21世纪，随着科学技术的迅速发展，信息技术取得了长足的进步，在我们的生产生活中，数字化、自动化无处不在，已经渗透到我们生产生活中的每一个角落。在现如今的企业日常生产管理中，信息化与一体化占据着越来越重要的角色，随着日益改善的信息化、一体化发展水平，以及不断提高的自动化程度，越来越多的铜矿开采企业开始倾向于使用计算机自动控制系统，数字化、信息化开采矿山的建设已成为近年来各个铜矿开采企业的建设目标，同时也成为这一领域国内外学者的研究热点。矿山企业生产的众多环节中，充填是一个必不可少且十分关键的步骤，这也使得它成为数字化开采矿山建设的一个重要目标。众多主客观因素直接影响着整个矿山的生产安全，诸如：配制好的充填料浆状态、浆料浓度的可控制性、充填料浆的运输送达等。在传统的充填系统中，主要依靠常规仪器仪表来使料浆浓度得到控制以及实现，这就造成了较多的人工操作，超强的工人劳动力，每一批次的生产填充状态都会出现不同程度的差别，导致充填料浆质量下降。所以，为了改善以上缺点，人们开发了自动化填充系统，并在实际应用中得到了广泛使用以及推广。

当前，大部分国内铜矿开采企业对计算机自动控制系统的应用仍然处于初级建设阶段，对铜矿的开采大部分依然使用人力，计算机自动控制系统自动化程度非常低，造成了大量的人力物力资源的浪费，给企业本身及社会造成了大额的利益损失。本文的主要研究内容，就是开发一种新型计算机自动控制系统，将该系统很好的运用在实际的铜矿开采过程中，以国内某大型铜矿开采企业的填充站为实例，通过运用该系统，意图使充填系统的自动化程度得到显著提升，人工劳动力得到大幅度减少，使开采一线作业的工人，由手工操作为主，转变为以巡逻查访为主，更进一步的目标就是，实现一线工人数量的减少，最终实现整个企业无人值守。

1 自动化系统与控制系统

计算机自动控制系统由自动化以及控制系统所组成。在自动化系统中，置于控制室上机位的计算机以及所有从站PLC构成了整个计算机自动系统。计算机作为上位机的好处是可以很好的实现人机互联，上位机主要的任务就是为管理人员提供清晰的人机界面，使铜矿开采企业的管理人员可以对整个开采生产过程有一个全面的检测和管理。在控制系统中，编写程序命令、开采中充填的参数设置、参数修正以及图形和数据的可以同时在线显示，这些功能都通过计算机来接收和表达，而且诸如继电器、限位开关、变频器、马达保护器等IO单元都通过PLC互相连接在一起。连接画面直接被显示出来通过MF-AOC5画面软件，从而使企业管理人员通过画面软件，就可以直接参与开采以及生产中各个步骤的控制。

结合铜矿开采企业的实际情况，我们用计算机自动化系统去改善胶结充填砂浆的工艺。首先，充填自动化系统将以取DCS模式为基础，同时用上位机工作站加以配合，在控制室安装趋势分析软件以及在线监控软件被有序的安装在控制室中，以实现控制过程的最优化，同时车间级别的MES，必须拥有以太网接口，这样才可以与ERP系统进行数据交换。

在充填料浆时，水泥是必不可少且不可取代的物质，在传统人工充填料浆时，往往需要大量的水泥，这就给企业带来了人力以及物力资源的负担，应用计算机自动化系统后，在确保充填料浆浓度的前提下，确保料浆浓度是对充填制备过程成功与否的一个重要要求，我们将水泥的用量较之前降低了30%，生产成本每年节约接近100万元。具体原因如下：。水泥、砂量配比的控制，管道输送充填料浆最佳流动性能的把握，充填浓度的控制，计算机自动化系统将以上几点要素进行有机的结合，从而确定最优的工艺流程及流程中所涉及的参数值。在对水泥仓料位、砂仓料位、水泥流量、尾矿流量、水量、砂浆浓度、充填浓度等参数进行检查测试时，自动给料和优化配比可以自动运行。从而达到原料使用量最少，同时保证充填效果最好、节能环保的同时降低了能源损耗，使企业的经济效益与社会的经济效益得到了提高。

为了方便控制，作为控制站的充填系统被挂在以太网上。与此同时，调度监控中心的企业管理人员可以及时准确的接收充填自动化系统的有关数据以及实时信息通过电脑网络，这样远程实时监控的理想就得了实现。要想系统的给料、搅拌浓度等参数都可以无人工参与的配比，工艺流程被自动控制，浓度、液位、流量需要被精确的检测，随后，水泥的固含量、用量以及流量被计算出根据砂量的流量，同时还要检测实际水泥流量值以及输送机的转速(输送机为控制水泥下料所用)。

每个控制设备所对应的编号是不一样的，每个站点都会有一个地址编号去识别编号所对应的控制设备。这和我们平时使用网络通信所显示的IP地址，每台电脑都会有属于自己而不用于其他电脑的IP地址一样。发送器和接收器组成了电气控制设备。有了它们的存在，首先，以自己编写的地址为样例，每个总线站点先检测该帧的地址是否与自己的编写的地址具有一致性，如果检测结果是一致的，那么系统就会自动接受并且处理数据，然后发给每个PLC控制单元。加入检测结果是不一致的，那么该站点就可以当做中间继电器一样来使用，把该帧站被直接发给下一个控制设备通过发送端。具有开关量IO通道以及模拟IO通道被选来作为节点，这样做的目的可以使开关量输入、开关量输出、脉冲量输入、模拟量输入和模拟量输出功能同时得到实现。

2 实际应用效果

(1)自从铜矿开采企业使用PLC计算机自动控制系统，经过了一年多漫长的生产使用时期，该系统运行已经实现自动化，并且运行过程稳定、运行结果准确合理，使用该系统前，现场操作人员为120人，应用该系统后期，人数已经锐减到48人，整个企业的工作重心也由原来人工手动开关阀门、液面位置的调节，流量及流速的控制、浓度的调整已完全转变为设备的维护保养、设施故障的巡查以及处理它的故障。劳动强度大幅度的下降。同时，精简人员后，企业机构更加精简，有助于管理的同时，也使企业的安全和生产管理水平得到了显著的提高。

(2)在使用PLC系统后，配比好的充填体强度要明显高于使用前的强度。我们跟踪监测了充填体的质量，但是由于在采场中，充填体强度的测试不太可能完成，所以我们改变方式，通过从搅拌桶中取样，来进行充填体的强度测试，通过6个采场使用系统前与使用系统后的数据对比，结果发现，使用系统后的充填体强度要明显高于使用系统前的填充题强度，而且样品的强度分布更加趋向于均匀化。

3 结束语

通过使用PLC自动检测与控制系统，本文中的目标企业，国内某铜矿开采企业的生产与管理流程得到了优化。人工劳动力减少60%，料浆稳定性提高了5%，水泥用量减小了30%，每年生产费用节约100万元，为企业营造了一个良好的经济效益和社会效益，说明该系统是可靠性及实用性极高。