基于FCS的选矿自动化控制系统设计论文

　　摘 要：本文根据某选矿厂的工艺流程，设计出主要通过PLC对选矿厂各环节进行控制的自动化系统并进行基于FCS的系统构架配置，同时对选矿厂软件控制系统进行了设计。通过对系统控制特点进行分析，该系统的设计理念先进，为国内选矿厂自动控制系统的建设提供了一个很好的示范。

　　关键词：选矿工艺 单回路控制 组态 PLC

　　1、概述

　　在选矿过程中，随着计算机技术的应用、控制理论的发展及检测手段的完善，为了能及时有效地控制生产过程参数的变化，保证产品的质量和产量，提高回收率，因此提高选矿自动化水平已被提上日程[1—2]。

　　FCS（Fieldbus Control System现场总线控制系统）是用现场总线网络将现场各个控制器和仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能可降低安装成本和维修费用。FCS是一种开放的、具有互操作性的、分散的分布式控制系统，现在广泛应用于选矿自动化控制系统中，并取得了较好的效果。

　　2、某选矿厂自动控制系统设计

　　2。1 选矿厂自动控制系统架构

　　根据某选矿厂的工艺流程要求，初步拟定该选矿厂的控制系统由5个控制站，与一个中央控制室组成环网。控制层提供了生产工艺数据和设备信息采集、过程数据控制处理与实时控制等功能，主要由PAC站与HMI组成。该选矿厂的自动化控制系统架构见图1所示。

　　各站内部采用PROFIBUS—DP现场工业总线的方式进行数据通讯；各站与中央控制室之间，采用以太网的方式进行数据传输及存储[3]。5个控制站分别是：

　　（1）粗碎、中碎及干选控制站；

　　（2）高压辊磨机流程控制站；

　　（3）1#系列筛分预选及磨选控制站；

　　（4）2#系列筛分预选及磨选控制站；

　　（5）浓缩、环水及尾矿控制站。

　　这5个站都采用GE 可编程控制器PACSystems Rx3i，作为站控制器组成站控制系统。每个控制站设计选择使用一台PACSystems Rx3i系列CPU控制器、以及由PACSystems Rx3i系列相应的功能模块等组成一个过程控制I/O站处理系统，负责对相应的生产流程进行生产过程的处理控制。为了连接和维护的方便，5套HMI（内置以太网口）与控制站之间通过工业以太网方式进行连接。

　　选矿厂控制系统的信息层主要提供了现场生产过程的模拟显示、操作指令下达、报警显示、数据存储、历史记录、报表分析及WEB发布等功能。信息层主要由操作员分站、操作员总站、工程师站、历史服务器、WEB服务器、WEB客户端、以太网交换机和网络打印机，以及相关的软件等组成。

　　2。2 选矿厂自动控制系统软件设计

　　该系统所用的软件主要有：操作系统软件WindowsXP SP2、PLC控制应用软件Machine Edition、组态监控软件iFix、历史数据库软件iHistorian、WEB发布软件Portal。

　　信息层的计算机操作系统主要配备Windows XP Service Pack 2。它对个人用户来说：具有可靠的附件安全检查，提供更多的网络安全保护，确保了网页浏览更安全。系统组态采用iFix软件，由于iFix系列软件的C/S架构，系统选用2套iFix增强型的无限点开发版软件作为工程师冗余站。此软件通过专业驱动和下位的PLC连接，实现和PLC的数据的'交互。同时，选用6套iClient软件作为此系统的操作员站，用来实现对系统的监控，其中5套是分别对应于各控制站，另外1套是整个系统的总监控[4]。

　　系统中的数据管理选用GE公司的iHistorian软件来实现历史数据的压缩归档存储。iHistorian数据库通过iFix采集器和下位的iFix软件连接，从iFix软件的数据库中获取数据。同时，它可以通过其它采集器以及接口和别的系统连接。系统中的WEB发布功能由GE公司的Portal软件来实现，Portal是一个专业的可视化的数据分析报表生成和web发布的软件。系统中涉及到的三个GE Fanuc软件直接可以实现无缝连接。

　　同时，iFix软件支持的COM/DCOM、DDE、OPC、ActiveX等接口和技术能实现与其他系统或软件的连接，iHistorian支持的OPC、OLE DB等技术支持与其他数据库的互连，并且iHistorian的SDK完全开放，可以通过后台开发实现与其他诸多系统和软件的连接。