选矿作业控制系统的研究与设计

选矿作业控制系统的研究与设计 本文关键词：作业，选矿，控制系统，研究，设计

选矿作业控制系统的研究与设计 本文简介：摘要：选矿作业是冶金作业中极其重要的环节，其质量的好坏直接影响到后续作业的指标。本文以选矿作业系统为主要对象，采用计算机技术、现代网络技术、自动控制技术及现代通信工程（弱电工程），对选矿控制系统进行设计与研究。通过现代自动化控制理论，设计新的控制系统。选矿控制系统包括选矿运转控制系统和监控系统，通过

选矿作业控制系统的研究与设计 本文内容：

摘要：选矿作业是冶金作业中极其重要的环节，其质量的好坏直接影响到后续作业的指标。本文以选矿作业系统为主要对象，采用计算机技术、现代网络技术、自动控制技术及现代通信工程（弱电工程），对选矿控制系统进行设计与研究。通过现代自动化控制理论，设计新的控制系统。选矿控制系统包括选矿运转控制系统和监控系统，通过控制器，感应器和上位机对选矿机及相关设备进行实时监控和控制。结合对选矿控制系统的研究，对其进行硬件设计，主要包括控制器，感应器，上位机，控制设备和检测仪器的选择及配置，实现上位机和选矿机之间的通信。

Abstract： Beneficiation operation is an important part of metallurgical operations. The quality of beneficiation operation products has a direct impact on the indicators of follow-up operations. In this paper， the ore dressing operation system is the main object， and the design and research of the mineral processing control system are carried out by using computer technology， modern network technology， automatic control technology and Modern Communication Engineering （weak current engineering）. Through modern intelligent control theory， a new control method is designed. Processing control system including operation control system and monitoring system， processing by the controller， sensors and computer for real-time monitoring and control of the processing machine and related equipment. Based on the analysis of ore control system， the hardware design， mainly includes controller， sensor， computer control， selection and configuration of equipment and testing equipment， realize the communication between PC and concentrator.

关键词：选矿分级系统；选矿控制方案；监控系统；PLC

Key words： beneficiation classification system；beneficiation control program；monitoring system；PLC

中图分类号：TD9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）32-0097-02

0 引言

本文的主要研究对象是选矿控制系统。整个系统由以下部分组成。①进给矿设备。矿石通过皮带运送到选矿机中。②缓慢驱动控制。选矿机旁工作区设有柜式操作按钮箱用来直接控制驱动。③水力器控制。分级矿粒确保满足接下来作业的要求。④触摸屏显示及监控温度信号，反映出接点信号源。⑤主轴承高低压润滑油泵的相关信号的显示及监测，其中润滑油压的大小（控制压力防止密封泄露）、润滑油的油位等实时信号进入上位机进行实时监控，同时本系统必须安装配备的声光可视化报警系统[1]。

1 选矿控制系统硬件设计方案

选矿控制系统的硬件主要包括以下几部分：选矿机瓦温检控，送矿胶带控制，集散控制系统，润滑系统控制，同步电机控制，离合器控制给矿设备控制以及给矿设备控制等。其中电控系统由电源系统，电机系统，PLC系统，液压系统，电子称重器系统，检测反馈系统，电气控制柜及报警系统构成[2]。一个电气控制柜集成了大量PLC系统且能实现基本操控功能。根据现场的选矿工艺的要求，控制系统通常采用分布式控制来提高系统的可靠性。

选矿控制系统可对调整上位机的各项预设值来进行控制。系统本身利用声音对选矿机的矿石装载量进行判断，并以此作为判断“胀肚”的标志[2]。根据对实时声源信号进行接收，上位机将指令发送给变频器，通过变频器进一步控制给矿机。

2 选礦控制系统的主要控制对象

选矿控制系统的硬件在设计和选择过程中应充分考虑现场的作业情况及现场实际环境，特别是监测设备，控制设备，感应设备及相关通讯部件的选择，直接决定了设计出的控制系统的可靠性和准确性。

2.1 皮带电子称

电子皮带秤是整个选矿设备中对矿石供应量进行检测的最主要设备。其能将矿石对皮带的压力转化成相应的电信号进行传输。

2.2 离合控制器

气动离合器是依靠气压来推动组件并传递动力的部分。气动离合器具有传输动转矩大，反应速度快，.散热能力高等优点；当离合器的使用可以补偿安装误差，降低机械系统的冲击。

2.3 核子检测仪

利用核子检测仪检测选矿的浓度，可使选矿浓度控制在规定的标准内，保证产品质量，为下一级浮选作业提供前提。

2.4 润滑系统

润滑系统是选矿机在工作过程中必不可少的一环，其中润滑作用可减少机械阻力，摩擦阻力及机械磨损，提升设备的使用时间的工作效率。endprint

2.5 变频器系统

当控制系统接收到声源信号并判断出料位，由上位机向驱动电机发出指令，调节电机的驱动来调节给矿量。电机需采用符合标准的交流电机。变频器的选择要考虑作业的实际情况和现场环境以及能否与交流电机互相配合。

变频器的选择应满足变频器的额定电流/功率大于所驱动电机的额定电流/功率为准。其中变频器在选择时应考虑其容量和工作时的余量。[3]

2.6 水位控制

通过相应的传感器将水位的实时信号经底层控制向上位机反馈，再由上位机对预设水位进行对比，计算出偏差值并进行反馈来完成水位控制。

2.7 水力旋流器

水力旋流器是用分离力对矿粒进行分级的设备，它具有矿粒处理量大（单位容积大），构造简单，工作效率高，价格优势大等优势。特别是水力旋流器的分级效率可达80%～90%并且分级粒度细。

3 PLC硬件设计

根据选矿工艺的现场标准，实际控制对象要选择合适的控制模块来构成控制系统。控制系统中的控制器广泛采用SIMATIC S7-300。由于SIMATIC S7-300是模块化结构，容易实现分布式配置。S7-300控制器的成本低，可靠性较高，是很多工业控制的首选。

SIMATIC S7-300 PLC主要由CPU，电源，通信模块和I/O模块组成，各部分PLC间要使用电缆连接，这样便构成了整个选矿机选矿控制系统。

各模块的供电主要由中央机架通过CPU315-2DP来提供，其中中央机架装配有1个IM365，1个FM335，2个SM332，3个SM322，5个SM321及5个SM331[5-7]。

4 上位机硬件的配置

整个选矿系统中的重要的是监控系统。本系统选择触摸屏MP270以保证系统可靠运行。触摸屏MP270内部设置了24V保护电路可避免因接线错误而导致的产品损坏，其通信能力强并且可用于PROFIBUS环境和与PROFINET连接的相应变量。工业以太网通讯可确保监控设备、控制器与上位机三者间都能实现数据和信号的实时传输；选矿分级过程可通过监控系统来实现，同时上位机上集成有RS422/485接口，可使控制器与上位机连接起来。

5 各级设备、控制器与上位机之间的通讯

相应的通信协议是实现各级设备，控制器与上位机之间正常通讯的必要保障。工厂管理层监管由现场监控设备、上位机和控制器所组成的监控网络，这样就构成了一个现场自动化管理系统。

①现场设备层是使现场和设备相连的中级层。现场设备层将传感器、各级驱动、执行机构与控制器连接以实现系统的主要控制功能。同时通过主站对选矿系统的实时通信进行管理。主站和从站之间的信息传输要通过通讯协议来进行传输。

②单元层是由生产车间的各设备的连接组成的，具有生产统计、生产调度及实时监控功能，可以实现在线监控、设备故障报警和故障的维修等，是生产车间中极为重要的环节。其优先级为：传送容量大>传输速度。

③通过集线器与车间管理网连接来形成工厂管理层，可以将各级车间操作工作站连接起来以实现实时生产数据向管理层的传输，并实现实时控制。同时工厂管理层通过接收车间管理网的实时数据来实现工厂的自动化控制和实时反馈。

在工厂级自动化控制中，常用的工业通讯方式有：MPI通信，PROFIBUS通信，工业以太网通信，PROFIBUS总线扩展和AS-I总线等。

MPI通信是SIMATIC S7-300默认的一种通信方式，其网络通信的速率是199.2kbit/s-12Mbit/s，是一种比较常用的通信方式。当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用MPI作为一种简单经济的通讯方式。

PROFIBUS通信是一种过程现场总线系统，PROFIBUS传输速度可在9.6kbaud～12Mbaud范围内选择，其传输速率与总线长度有关，是PLC与分散的I/O设备之间通信的首选[8]。

工业以太网符合IEEE802.3国际标准的局域和单元网络用来链接工厂自动化设备及操作柜之间的网络，可及时反馈各设备、操作柜与各级工作站之间的信号，常用于现场级的工业环境。

AS-I是整个工业通讯中最底层的总线，能够直接与现场的传感器和执行器等连接，只负责基本的数据采集与传输，其的实时性和成本优势很高。构建一个AS-I网络，须具备四个单元：AS-I 主站，从站模块，供电单元及相应的网络部件[9]。

通信距离可以通过中间继电器进行扩展。其网络节点通常可以挂SIMATIC S7-300，人机界面，编程设备。在选矿机系统中，控制器采用PROFIBUS现场总线和工业以太网通信，与上位机连接，并从站上读取信息。（在选矿机控制系统中，上位机通过工业以太网通信及PROFIBUS通信读取从站的信息，并依据从站的信息进行实时控制。

根据现场的控制要求标准，一般选用SIMATIC S7-300，SIMATIC S7-300系列PLC的CPU315-DP带有PROFIBUS-DP接口，这可使S7-300进行直接通信。同时应使用STEP7（SIMATIC S7-300编程软件）软件中的硬件组态进行实际构建，变频器参数的设定应与控制器相应参数的设置保持一致以实现变频器网络地址的分配。

6 结语

本文对选矿机选矿控制系统进行硬件设计，完成整个选矿控制系统的硬件搭设。由于选矿控制系统的复杂性，以及条件的限制，选矿控制系统的研究还可以更加完善。在检测选矿机的载荷时，不仅要利用声源来诊断载荷，而且应采用多种检测方法来判断矿物材料的位置，从而使检测到的载荷的可靠性更高。

参考文献：

[1]孙云东，杨金艳.国内选矿自动化技术应用及进展[J].黄金， 2010，31（4）：35-38.

[2]李晓岚，曾云南.选矿自动化技术的新进展[J].金属矿山， 2006（6）：61-64.

[4]周恩浦.选矿机械[M].长沙：中南大学出版社，2014.

[5]蔡丽，童敏明，戴新联，等.焦炉集气管压力智能控制系统的设计[J].煤炭科学技术，2008，36（8）：88-90.

[6]李士勇.模糊控制理论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011.

[7]罗兵，甘俊英，张建民.智能控制技术[M].北京：清华大学出版社，2011.

[8]刘有才，刘增良.模糊专家系統原理[M].北京：北京航天航空大学出版社，1995.

[9]Deli Jia， Jinsong He. Research on intelligent control strategy of plasma cutting Process， inControl and Decision Conference （CCDC）， Xuzhou， 2010.endprint

《选矿作业控制系统的研究与设计》由：免费论文网互联网用户整理提供；
链接地址：http://www.csmayi.cn/show/210752.html
转载请保留,谢谢!

• 上一篇：小学四年级话题复习课教学小组合作任务设计与实践
• 下一篇：高中物理实验笔试考核的研究