【正文】 雙擊 DP地址 為 IM153 模塊，依次插入模擬量輸入輸出模塊。本文中用 STEP 向?qū)瓿捎布M態(tài)，組態(tài)步驟如下： （ 1）新建一個 STEP 7 項目 雙擊“ SIMATIC Manager”圖標 —— 打開 SIMATIC 管理器 —— 選擇菜單欄中“文件”菜單項， 再 在下拉列表中選擇“新建項目向?qū)А卑粹o，單擊“預(yù)覽按鈕”，選擇“下一步”按鈕；在出現(xiàn)的對話框中選擇 CPU 的類型與訂貨號，給 CPU 命名， MPI 的默認地址為 2；單擊“下一步”按鈕，在出現(xiàn)的對話框中選擇你要添加的項目塊，選擇所選塊的語言“ LAD” ； 單擊“下一步”按鈕，在出現(xiàn)的對話框中給項目名稱命名，本課題為“磨礦自動控制系統(tǒng)”。根據(jù)系統(tǒng)的配置選擇不同的通訊接口。 磨礦分級系統(tǒng) 控制程序設(shè)計流程 Siemens（ 西門子 ） S7400 編程軟件不是簡單的應(yīng)用程序， 她 是由一系列應(yīng)用程序 而組成的軟件包， SIMATIC 管理器集成了 硬件組態(tài)、 符號編輯器、編程工具（ 如： 梯形圖、語句表、功能塊圖 等 ） 、 NETPRO 通訊組態(tài) 和 硬件論斷 等。 (2) 闡述了磨礦分級控制系統(tǒng)的 PLC 模塊的 配置組成及 CPU 性能 ：其中 包括 CPU 配置、電源配置 及選型 、 信號 模塊的配置、 控制系統(tǒng) 接口模塊配置和 系統(tǒng) 通訊模塊的 網(wǎng)絡(luò) 配置，并且 設(shè)計 了 PLC 總體模塊結(jié)構(gòu)圖，并 詳細的畫出 了 控制柜，通訊模塊，以及信號模塊：包括 開 數(shù)字 量輸入、 數(shù)字 量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出的模塊接線圖。 下面以主站配電原理圖和 1站為例介紹其硬件接線圖。 DFCK6811A 型號的磨音頻譜儀具有數(shù)碼管顯示和光柱顯示，光柱顯示既可以顯示主通道和頻譜分析通道的 420ma 輸出值，也可以從光柱上直觀顯示磨機負荷情況。最低可減小到 25ＭＢｑ (１毫居里 )，使 濃度計 儀器的輻射安全性能得到 有效的 保證 [29]。在補償法度 070℃范圍內(nèi)，溫度飄移低于 %FS，在整個允許工作溫度范圍內(nèi)低于 %FS。 信號的輸入輸出磨塊，主要根據(jù)現(xiàn)場控制設(shè)備的 數(shù)量和 控制 類型的要求來選擇， 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，應(yīng)該留有一定量的余額量，以滿足以后生產(chǎn)工藝的改進的需求。在整個 S7 系列中， 西門子 S7200 通訊功能 相對 比較弱， 而且不能滿足本系統(tǒng)的開發(fā)所需用的工作點數(shù)；滿足不了工藝要求，也 不能與 上下位機 以及網(wǎng)絡(luò)間 的通訊 ； 同 理 S7200 系列 也是因為 功能比較簡單， 滿足不了工藝 自動控制的 要求 ； 而 S7400 無論從通訊功能還是開發(fā)所需的工作點數(shù)等方面均 符合本系統(tǒng)的要求 ， 故 生產(chǎn)工藝 自動控制系統(tǒng) 選用 S7400 系列 PLC[27][28]。 （ 2）操作顯示采用多層顯示結(jié)構(gòu)，顯示的層數(shù)可根據(jù)工藝過程和運行要求來確定，這種多層顯示可使運行人員方便地翻頁，以獲得操作所必需的細節(jié)和對特定的工況進行分析。在遠程自動控制方式下，生產(chǎn) 11 線上的所有設(shè)備按工藝要求進行聯(lián)鎖。 本項目 PCS7系統(tǒng)的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選用了 SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFIBUSDP現(xiàn)場總線。 整體開放性 是 WinCC 的另一個特點 。 (5)編程語言可以是梯形圖語言 (LAD)、功能塊圖語言 (FBD)和語句表語言 (STL)． (6)硬件診斷工具為用戶提供自動化系統(tǒng)的狀態(tài)，可快速瀏覽 CPU 的 數(shù)據(jù)以及用戶程序運行中的故障原因，也可用圖形方式顯示硬件配置，例如，模塊的一般信息和狀態(tài)、顯示模塊故障、顯示診斷緩沖區(qū)信息等 [18][19][20]。環(huán)網(wǎng)所使用的交換機是 MOXA 公司生產(chǎn)的工業(yè)交換機，完全適應(yīng)于苛刻的工業(yè)場合，進一步提高了管理控 制層通訊的可靠性。 ② 磨機內(nèi)的礦漿濃度（即磨礦濃度）控制在工藝要求的范圍內(nèi)。 系統(tǒng)的完善性原則 控制系統(tǒng)是完整的、可靠的、滿足技術(shù)要求的系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的硬件、軟件的完整性和兼容性。所有部件具有較強的抗電磁及無線電干擾能力；整個綜合自動化系統(tǒng)分成三 7 級網(wǎng)絡(luò)（設(shè)備網(wǎng)、控制網(wǎng)、信息網(wǎng)），各層網(wǎng)要求能夠獨立運行，各層網(wǎng)之間要求隔離，隔離通過網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)，保證綜合自動化系統(tǒng)的獨立性和安全性。球磨機內(nèi)負荷 與電流變送器的輸出信號的關(guān)系如圖 ，在本系統(tǒng)中，球磨機工作過程的磨機裝載量由電流變送器負責(zé)檢測。由于 上述 各種 因素的多變性 和 隨機性增加了磨礦分級 過程的 控制 難度。用 模糊控制來解決 生產(chǎn)工藝中 難以建立 的復(fù)雜 數(shù)學(xué)模型問題，設(shè)計 了 一 整 套針對南方某鉭鈮礦的磨礦分級過程自動 過程 控制系統(tǒng)， 在提高磨礦分級 過程中 的穩(wěn)定性 與 處理量 方面得到很好的解決途徑 ， 從而 使 生產(chǎn)工藝中的 球磨機 能夠連續(xù) 工作 并且長期處在 最佳狀態(tài) 而 又不 出現(xiàn) “ 脹肚 ” 現(xiàn)象 ，提高選礦棒（球）磨的處理能力，提高精礦回收率 。一方面：因為自磨機是非常復(fù)雜的工業(yè)過程被控對象，在理論上和實踐上對自磨機的機理認識，專家們尚未有一個統(tǒng)一的解釋，還沒提出一個可用得數(shù)學(xué)描述控制模型，成為典型的 “ 黑箱 ” 問題；另一方面：由于進入自磨機的礦石性質(zhì)多變使得自磨機運行行為也隨機多變；再者：自磨機給礦系統(tǒng)純滯后大以及嚴重的非線性使得自磨機的控制難度較大，容易產(chǎn)生 “ 脹肚 ” 事故。 最優(yōu)化生產(chǎn)階段 20 世紀 90 年代 至 21 世紀初，伴 隨著控制理論的 持續(xù) 發(fā)展 和 控制技術(shù)的 普遍 應(yīng)用，為在 生產(chǎn)中 選礦技術(shù) 實現(xiàn)最優(yōu)控制 或 選礦廠 的 自動化 工藝 奠定了 堅實的 基礎(chǔ)。 但 隨著計算機 普遍在 工業(yè)控制 的應(yīng) 用 ，在選礦領(lǐng)域也 著手 研究用 電子 計算機進行直接 的 數(shù)字控制（ DDC）。 而且隨著 礦石性質(zhì) 和 物理塊狀的 不斷大水高低 變化， 一定會引起 操作困難，控制 基本是不準確更 不及時， 很 難 使生產(chǎn)流程保持基本 的 穩(wěn)定， 更談不上 獲得較好的生產(chǎn)指標， 還有就是 勞動強度加 大，勞動條件 惡劣 。 磨機 的負載是指球 磨機中 的 物料 的 負荷 量 、棒（球） 磨 負荷 的負荷量以及 水量 三個因素 的總和， 這三個參數(shù)是 磨礦 分級 過程中 最重要的 關(guān)鍵參數(shù)，對磨礦 分級 效果有著 最 直接而又最顯著 的影響。 附錄 A 部分設(shè)計圖紙 ........................................................ 52 附錄 B 部分現(xiàn)場圖 .......................................................... 63 江西理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)書 ................. 錯誤 !未定義書簽。 (4)利用 winCC進行磨礦分級過程操作面板的設(shè)計 ,對設(shè)備硬件 的配置 及控制、 控制參數(shù)、 運行界面進行組態(tài) ,界面包括 歷史資料歸檔、事故報警、故障判斷、故障保護 ， 構(gòu)建人機界面 實現(xiàn)整個系統(tǒng)的 實時監(jiān)控 。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 V 摘 要 選礦工藝過程中的磨礦分級問題一直是國內(nèi)外工程技術(shù)人員和專家們的研究對象，本文在分析國內(nèi)外對磨礦分級過程自動控制研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對目前亟待解決的磨礦易出現(xiàn)的“脹肚”問題，主要從以下幾個方面研究： (1) 根據(jù)磨礦分級的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，綜合分析各方面的要求，通過比照液位計、磨音頻譜分析儀、核子秤、濃度計、流量計及電動閥等硬件的技術(shù)指標和參數(shù)，結(jié)合磨礦分級工藝流程實際， 采用 了磨礦分級過程控制系統(tǒng)方案。 grinding ore。但 是 由于磨礦 分級 過程 中出現(xiàn)的 影響因素 較 多 而 且機理 比較 復(fù)雜、滯后時間 較 長、生產(chǎn) 工藝 過程 進程 緩慢、同時 整個系統(tǒng)又同時具備以下幾個干擾因素：①具有時 變性 ；② 非線性等干擾因素 ；因此將 會給 整個磨礦分級 生產(chǎn)操作過程帶來 很多的 困難； 另外，磨機噪聲達到 100dB 且機組龐大，導(dǎo)致操作人員勞動強度大，工作環(huán)境惡劣。采用壓力計來檢測旋流器組的給礦壓力進行控制給礦；采用液位計檢測泵池液位以及根據(jù)液位高低來加水減水；采用料位計對粉礦倉料位來進行實時監(jiān)測。 到六十年代初期，如金屬探測器、礦漿 pH 計、礦漿濃度計等自動檢測儀表相繼研制成功，選礦分級過程控制實現(xiàn)了磨礦發(fā)級過程的給礦量及溢流濃度的自控。在監(jiān)測儀表過關(guān)的條件下，對某一個車間或某一個機組實行局部的穩(wěn)定和最佳控制，使選礦廠的重要生產(chǎn)設(shè) 備，如球磨機組等，在最佳的狀態(tài)下工作。在控制方法上，將現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制、多變量控制、最優(yōu)控制等方法應(yīng)用于棒磨和球磨控制中。 南京的銀茂鉛鋅礦業(yè)公司的選礦廠研制的磨礦自動控制系統(tǒng)就設(shè)置了電流檢測、給礦量、磨機的電耳值、返砂水控制、溢流濃度、排礦水控制及報警等檢測項目，借助這些檢測的數(shù)據(jù)來控制磨礦過程的每個工藝參數(shù)，分析判斷磨機工作狀態(tài)并實現(xiàn)控制，使流程運行可靠穩(wěn)定；模糊控 4 制加 PID 調(diào)節(jié)的自動控制方式使效果達到最佳，能實現(xiàn)局部或全部系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)監(jiān)控或手動、現(xiàn)狀人工操作多種手動操作的方式，借助先進的控制系統(tǒng)及高效可靠儀表的組合可使系統(tǒng)使用更長久，再加上人性化個性 化的組態(tài)畫面方便了操作，給礦控制方便，當設(shè)定好小時給礦量，系統(tǒng)自動根據(jù)礦量的情況進行調(diào)節(jié)，給水和濃度控制也操作簡單 。 磨礦分級自動控制系統(tǒng)工藝流程 選礦生產(chǎn)過程中的 重要 環(huán)節(jié)是磨礦分級，控制好磨礦過程 能夠使能耗降低 、 最終產(chǎn)品的 產(chǎn)量和 質(zhì)量提高 。下圖 是 磨礦分級工藝圖。防止“漲肚”的另一種方法是檢測分級機的電流，調(diào)節(jié)磨機的工作狀態(tài)，如果磨機正常工作，分級機的返沙比很穩(wěn)定，如果有“漲肚”的趨勢時，則調(diào)節(jié)給礦量，從而使磨機恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。以保證在工廠擴建或改造時，滿足工廠對控制系統(tǒng)的擴容要求。 由于入磨原礦性質(zhì)及粒度的變化、供水水壓的波動等因素會對磨礦分級生產(chǎn)過程造成經(jīng)常性的甚至是大幅度的擾動，在人工操作的條件下很難及時發(fā)現(xiàn)并克服這些擾動，及時調(diào)整操作條件（如磨機給水量、給礦量、泵池補加水量、砂泵轉(zhuǎn)速等）。 PLC 系統(tǒng)的控制器采用了 S7400 控制系統(tǒng)，由 1 套 S7416 控制器組成，現(xiàn)場 I/O 采用了 ET200 分布式 I/O。 (3)通信組 態(tài)包括組態(tài)的連接和顯示、定義 MPI 或 PROFIBUSDP 設(shè)備之間由時間或事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳輸、定義事什驅(qū)動的數(shù)據(jù)、用編程語言對所選通信塊進行參數(shù)設(shè)置。 在 個人計算機環(huán)境 下 運行 WinCC，可以與多種設(shè)備 和 控制軟件 相連接 ， 靈活使用，各種功能齊全，擁有菜單選項、可視窗口。 SIMATIC NET 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)各個層級的通訊協(xié)議都是符合國際標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，保證了系統(tǒng)的開放性、可擴展性。遠程自動控制方式為主要的和基本的運行方式，其它兩種運 行方式為在特定工況下的補充，另根據(jù)系統(tǒng)工藝要求提供運行時所必要的聯(lián) 動和互 鎖 [25]。 磨礦分級過程的 計算機監(jiān)控 計算機是監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程的窗口，顯示并記錄來自各控制單元的過程數(shù)據(jù)，通過人機界面，將分散的過程信息集中起來，實現(xiàn)信息處理和操作集中化，完成系統(tǒng)監(jiān)視和控制 功能 [26]。 目前西門子公司生產(chǎn)的PLC 是市場上應(yīng)用比較成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣，而且技 術(shù)相對而言較為成熟，在技術(shù)支持上 有 保障。 (3)電源模塊的選擇 PS407 系列電源模塊是西門子公司為 S7400 專配的 24V DC 電源，可安裝在 S7400的專用導(dǎo)軌上，其額定輸出電流有 2A、 5A、 10A 等多種。 磨礦自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場儀表 輸入輸出電路設(shè)計 ⑴ 超聲波液位計 超聲波液位計用于一段分級泵池液位檢測，工程項目選用型號為 FDU91+FMU90+支架4 臺。這樣的安裝可以使設(shè)備 長期運行 并且 穩(wěn)定可靠， 不但能使?jié)舛扔?經(jīng)久耐用， 而且還能使 測量結(jié)果受到的干擾因素 最 少 。 其結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍如下： ZDLJp 型電子式電動精小型單座調(diào)節(jié)閥是由 3610L 系列電子式電動執(zhí)行機構(gòu)和低流阻直通單座調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。1% ；對非皮帶輸送機設(shè)備計量與控制誤差 ≤177。對應(yīng)的輸出分別是 2系列給料機、皮帶、高頻篩、渣漿泵的啟動、停止。系統(tǒng)程序是指編程軟件中系統(tǒng)自帶的程序或函數(shù)，因此用戶可直接調(diào)用，方便快捷；用戶程序是指用戶根據(jù)控制對象與控制要求來進行編寫的指令。 25 上位機與 PLC 通訊測試 和 系統(tǒng)的硬件組態(tài) 上位 控制計算 機與 PLC 的通信 CPU 4162 DP 集成了兩個通信接口： DP 通信接口和 MPI 通信接口，上位機 通過接口設(shè)置選擇 合適的 通信方式。 26