数据进行系统集成,满足集团公司对选矿厂的各种数据需求,为上级或其他相关部门提供数据。通过计算机网络与数据库,将选矿生产过程的MES和PCS集成,实现生产过程管理和过程控制的一体化,从而保证选矿生产过程的优化控制、优化运行和优化管理。系统网络结构见图2。

图2  酒钢选矿厂综合自动化系统网络结构示意

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