【正文】 ............................... 25 上位控制計(jì)算機(jī)與 PLC 的通信 ................................... 25 磨礦分級過程控制系統(tǒng)的硬件組態(tài) ................................ 26 磨礦分級過程控制系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì) ................................. 30 磨礦分級過程控制系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) ...................................... 34 磨礦給礦量的控制 ............................................... 35 磨礦濃度的控制 ................................................. 37 本章小結(jié) ............................................................ 39 第五章 磨礦分級過程自動控制系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì) ................................ 40 主畫面設(shè)計(jì) .......................................................... 40 報警畫面設(shè)計(jì) ........................................................ 40 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)畫面界面設(shè)計(jì) ................................................ 41 趨勢畫面界面設(shè)計(jì) .................................................... 42 給礦控制界面設(shè)計(jì) .................................................... 42 高頻篩設(shè)備控制界面設(shè)計(jì) .............................................. 43 水路控制界面設(shè)計(jì) .................................................... 43 參數(shù)設(shè)定設(shè)定界面設(shè)計(jì) ................................................ 44 棒磨液位濃度控制界面 設(shè)計(jì) ............................................ 44 本章小結(jié) ........................................................... 45 第六章 磨礦分級過程自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)與分析 ............................ 46 第七章 總結(jié)與展望 .......................................................... 48 參考文獻(xiàn) ................................................................... 50 致 謝 ...................................................... 錯誤 !未定義書簽。 [3][4] 在整個磨礦分級過程中，影響作業(yè)的因素很多，其中最主要的因數(shù)有以下幾個方面： ⑴ 物料性質(zhì) ；具體可分為以下幾個指標(biāo)：① 給料粒度 ；② 礦石可磨度 ；③ 產(chǎn)品細(xì)度； ⑵ 磨 礦 機(jī)結(jié)構(gòu)： ① 磨機(jī)型式 的選??；②磨機(jī) 規(guī)格、襯板形狀 的 選??； ⑶ 操作方面的 因素 ： ① 介質(zhì) 的 形狀 和 充填率 ；②介質(zhì)的 尺寸配比及材質(zhì)、 加棒（球）制度、磨機(jī)轉(zhuǎn)速率、磨礦濃度和料球比等，而這些因素本身又會相互影響。 磨礦分級過程控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 初級階段 20 世紀(jì) 50 年代以前，選礦過程不 采 用儀表 來進(jìn)行 控制， 大部分是 人工 靠 個人的 操作經(jīng)驗(yàn)與 不多的 知識操作控制 部分 生產(chǎn)過程， 導(dǎo)致的 結(jié)果 是 生產(chǎn)指標(biāo) 極 不 穩(wěn)定。 80 年代 初 ， 通過調(diào)整 選礦廠局部 的 機(jī)組參數(shù) 并 采用最佳條件控制， 一般可使 使生產(chǎn)流程 基本 穩(wěn)定， 大部分 采用模擬儀表 來 進(jìn)行控制。國內(nèi)除鳳凰山銅礦廠由芬蘭引進(jìn)設(shè)備，用小型計(jì)算機(jī)控制外，少數(shù)選礦廠，如紅透山銅選廠、首鋼大石河鐵選廠等，也曾進(jìn)行過試驗(yàn)，但無一成功使用計(jì)算機(jī) 控制 [8]。在國內(nèi)，自磨 磨礦仍然處于人工操作水平。 本文的主要 研究 內(nèi)容 根 據(jù) 磨礦分級 現(xiàn)場操作人員對于 生產(chǎn)工藝 的操作經(jīng)驗(yàn)， 選取適合該工藝的相應(yīng)的 模糊規(guī)則， 確定好模糊規(guī)則中的輸入、輸出變量。在磨礦分級過程中，給礦量、原礦 的 性質(zhì)、磨機(jī) 的 排礦量、分級機(jī) 的 返砂量、返砂水量、磨機(jī) 的 轉(zhuǎn)速、介質(zhì)充填率 、 礦石充填率、襯板狀況及球荷比等 可以 影響磨機(jī) 的 產(chǎn)量 以 及分級機(jī)溢流濃度和粒度 。 在下一時刻，繼續(xù)執(zhí)行這一過程，從 而使給定值與檢測值的偏差最小 ， 使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 南方某鉭鈮礦磨礦 分級過程 控制系統(tǒng) 本 著以下設(shè)計(jì)原則 進(jìn)行設(shè)計(jì) ： 系統(tǒng)的可靠性原則 為了使自動化系統(tǒng)在滿足工藝要求基礎(chǔ)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行，并且具有抗各種干擾的能力，滿足電磁兼容性和安全性的要求；所提供的系統(tǒng)軟件是當(dāng)今國際計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域公認(rèn)的 、穩(wěn)定可靠的、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時操作系統(tǒng)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件；系統(tǒng)配置的通信網(wǎng)絡(luò)、過程控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和標(biāo)準(zhǔn)的商用軟件具有高容錯能力；所提供的設(shè)備符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 系統(tǒng)的開放性原則 控制系統(tǒng)采用開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，符合 ISO 的有關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)，方便系統(tǒng)擴(kuò)充。針對 南方某 鉭鈮礦選礦廠磨礦工藝流程的特點(diǎn)，磨礦生產(chǎn)自動控制的關(guān)鍵是： ① 磨機(jī)介質(zhì)充填率符合工藝要求的前提下，控制磨機(jī)的給礦量，使磨機(jī)內(nèi)的礦石裝載量始終在合適的范圍內(nèi)，防止磨機(jī)過負(fù)荷（即俗稱 “ 脹肚 ” ）或欠負(fù)荷，在保證磨礦出口粒度及后續(xù)選別流程容量允許的條件下適當(dāng)提高磨機(jī)的處理量。系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)按照環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，通訊速率為 100M，系統(tǒng)具有很高的擴(kuò)展能力，最大可以擴(kuò)展到 1000 個負(fù)載 9 站（包括現(xiàn)場站和操作站）。包括系統(tǒng)組態(tài) (選擇機(jī)架、給各個槽位分配模塊、自動生成 I/OO 地址 )、 CPU 參數(shù)設(shè)置 (如啟動特性、掃描監(jiān)視時間 )和模塊參數(shù)設(shè)置 (用于定義硬件模塊的可調(diào)整參數(shù) )?？梢源蟠罂s短工作時間，提高工作效率。 SIMATIC NET 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)還可采用冗余設(shè)計(jì)，具 備很好的容錯性能，不僅保證了系統(tǒng)通訊的可靠性，也便于系統(tǒng)的故障維護(hù) [23][24]。首先程序進(jìn)行自檢，自檢通過則彈出啟動允許對話框，如果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線上設(shè)備出現(xiàn)故障、處于檢修狀態(tài)或其他非正常情況時發(fā)出報警。每幅畫面能顯示過程變量的實(shí)時數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)。因此整個系統(tǒng)的開發(fā)周期較短，可以節(jié)約大量的時間，降低成本，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)利益。 (4)信號 模塊 I/O 的 選取 信號模塊分為：數(shù)字量模塊和模擬量模塊，數(shù)字量模塊分為數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊，模擬量模塊分為模擬量輸入模塊和模擬量輸入模塊 。 ② 液位計(jì) 穩(wěn)定性 良 好，滿度、液位計(jì)零位穩(wěn)定性可達(dá) %FS/年。 濃度計(jì) 采用高靈敏 且 高效率的閃爍探測器 ，并且 所需放射源的強(qiáng)度大大降低。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)如表 所示： 表 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù) 公稱通徑 (mm) 100 150 閥座直徑 (mm) 100 150 額定流量 系數(shù) Kv 直線 176 440 等百分比 160 400 行程 (mm) 40 60 公稱壓力 (Mpa) 、 、 、 工作溫度℃ 20～ 200， 40～ 200， 40～ 450 ⑸ 磨音頻譜分析儀 磨音頻譜分析儀用于一段球磨磨音頻譜監(jiān)測，工程項(xiàng) 目中選用東方測控公司，型號為 DFCK6811A。綜上所述，各類現(xiàn)場儀表的型號如下表 所示 表 現(xiàn)場儀表的型號 元件名稱 型號 超聲波液位計(jì) FDU91+FMU90 濃度計(jì) DF5420 電磁流量計(jì) ZDLJP100 電動調(diào)節(jié)閥 ZDLJP150、 ZDLJP100 磨音頻譜分析 DFCK6811A 核子秤 DF5500 磨礦分級自動控制系統(tǒng)硬件 模塊線路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件配置主要包括主站配電原理圖、 1分站處理部分的控制信號（ 1站配電圖、DI1 至 DI5 數(shù)字量模塊開關(guān)量輸入、 DO1 至 DO5 數(shù)字量模塊開關(guān)量輸出、 1站繼電器接線圖）、 2分站處理部分的控制信號（ 2站配電原理圖、 2站 AI模塊原理圖、 2站 AO 塊原理圖）、 4磨音 頻譜分析儀接線圖。 本章小結(jié) (1) 闡述了磨礦分級控制系統(tǒng)的硬件組成及安裝。控制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件為 WINCC，用戶可以通過WINCC 組態(tài)軟件進(jìn)行人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)工藝中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與控制，記錄 各運(yùn)行設(shè)備中各主要參數(shù)的運(yùn)行狀況，從而有效的對生產(chǎn)工藝進(jìn)行控制，提高經(jīng)濟(jì)效益 [30]。 MPI 通信的設(shè)定： PLC 側(cè)的通信速率設(shè)定為 。 分析 磨礦 分級過程 控制系統(tǒng)的硬件要求， 采 用 STEP7 軟件對系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)，硬件組態(tài)有兩種方法， STEP 向?qū)Ш托陆?xiàng)目。在 4至 8 號槽位插入數(shù)字量輸入模塊， SIMATIC400→ SM400→ DI400→ DI16xAC120/230V；在 9至 11 號槽位插入數(shù)字量輸出模塊， SIMATIC400→ SM400→ 。在4 至 9 號槽位插入模擬量輸入模塊， SIMATIC400→ SM400→ AI400→ AI8x12Bit。新建項(xiàng)目向?qū)D如圖 所示，單擊確認(rèn)后，回到 SIMATIC Manager 主窗口。 CPU 與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊時，計(jì)算機(jī)需插有 CP5613 通信網(wǎng)卡，并通過 MPI 或 DP 編程電纜與 PLC 連接。軟件適用于 C S7和 WINAC 產(chǎn)品系列，是一款西門子公司開發(fā) 的 組態(tài)軟件。 24 第四章 磨礦分級 過程 自動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 磨礦分級自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由與其相應(yīng)的 PLC 控制程序和 上位 機(jī)中運(yùn)行的程序(監(jiān)控 )組成。 主站配電原理圖如圖 所示 16 圖 主站配電原理圖 17 1站接線圖 ⑴ 1站 DI1至 DI DO1 至 DO5 模塊信號供電圖，如圖 所示 圖 1配電圖 18 ⑵ DI1 至 DI5 信號接線圖如圖 所示 圖 1站 DI01 接線圖 DI01 是數(shù)字量輸入模塊 DI 16 120 VAC/230 VAC，分成 4 組，對應(yīng)的輸入為分別 2 系列給礦機(jī)運(yùn)行，皮帶運(yùn)行，變頻故障，變頻自動。 調(diào)整方便：具有參數(shù)自動調(diào)整的功能，如增益、零點(diǎn)由單片機(jī)自動調(diào)整；頻譜分析通道的增益由單片機(jī)自動動態(tài)調(diào)節(jié)，使調(diào)整參數(shù)更方便、準(zhǔn)確，信號頻率為 100Hz10kHz，模擬接口是兩路 420 毫安標(biāo)準(zhǔn)信號，數(shù)字接口是 RS485 通信，供電電源為 AC85265V，在溫度 050℃ 、相對濕度＜ 85%條件下工作，最 大負(fù)載為 600 歐。 主要技術(shù)參數(shù)： ① 測量范圍：濃度０～１００％； ② 適應(yīng)管徑 (液層厚度 )： Φ ５０～５００ mm； ③ 精確度等級：０．１％； ④ 基本誤差：量程的 177。 ③液位計(jì) 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動 部件，可靠性 高 ， 元器件 使用壽命長。在模塊分級控制 系統(tǒng)選用6 個 數(shù)字量輸入模塊 SM321 DI32 DC24V， 5 個數(shù)字量輸出模塊 SM322 DO32 24V/, 3 個模擬量輸入模塊 SM331 AI812Bit 和 1 個模擬量輸出模塊 SM332 AO412Bit 。 ⑵ CPU 模塊的選擇 西門子 PLC S7400 是模塊式結(jié)構(gòu)。 工藝參數(shù)趨勢曲線顯示 和 歷史數(shù)據(jù)分析 ； 報警顯示 和 事故記錄 ； 現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程診斷 和 遠(yuǎn)程維護(hù) ； 產(chǎn)量顯示、歷史記錄 ； 遠(yuǎn)程啟停設(shè)備 ； 工藝流程運(yùn)行狀態(tài)分析 。 遠(yuǎn)程手動控制 遠(yuǎn)程手動控制模式由上位機(jī)完成，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單機(jī)啟停。其中工業(yè)以太網(wǎng)用于系統(tǒng)操作員站和主控制站之間的連接；而 PROFIBUDP 現(xiàn)場總線用于主控制站和遠(yuǎn)程 I/O 控制站之間的連接。整體開放性是指 Wincc 可以與各種軟件連接在一起，為了滿足實(shí)際需要組成有友好的人機(jī)界面，用戶也可以利用 Wincc 開發(fā)更為高級且滿足自己需求的應(yīng)用系統(tǒng)。 系統(tǒng)組態(tài)軟件 Wincc 本系統(tǒng)選用 西門子公司的 WinCC 軟件 作為組態(tài)軟件。 系統(tǒng)編程軟件 采用西門子公司的 STEP 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包作為編程軟件。 ③ 一段泵池泵出口濃度控制在工藝要求的范圍內(nèi)。 負(fù)荷原 則 整個系統(tǒng)包括現(xiàn)場儀表、一次元器件、控制單元、工程師站、操作站、管理終端、網(wǎng)關(guān)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，其負(fù)荷都不超過其硬件、軟件能力的 60%。 系統(tǒng)的先進(jìn)性原則 由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)迅速發(fā)展，所提供的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件是當(dāng)時最先進(jìn)的產(chǎn)品和成熟的最新版本軟件，當(dāng)更先進(jìn)和成熟的產(chǎn)品和軟件版本出現(xiàn)時，能 與所提供