【導(dǎo)讀】下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地。及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過。貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫。級工藝流程實(shí)際，采用了磨礦分級過程控制系統(tǒng)方案。出總體結(jié)構(gòu)框圖，包括上（下）位機(jī)、檢測機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)界面實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。礦量控制、磨礦濃度控制、自動(dòng)加球控制、分級機(jī)溢流濃度的檢測和控制進(jìn)行了編程。取得的成果可有效解決磨機(jī)運(yùn)行效率不高等問題，對提高工作效率及穩(wěn)定工藝指標(biāo)具。有較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　

【正文】 l0— 1600) 測量范圍 0— 12m／ S 壓 力 0． 25M Pa～ 介質(zhì)最高溫度 一體型 ≤130℃，分體型 ≤180℃ 環(huán)境溫度 40,+65℃ 輸出信號 420mA 電流信號 電 源 AC： 100— 230V、 DC： 24V 通 訊 RS 48 PROFIBUS PA／ DP ⑷ 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥用于一段磨礦給礦水流量調(diào)節(jié)和一段泵池補(bǔ)加水流量調(diào)節(jié)，工程項(xiàng)目中選用上海凱爾特公司型號為 ZDLJP150 和 ZDLJP100 各 2臺(tái)。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍如下： ZDLJp 型電子式電動(dòng)精小型單座調(diào)節(jié)閥是由 3610L 系列電子式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和低流阻直通單座調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)有伺服系統(tǒng)、無需另配伺服放大器，有輸入信號及電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn)，連線簡單，閥體為直通單座無底蓋上導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，閥芯為柱塞型結(jié)構(gòu) ，具有體積小、重量輕、流量大、調(diào)節(jié)精度高等特點(diǎn)，適用于流量大，泄漏量要求嚴(yán)格的場合。 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。 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(jī)負(fù)荷情況。 調(diào)整方便：具有參數(shù)自動(dòng)調(diào)整的功能，如增益、零點(diǎn)由單片機(jī)自動(dòng)調(diào)整；頻譜分析通道的增益由單片機(jī)自動(dòng)動(dòng)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。 (6)核子秤 核子秤用于磨機(jī)給礦量檢測，工程項(xiàng)目中選用東方測控公司型號為 DF5500 （含現(xiàn)場顯示表）。具有動(dòng)態(tài)計(jì)量精度 準(zhǔn)確性良好 的優(yōu)點(diǎn) ；例如： 在皮帶輸送機(jī)正常工作 期間， 15 當(dāng) 物料負(fù)載量大于 設(shè)定參考 下限值 而 且流量在滿量程的 15%100%范圍內(nèi) 波動(dòng) 時(shí)， 整個(gè)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)累計(jì)計(jì)量誤差 ≤177。1% ， 而且整個(gè) 流量定值 與 配比控制誤差 為 ≤177。1% ；對非皮帶輸送機(jī)設(shè)備計(jì)量與控制誤差 ≤177。2% 。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(dòng)調(diào)節(jié)閥 ZDLJP150、 ZDLJP100 磨音頻譜分析 DFCK6811A 核子秤 DF5500 磨礦分級自動(dòng)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。 下面以主站配電原理圖和 1站為例介紹其硬件接線圖。 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(dòng)。 19 圖 1站 DI02 模塊接線圖 DI02 是數(shù)字量輸入模塊 DI 16 120 VAC/230 VAC，分成 4 組，對應(yīng)的輸入分別為高頻振動(dòng)篩 1～ 5 的手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行。 20 圖 1站 DI03 模塊接線圖 DI03是數(shù)字量輸入模塊 DI 16 120 VAC/230 VAC，分成 4 組，對應(yīng)的輸入分別是 2渣漿泵的手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、運(yùn)行故障。 21 (3)DO1 至 DO5 數(shù)字量模塊開關(guān)量輸出接線圖 圖 1站 DO 塊接線圖 22 數(shù)字量輸出模塊 16 繼電器輸出 24V DC / 2A， 120 V/2A， 230 V/2A，分成 16 組 。對應(yīng)的輸出分別是 2系列給料機(jī)、皮帶、高頻篩、渣漿泵的啟動(dòng)、停止。 (4)1站繼電器接線圖如圖 圖 1站繼電器接線圖 23 CPU 數(shù)字量的輸出通過繼電器分別控制各個(gè)電機(jī)，它們分別是給料皮帶、長皮帶、高頻篩、渣漿泵的啟停。 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。 (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(jì) 了 PLC 總體模塊結(jié)構(gòu)圖，并 詳細(xì)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。 24 第四章 磨礦分級 過程 自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 磨礦分級自動(dòng)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?？刂葡到y(tǒng)的軟件編寫采用的是 Siemens 公司的專用軟件，對磨礦分級自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、通信組態(tài) 與系統(tǒng)軟件的編寫?？刂瞥绦?用 Step7 版本軟件，編程方式 使 用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，將每個(gè)控制任務(wù)分成 N 個(gè)子程序 編制在 不同的功能塊中。 磨礦分級自動(dòng)控制系統(tǒng) PLC 的控制程序由系統(tǒng)程序和用戶程序構(gòu)成。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(jìn)行編寫的指令。它包括：循環(huán)主程序塊 OB功能 FC、功能塊FB、中斷組織塊 OB35，數(shù)據(jù)塊 DB 等，用戶程序在 STEP7 軟件中編寫完畢后可通過 MPI 電纜或者以太網(wǎng)下載到 S7系列 PLC 的 CPU 中?？刂葡到y(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]。 磨礦分級系統(tǒng) 控制程序設(shè)計(jì)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。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。 S7 標(biāo)準(zhǔn) 包提供了 Step7 的所有軟件功能，功能 包括： 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的設(shè)置 以及通信定義； 硬件模塊的參數(shù)及屬性設(shè)置；編程、測試、仿真以及維護(hù)等。 通過 S7 軟件可創(chuàng)建 自動(dòng)化應(yīng)用方案，所有數(shù)據(jù)是以項(xiàng)目的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織和管理 ， 主要有 ：硬件組態(tài)數(shù)據(jù)和 對 應(yīng) 的模塊 參數(shù)；可編程模塊的程序 ；通信網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)數(shù)據(jù) [31][32]。自動(dòng)化解決方案的 設(shè)計(jì) 步驟流程圖如圖 所示 圖 項(xiàng)目 設(shè)計(jì) 流程圖 本課題 研究內(nèi)容是利用 STEP7 軟件對用戶程序的 進(jìn)行 編寫， 通過 硬件和網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)，設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序 而達(dá)到對現(xiàn)場工藝設(shè)備 控制 的要求 。 25 上位機(jī)與 PLC 通訊測試 和 系統(tǒng)的硬件組態(tài) 上位 控制計(jì)算 機(jī)與 PLC 的通信 CPU 4162 DP 集成了兩個(gè)通信接口： DP 通信接口和 MPI 通信接口，上位機(jī) 通過接口設(shè)置選擇 合適的 通信方式。 DP通信的設(shè)定： PLC 側(cè)的通信速率設(shè)定為 。 MPI 通信的設(shè)定： PLC 側(cè)的通信速率設(shè)定為 。根據(jù)系統(tǒng)的配置選擇不同的通訊接口。 CPU 與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，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。 CPU 的初始組態(tài)可以通過 以 下兩種方式完成， MPI/DP,本系統(tǒng)的初始組態(tài)選擇的是 MPI。 MPI 通信設(shè)置：在安裝好的 STEP7 軟件的上位機(jī)中，打開 SIMATIC 管理器，打開“選項(xiàng)”按鈕→ “設(shè)置 PG/PC 接口”按鈕，選擇 CP5611(MPI)激活選項(xiàng)，單擊窗口右邊的“屬性”按鈕，彈出一個(gè)對話框，如圖 所示，在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中的傳輸率下，設(shè)置傳輸速率為，單擊確定，返回到接口設(shè)置界面； 圖 設(shè)置 PG/PC 接口 雙擊測試按鈕，彈出一個(gè)測試對話框，分別點(diǎn)擊測試與讀取按鈕，測試畫面如圖 所示。測試的結(jié)果是在總線節(jié)點(diǎn)處，窗口 0、 3 端口處是打勾的，它們分別對 應(yīng)的是電源模塊、 CPU 模塊、 CP343_1 模塊的 MPI 地址。 26 圖 測試畫面 DP 通信設(shè)置：在安裝好的 STEP7 軟件的上位機(jī)中，打開 SIMATIC 管理器，打開“選項(xiàng)”按鈕→ “設(shè)置 PG/PC 接口”按鈕，選擇 CP5611(PROFIBUS)激活選項(xiàng)，單擊窗口右邊的“屬性”按鈕，彈出一個(gè)對話框，在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中的傳輸率下，設(shè)置傳輸速率為 ，單擊確定，返回到接口設(shè)置界面；雙擊測試按鈕，彈出一個(gè)測試對話框，分別點(diǎn)擊測試與讀取按鈕，測試的結(jié)果是在總線節(jié)點(diǎn)處，窗口 0、 3 端口處是打勾的，它們分別對應(yīng)的是電源模塊、 CPU 模塊、 CP343_1 模塊的 MPI 地址。 磨礦分級 過程 控制系統(tǒng)的硬件組態(tài) STEP7 軟件集成了 大 量的應(yīng)用軟件， 其中的 每個(gè)應(yīng)用軟件 都可完成工程 設(shè)計(jì)中 有特定作業(yè)， 比 如： 網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)（硬件組態(tài)、連接組態(tài)和接口組態(tài)）、 硬件的組態(tài)及其參數(shù)的設(shè)置、建立并調(diào)試用戶程序 等 。 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。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(gè) STEP 7 項(xiàng)目 雙擊“ SIMATIC Manager”圖標(biāo) —— 打開 SIMATIC 管理器 —— 選擇菜單欄中“文件”菜單項(xiàng)， 再 在下拉列表中選擇“新建項(xiàng)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(rèn)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(xiàng)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(xiàng)目名稱命名，本課題為“磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)”。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。 [33][34] 27 圖 新建項(xiàng)目向?qū)D （ 2）編輯硬件組態(tài) 在 SIMATIC Manager 主窗口中，雙擊 SIMATIC 400 站點(diǎn)，彈出機(jī)架窗口，在 0 號機(jī)架上依次加載電源模塊、通信模塊、信號模塊 [17][6]。 ①在硬件配置中雙擊“ DP” ，彈出 DP 屬性窗口，點(diǎn)擊“屬性”進(jìn)入屬性設(shè)置。 DP 地址默認(rèn)為 2；在子網(wǎng)一欄中點(diǎn)擊“新建”窗口，彈出子網(wǎng)屬性窗口，在傳輸率設(shè)置一欄中選擇通信傳輸速率為 ，如圖 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置所示。 圖 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 ②插入電源模塊，在 0 號機(jī)架的 1 號槽插入電源模塊，在文件配置中依次單擊SIMATIC400→ PS400→ Redundant→ PS407 10A； ③ PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)中插入兩個(gè) IM153 模塊， DP 地址分別設(shè)置為 5 和 6。雙擊 IM153 模塊， 28 依次插入數(shù)字量輸入輸出模塊。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→ 。雙擊 DP地址 為 IM153 模塊，依次插入模擬量輸入輸出模塊。在4 至 9 號槽位插入模擬量輸入模塊， SIMATIC400→ SM400→ AI400→ AI8x12Bit。在 10 至11 號槽位插入模擬量輸出模塊， SIMATIC400→ SM400→ AO400→ AO8x12Bit。信號模塊的硬件組態(tài)圖如圖 所示。 圖 信號模塊的硬件組態(tài)圖 ④模