楊 帆，李 博，劉 水

1西北工業(yè)大學(xué)倫敦瑪麗女王大學(xué)工程學(xué)院 陜西西安 710072

2西安捷達(dá)測(cè)控有限公司 陜西西安 710199

某礦山企業(yè)的磨礦設(shè)備控制通?？恐蛋嗳藛T手動(dòng)操作或通過(guò)儀器儀表、工控機(jī)輔助調(diào)節(jié)。這種控制方式的缺點(diǎn)是操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、滯后性強(qiáng)、穩(wěn)定性差，而且受主觀因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)磨礦生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié) (如稱(chēng)重、給料、加球、加水等) 不能高效配合，導(dǎo)致磨礦產(chǎn)能與效率低下，以及溢流細(xì)度合格率差等狀況[1]。另外，由于傳統(tǒng)的磨礦車(chē)間環(huán)境比較惡劣，磨礦設(shè)備產(chǎn)生的高濃度粉塵與大分貝噪聲對(duì)操作人員的健康危害極大。

1 PLC、DCS、IoT的技術(shù)特點(diǎn)

可編程控制器 (PLC) 在化工、機(jī)械、建筑及環(huán)保等行業(yè)設(shè)備電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，它由Power、CPU、ID、OD、AD 或者 DA 等功能模塊組成，具備強(qiáng)大的邏輯控制、時(shí)序控制、PID 控制、串口或者網(wǎng)絡(luò)通信等功能。CJ2M PLC 是日本 Omron 公司推出的一種新型的通用自動(dòng)化模塊積木式控制裝置，它將現(xiàn)代的微電子精確控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)復(fù)雜算法分析技術(shù)和以太網(wǎng)高速通信技術(shù)融為一體，具有適應(yīng)性廣、穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)以及易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。由于磨礦設(shè)備的工作環(huán)境惡劣，干擾源眾多，如球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)等大功率用電設(shè)備的啟動(dòng)或停止，易引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，形成低頻干擾，如果用傳統(tǒng)的儀器儀表或者計(jì)算機(jī)直接控制，會(huì)使系統(tǒng)經(jīng)常受到嚴(yán)重干擾而不能正常地運(yùn)行[2]。而 CJ2M PLC 在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中已采取多層次抗干擾措施，對(duì)惡劣工況有超強(qiáng)的免疫力，是理想的磨礦設(shè)備控制裝置。

分散控制系統(tǒng) (DCS) 采用分散控制、集中管理、本地自治的基本設(shè)計(jì)思想，是傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化的主要形式，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以本地自治閉環(huán)調(diào)節(jié)，不受外界干擾[3]。

物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things，IoT) 是萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，其基本宏觀架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。IoT 通過(guò)在感知層給被測(cè)對(duì)象布置傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法控制并作用于目標(biāo)對(duì)象，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送到應(yīng)用層進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析或者加工利用。

充分結(jié)合 DCS 技術(shù)與 IoT 技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的 IoTDCS自動(dòng)化系統(tǒng)，可以發(fā)揮 DCS的強(qiáng)自治性、IoT的廣互聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)磨礦設(shè)備本地自主自動(dòng)智能調(diào)節(jié)，出現(xiàn)故障時(shí)可遠(yuǎn)程高效實(shí)時(shí)進(jìn)行診斷干預(yù)，從而極大地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了磨礦設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。

2 IoT-DCS自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)研大部分礦山企業(yè)用戶(hù)的自動(dòng)化控制需求，遵循低成本、安全可靠的原則，結(jié)合 PLC、DCS、IoT的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出基于礦山企業(yè)局域網(wǎng)(LAN)的磨礦設(shè)備 IoT-DCS自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)從下至上分為 4 層，即感知執(zhí)行層、控制匯聚層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和操作應(yīng)用層，其硬件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 磨礦設(shè)備 IoT-DCS自動(dòng)化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.1 Hardware structure of IoT-DCS automation system for grinding equipment

其中感知執(zhí)行層、控制匯聚層構(gòu)成基本的 DCS自治系統(tǒng)，體現(xiàn)分散管理、集中控制的思想，所有的4 層架構(gòu)構(gòu)成一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

2.1 感知執(zhí)行層

感知執(zhí)行層位于整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最下層，它包含了稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重控制器、進(jìn)水傳感器、進(jìn)水控制器、礦漿傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、加球控制器及開(kāi)關(guān)控制器，它們的功能與接口信號(hào)如表 1所列。

表1 感知執(zhí)行層功能與接口信號(hào)Tab.1 Functions and interface signals of perceived executive layer

感知執(zhí)行層不是一成不變的，可以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需要增加或刪減一部分傳感器或控制器。比如很多礦山企業(yè)磨礦設(shè)備還要增加潤(rùn)滑油油溫、球磨機(jī)裝載負(fù)荷、圓盤(pán)給料機(jī)電流和電壓等參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量或者控制。感知執(zhí)行層的傳感器或者控制器可以采用市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)的電子器件，但必須要符合表 1 中的接口電流電壓規(guī)格。

2.2 控制匯聚層

控制匯聚層為本系統(tǒng)的核心，采用 1 臺(tái)日本Omron 公司的 CJ2M PLC，也可以適配其他型號(hào)。CJ2M PLC 各個(gè)部分的主要選型與功能描述如表 2 所列。

表2 CJ2M PLC 各個(gè)部分的主要選型與功能描述Tab.2 Main model selection and function description of each part of CJ2M PLC

控制匯聚層的作用是實(shí)時(shí)采集感知層各個(gè)設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)與模擬量輸入信號(hào)，并根據(jù)磨礦工藝邏輯控制算法與 PID 算法，實(shí)時(shí)控制電子秤的變頻器頻率，滿足球磨機(jī)的產(chǎn)量要求。另外通過(guò) PID 算法動(dòng)態(tài)控制球磨機(jī)的進(jìn)水量，使礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合產(chǎn)品質(zhì)量要求[4]?？刂茀R聚層將分散到磨礦車(chē)間的各個(gè)傳感器信號(hào)與輸出控制信號(hào)都匯聚到一個(gè)測(cè)量控制中心，其功能等于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)調(diào)器。它還可以通過(guò)其通信接口 (如 RS232/RS485/RJ45) 連接到上層，考慮到本物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程測(cè)量與控制功能，通信接口限定為 RJ45 以太網(wǎng)，支持 TCP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口。

2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層用于連接控制匯聚層和操作應(yīng)用層，它可以由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將終端設(shè)備的請(qǐng)求數(shù)據(jù)或者命令，安全可靠地傳輸?shù)娇刂茀R聚層，并將反饋數(shù)據(jù)或者執(zhí)行結(jié)果重新返回到操作應(yīng)用層[5]。

考慮到磨礦設(shè)備運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)大電流、大功率的狀況，設(shè)備的啟停誤動(dòng)作會(huì)威脅到現(xiàn)場(chǎng)維修人員的生命安全，一旦受到外網(wǎng)攻擊會(huì)產(chǎn)生很大的風(fēng)險(xiǎn)。因此本系統(tǒng)只考慮在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng) (LAN) 環(huán)境下運(yùn)行，它可以是有線以太網(wǎng)或者無(wú)線 WiFi。

構(gòu)建該系統(tǒng)的時(shí)候，可以在磨礦設(shè)備本地操作室安裝交換機(jī)/路由器，使其接入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)。由于LAN 具有高速可靠網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶匦?，使得遠(yuǎn)程操作指令下發(fā)到 PLC 沒(méi)有任何延遲，具備較高的實(shí)時(shí)性。

2.4 操作應(yīng)用層

操作應(yīng)用層作為本物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最高層，是多種類(lèi)型終端設(shè)備的人機(jī)接口。本系統(tǒng)的操作應(yīng)用層包括3 種終端：觸摸屏人機(jī)界面 (HMI)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(PC)、遠(yuǎn)程操作的手機(jī) (Phone)。通過(guò)操作應(yīng)用層，用戶(hù)可以本地或者遠(yuǎn)程查看磨礦設(shè)備的實(shí)時(shí)工作畫(huà)面、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，記錄歷史數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)趨勢(shì)曲線等信息；還可以根據(jù)工藝規(guī)程開(kāi)啟或者關(guān)閉各磨礦設(shè)備，用戶(hù)無(wú)須到現(xiàn)場(chǎng)操作，可遠(yuǎn)離噪聲和粉塵污染。更重要的是，技術(shù)人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程 APP 實(shí)時(shí)查看、設(shè)置磨礦控制參數(shù)，如設(shè)定球磨機(jī)給礦量、進(jìn)水量、PID 參數(shù)及報(bào)警參數(shù)等，提高了工作效率；一旦發(fā)生故障，還可以及時(shí)遠(yuǎn)程診斷、排查問(wèn)題，提高了磨礦設(shè)備的安全性與可靠性。

如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，操作應(yīng)用層處于失聯(lián)狀態(tài)，但整個(gè)系統(tǒng)仍可以正常工作，感知執(zhí)行層與控制匯聚層構(gòu)成的 DCS 單元可以本地自治穩(wěn)定工作。

3 IoT-DCS自動(dòng)化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)除了感知執(zhí)行層采用標(biāo)準(zhǔn)成熟的電子傳感器或者執(zhí)行器件外，控制匯聚層和操作應(yīng)用層需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件。

3.1 控制匯聚層軟件設(shè)計(jì)

控制匯聚層主要是 CJ2M PLC 程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，它的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為 CX-Programmer V9.6，支持豐富的邏輯控制、算術(shù)運(yùn)算、串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信等指令，擁有強(qiáng)大的仿真技術(shù)。CJ2M PLC 程序的語(yǔ)法包含傳統(tǒng)的梯形圖 LAD 代碼以及類(lèi)似現(xiàn)代 C 語(yǔ)言的 ST 代碼。

3.1.1 加球機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

鋼球是球磨機(jī)的研磨介質(zhì)，球磨機(jī)正常運(yùn)行時(shí)鋼球與鋼球、鋼球與礦石、鋼球與球磨機(jī)襯板之間產(chǎn)生摩擦，使鋼球磨耗增大。為了保持球荷充填率和球的合理配比，必須進(jìn)行合理補(bǔ)加球。本系統(tǒng)需要周期性地自動(dòng)給球磨機(jī)加入鋼球，其控制算法流程如圖 2 所示。

圖2 自動(dòng)補(bǔ)加球控制算法流程Fig.2 Process flow of algorithm for automatic ball addition

流程圖采用 ST 語(yǔ)法代碼編寫(xiě)。bPV為鋼球?qū)崟r(shí)計(jì)數(shù)值，bSV為周期性補(bǔ)加球目標(biāo)值。加球周期開(kāi)始時(shí)將bPV清零，同時(shí)將加球狀態(tài)值設(shè)置為真；進(jìn)球信號(hào)為加球機(jī)出口的光電掃描開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，當(dāng)有球進(jìn)入球磨機(jī)時(shí)，開(kāi)關(guān)量立刻為 ON，bPV增加 1；然后判斷是否bPV≥bSV，若不滿足該條件，則繼續(xù)進(jìn)入加球循環(huán)；如果條件滿足，則說(shuō)明加球數(shù)量達(dá)到目標(biāo)設(shè)定要求，此時(shí)將加球狀態(tài)值設(shè)置為假，從而完成加球周期。

3.1.2 電子秤與加水流量 PID 程序設(shè)計(jì)

PID 控制算法是結(jié)合比例、積分和微分 3 種環(huán)節(jié)于一體的控制算法，其算法數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中：mv(t) 為t時(shí)刻 PID 算法的輸出控制量；Kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。

本系統(tǒng)中需要給球磨機(jī)定量加礦石，采用 PID算法控制電子秤的變頻器，確保精確放料。為了達(dá)到合適的礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要在球磨機(jī)中加入適量的水，采用 PID 算法控制瞬時(shí)加水量。用pv(t) 表示傳感器采集的實(shí)時(shí)礦量或者瞬時(shí)水量，它是隨時(shí)間t動(dòng)態(tài)變化的函數(shù)；sv(t) 為用戶(hù)設(shè)定的理想控制目標(biāo)值；e(t) 為控制偏差值，等于sv(t) 與pv(t)的差值?？刂七^(guò)程中需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整mv(t)，以改變電子秤變頻器的頻率或者進(jìn)水流量閥門(mén)的開(kāi)度，使得e(t) 盡量為 0。

3.1.3 故障診斷程序算法設(shè)計(jì)

磨礦工藝流程包含設(shè)備眾多，運(yùn)行環(huán)境惡劣，常常因?yàn)樵O(shè)備老化或者電網(wǎng)負(fù)荷的異常變化引起某些設(shè)備故障。對(duì)于球磨機(jī)與分級(jí)機(jī)這種大功率、高耗能設(shè)備，用傳統(tǒng)的手段很難快速診斷故障，往往會(huì)因?yàn)闀r(shí)間拖延給生產(chǎn)造成很大損失，因此需要編寫(xiě)故障診斷程序，快速查找問(wèn)題所在。設(shè)計(jì)的磨礦設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)是一種智能 PLC 程序，它包含傳感器故障檢測(cè)器、磨礦故障推理機(jī)、磨礦知識(shí)獲取接口、磨礦故障知識(shí)庫(kù)、評(píng)價(jià)優(yōu)化機(jī)構(gòu)及故障提示處理機(jī)構(gòu)。

當(dāng)傳感器故障檢測(cè)器掃描到某一個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息(電流、電壓、頻率) 超出閾值，磨礦故障推理機(jī)開(kāi)始工作，搜索存儲(chǔ)在 PLC 保持?jǐn)?shù)據(jù) DM 區(qū)中的磨礦故障知識(shí)庫(kù)并進(jìn)行比對(duì)。該知識(shí)庫(kù)由若干 IF-ELSE 規(guī)則組成，得到故障結(jié)論后立刻將故障信息反饋到最高層人機(jī)界面，并作出適當(dāng)處理。系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)可以通過(guò)磨礦知識(shí)獲取接口輸入設(shè)備的故障范圍參數(shù)。每次故障處理完成后，通過(guò)評(píng)價(jià)優(yōu)化機(jī)構(gòu)再次監(jiān)測(cè)發(fā)生故障的狀態(tài)信息是否恢復(fù)正常，如果未能解決，說(shuō)明該知識(shí)規(guī)則失效，需要用戶(hù)調(diào)整，以確保知識(shí)庫(kù)及時(shí)更新。

3.1.4 設(shè)備手動(dòng)與一鍵自動(dòng)啟停程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)所有設(shè)備，包括加球機(jī)、球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、圓盤(pán)給料機(jī)、渣漿泵、帶式輸送機(jī)及螺旋分級(jí)機(jī)等，可通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕手動(dòng)控制其工作，還可以根據(jù)球磨工藝需要，按照設(shè)定的工序依次順序啟停。如渣漿泵開(kāi) → 球磨機(jī)開(kāi) → 分級(jí)機(jī)開(kāi) → 輸送機(jī)開(kāi) →圓盤(pán)給料機(jī)開(kāi) → 1 號(hào)螺旋分級(jí)機(jī)下降 → 2 號(hào)螺旋分級(jí)機(jī)下降，關(guān)閉時(shí)順序相反。還可以定義各個(gè)設(shè)備開(kāi)關(guān)互鎖操作，如球磨機(jī)與分級(jí)機(jī)啟停互鎖，即球磨機(jī)不開(kāi)，分級(jí)機(jī)不能開(kāi)啟；分級(jí)機(jī)不停，球磨機(jī)不能停止[6]。

3.2 操作應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)

操作應(yīng)用層是用戶(hù)操作磨礦設(shè)備的人機(jī)接口，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的種類(lèi)，需要開(kāi)發(fā)不同的應(yīng)用程序。本系統(tǒng)中包含 HMI 軟件、PC 桌面軟件、移動(dòng)手機(jī) APP。無(wú)論哪一種終端設(shè)備都需要直接或者間接通過(guò) TCP/IP 協(xié)議連接到 CJ2M PLC 網(wǎng)絡(luò)接口。

由于HMI 廠家定制了特定的開(kāi)發(fā)環(huán)境，如WeinView 公司的 EasyBuilder Pro，其編程相對(duì)簡(jiǎn)單，整個(gè)過(guò)程只需要可視化的設(shè)計(jì)與組態(tài)，腳本代碼的編寫(xiě)工作量較少。需要完成的步驟有：①新建 HMI 項(xiàng)目；② 選擇與硬件對(duì)應(yīng)的 HMI 型號(hào)；③配置 HMI與 PLC 網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù) (IP 地址與端口號(hào))；④ 定義用于顯示的布爾、整型、浮點(diǎn)型變量；⑤ 編寫(xiě) HMI 主菜單畫(huà)面；⑥ 編寫(xiě)設(shè)備監(jiān)控畫(huà)面。

操作應(yīng)用層核心軟件為 PC 桌面軟件、移動(dòng)手機(jī)APP，一般采用跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)，工作內(nèi)容與編程過(guò)程比較相似，限于篇幅下面只對(duì) PC 桌面軟件的設(shè)計(jì)與涉及的關(guān)鍵技術(shù)做主要介紹。

操作應(yīng)用層 PC 桌面軟件設(shè)計(jì)成客戶(hù)端/服務(wù)器架構(gòu)，可以將 CJ2M PLC 看成服務(wù)器，它提供傳感數(shù)據(jù)與執(zhí)行命令，PC 桌面軟件窗口對(duì)應(yīng)于客戶(hù)端程序設(shè)計(jì)，考慮到系統(tǒng)的安全性與設(shè)備管理的特殊性，操作應(yīng)用層用戶(hù)群體只限于磨礦企業(yè)少數(shù)技術(shù)人員[7]。本系統(tǒng)的用戶(hù)與口令預(yù)置在 PLC的 DM 區(qū)中，無(wú)需注冊(cè)，遠(yuǎn)程操作即可修改。

操作應(yīng)用層 PC 桌面軟件設(shè)計(jì)流程如圖 3 所示，主要包含的模塊功能如下。

圖3 操作應(yīng)用層 PC 桌面軟件設(shè)計(jì)模塊Fig.3 Design module of desktop software of operation application layer

(1) 磨礦用戶(hù)登錄模塊 需要 PLC 授權(quán)的合法用戶(hù)才可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)控制本物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

(2) PC 桌面軟件任務(wù)調(diào)度模塊 是上位機(jī)軟件的主要循環(huán)調(diào)度模塊，它通過(guò)后臺(tái)通信事件，或者用戶(hù)操作其他模塊事件驅(qū)動(dòng)執(zhí)行，套接字 (Socket) 通信為最高優(yōu)先級(jí)事件。

(3) 套接字通信模塊 創(chuàng)建客戶(hù)端套接字，編程采用多線程技術(shù)，同時(shí)該線程處于后臺(tái)最高優(yōu)先級(jí)激活狀態(tài)。

(4) 磨礦工藝畫(huà)面模塊 為本系統(tǒng)最重要的人機(jī)畫(huà)面模塊，它將磨礦設(shè)備以圖形化的方式直觀顯示出來(lái)，同時(shí)在畫(huà)面上可以查看設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

(5) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢(xún)模塊 由 TCP 獲取的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)在應(yīng)用層軟件的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供后期技術(shù)人員查詢(xún)及故障診斷決策時(shí)使用。

(6) 趨勢(shì)曲線顯示模塊 將采集到的磨礦設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)曲線的方式直觀顯示出來(lái)。

(7) 故障存儲(chǔ)查詢(xún)模塊 通過(guò)本模塊用戶(hù)可以方便查詢(xún)異常報(bào)警故障以及處理情況。

(8) 磨礦控制參數(shù)模塊 技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程查看并設(shè)置磨礦設(shè)備故障的上下限閾值或者電子秤、加水量控制 PID 參數(shù)。

4 實(shí)際應(yīng)用

運(yùn)用筆者提出的物聯(lián)網(wǎng)分層開(kāi)發(fā)理論，為國(guó)內(nèi)某鉛鋅選礦廠成功設(shè)計(jì)并實(shí)施了基于Omron 公司 CJ2M PLC的磨礦設(shè)備 IoT-DCS自動(dòng)化系統(tǒng)。該磨礦工藝流程中主要包含 MQG2100×3000 濕式格子型球磨機(jī)、FLG-?2000 高堰式單螺旋分級(jí)機(jī)以及 DB800 圓盤(pán)給料機(jī)等設(shè)備。整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含了控制匯聚層 PLC程序，操作應(yīng)用層 HMI 軟件、PC 軟件以及手機(jī) APP軟件，其中 PC 軟件磨礦工藝主畫(huà)面如圖 4 所示。

圖4 PC 軟件磨礦工藝主畫(huà)面Fig.4 Main interface of PC software for grinding process

磨礦設(shè)備在實(shí)施本系統(tǒng)之前為傳統(tǒng)的人工手動(dòng)控制方式，技術(shù)改造后采用 IoT-DCS 方式，改造前后技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表 3 所列。

表3 磨礦設(shè)備實(shí)施本系統(tǒng)前后技術(shù)指標(biāo)對(duì)比Tab.3 Comparison of technical indexes before and after application of system to grinding equipment

從表 3 可以看出，本系統(tǒng)提高了礦石處理能力，且磨礦產(chǎn)品的溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù)也得到了提高，為企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)分層理論，既能體現(xiàn) PLC的穩(wěn)定性與可靠性，又發(fā)揮了 DCS 集中控制的自治優(yōu)越性，同時(shí)又能體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程診斷操作的方便性。根據(jù)用戶(hù)一年多的實(shí)際運(yùn)行效果反饋，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，改善了工人的工作環(huán)境，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，可以快速自動(dòng)診斷故障，報(bào)警后技術(shù)人員可遠(yuǎn)程協(xié)助解決，大幅減少了磨礦設(shè)備的維護(hù)成本。IoTDCS 控制系統(tǒng)為其他礦山企業(yè)磨礦設(shè)備遠(yuǎn)程穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行提供了較好的解決方案。