浮选中央操作管理系统的研究及应用.pdf

第5 2 卷第4 期 2 000 年1 1 月 有色金属 N o N F E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N o ．4 N o v e m b e r2 00 0 浮选中央操作管理系统的研究及应用 蒋勇 北京矿冶研究总院，北京 10 0 0 4 4 摘要系统介绍了浮选中央操作管理系统的研究和应用，对系统原理、硬件、软件、特性及应用情况都作了比较详细 的阐述，可为国内选矿厂操作自动化提供参考。 关键词浮选；中央操作管理系统；计箕势；自动控制；自破弘 中图分类号T D 9 2 8 ．9 文献标识码7 A文章编号l d O i 一0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 0 4 1 0 4 贵州瓮福磷矿是我国“八五”期间利用世界银 行贷款建设的国家重点工程，属特大型磷矿山，选 矿厂年处理量为2 5 0 万t 。 北京矿冶研究总院针对选磷设备及自动控制方 面存在的问题开展了适于选磷的浮选设备及自动控 制技术的研究。在瓮福磷矿国际招标中，通过与国 外多家著名公司的竞争，该技术以工艺指标高、能 耗低、造价低等优点中标。 1浮选中央操作管理系统的研究 除浮选系统，瓮福磷矿选矿厂主体设备均从国 外进口，技术先进、自动化程度高，为了与之配 套，瓮福磷矿选矿厂要求使用先进的浮选中央操作 管理系统，为此我们开展了这一研究工作。 1 ．1 系统工作原理 贵州瓮福磷矿选矿厂有一套破碎系统，两套球 磨系统，两套浮选系统，一套脱水系统。由于破碎 系统通过粉矿仓与后面的系统相对隔离，中央操作 管理系统在此不间接控制破碎系统。高压泵站将矿 浆由管道输送至远距离压滤脱水厂，压滤脱水厂单 独管理，不接受中央操作管理系统的间接控制。中 央操作管理系统直接控制浮选车间，间接控制球磨 车间、高效浓密机、精矿浆泵站、尾矿砂泵站。现 场设备联系如图1 。 为节省资金，采用一台计算机控制两套浮选系 列，两套浮选系列可以同时开停车，根据需要，也 可随时单独开停车。控制运行设计为自动和现场手 动两种方式。现场手动用于单台设备试车、检修， 收稿日期2 0 0 0 0 4 0 6 基金项目“八五”国家重点工程项目 8 9 化基字D 4 5 5 作者简介蒋勇 1 9 6 5 一 ，男，高级工程师 自动控制用于正常生产。中央控制室根据需要可在 自动控制状态将某一受控设备设定于工作或禁止状 态以满足检修及工艺要求。 软件的主导思想是，将浮选系统视为选矿厂的 中央操作管理系统，对选矿厂其它系统进行统一调 度。中央操作管理系统直接控制浮选车间的所有设 备。中央操作管理控制系统要监督自己控制的所有 设备的运转，对不同的事故状态要作相应的反应和 处理。对于其它系统的开停车要求及事故状态，中 央操作管理系统应能自动识别，并作出符合工艺要 求的反应。 图1 现场设备联系图 F i g ．1I n t e g r a t i o no fe q u i p m e n ti nc o n c e n t r a t o r 1 ．2 系统硬件 系统硬件包括中央控制柜、中央操作台、中央 显示屏 浮选工系列、浮选Ⅱ系列 、机旁操作箱 万方数据 有色金属第5 2 卷 风机、浮选I 系列、浮选Ⅱ系列 、信号箱 I 号 给矿、工号球磨、Ⅱ号给矿、Ⅱ号球磨、高效浓密 机、精矿浆泵站、尾矿砂泵站 。这些部分由主电 缆及分支电缆构成完整的控制网络，浮选系列相关 设备由中央控制柜及操作箱通过电缆与低压配电室 的相关配电设备联接，直接执行自动及手动的开停 车命令，监控故障信号。 1 中央控制柜P L C 采用日本光洋公司的 S U ～6 可编程控制器，输入 I 1 9 2 点，输出 O 1 1 2 点，备用8 0 点 I ／0 自定 ，共3 8 4 点I ／ O 。信号直接输入、输出，设备开停车命令由中间 继电器转换执行，以确保控制器的安全。稳压电源 提供稳定的控制电源。 2 中央操作台在中央控制室向浮选系统及 其它系统提供自动开停车的相关命令。显示其它系 统的相关信号。 3 中央显示屏显示浮选I 、浮选I I 自动及 手动的运行信号和故障信号。 4 机旁操作箱主要用于设备调试检修时 的手动操作；自动开车时，机旁操作箱接收中央控 制柜的开车命令，操作工由机旁操作箱向中央控制 柜汇报准备情况；单台设备事故除自动关断外，操 作工可在机旁操作箱人工关断。 5 信号箱由于球磨、浓密、精矿浆泵站、 尾矿砂浆站作为主体设备分属几家外国公司，其自 动操作系统所用的可编程控制器型号不一，无法直 接与浮选中央操作管理系统上下通讯联网控制，通 过信号箱间接自动控制。系统硬件构成如图2 示。 由 央 控 制 室 浮选车间 图2 系统硬件构成图 F i g ．2S y s t e me q u i p m e n ti n s t a l l a t i o n 1 ．3 系统软件 系统软件主要实现下述功能 1 联动开车由控制室中央操作台向给矿、 磨矿、浮选、浓密、精矿浆泵站、尾矿砂泵站发启 动预告信号，现场各岗位操作人员接到启动预告信 号后，检查设备，一切正常时，浮选车间将机旁操 作箱上的选择开关置于“自动”位置，然后给控制 室发同意开车的汇报信号，其它各车间检查无误后 通过各自的信号箱给控制室发同意开车的汇报信 号，控制室接到各车间的汇报信号后，决定启动哪 个系列。 2 启动顺序鼓风机一扫选一粗选3 一粗选 2 一粗选1 一搅拌槽一 发信号 允许给矿、磨矿 启动一 发信号 允许浓密启动一 发信号 允许 精矿浆泵站、尾矿浆泵站启动。浮选系列每台设备 间的间隔时间可在0 - - 9 9 9 9 ．9 9 s 之间任意设定，一 般为3 0 s 。 3 顺序停车如果现场出现异常需要停车， 可向控制室发要求系统停车信号，控制室接到信号 后，按矿石传送时间从给矿 发信号 一磨矿 发 信号 一搅拌槽一粗选1 一粗选2 一粗选3 一扫选 一鼓风机一浓密一精矿浆泵站、尾矿浆泵站 发信 号 顺序停车。控制室设有事故报警电笛和信号 灯。生产停车及事故自动监控停车时由控制室直接 按此顺序停车。 4 浮选事故自动监控停车情况一个系列有 一台搅拌槽故障，该系列停车。一个系列有1 ～2 槽浮选机故障，且2 0 m i n 不能排除，该系列停车； 3 槽及3 槽以上浮选机故障，该系列停车。三台鼓 风机可交替使用，若某一台鼓风机出现故障，备用 风机可自动投入运行，否则浮选机停车。 浮选中央操作管理系统控制和联接的设备较 多，工艺要求复杂，程序软件长，本文不一一列 出。图3 为控制框图，实际上每一框都包含了许多 操作。 程序在个人电脑中由软件包生成，并由个人电 脑输入S U ～6 。 1 ．4 系统技术特点 系统技术特性见表1 。 表1P L C 操作系统技术特性 T a b l e1P L Co p e r a t i o ns y s t e mt e c h n i c a lc h a r a c t e r 项 目 内容 P L C 主机型号S U 一6 控制I ／o 点数 鬻篙““9 2 氘 “2 点’备 控制主流程设备数6 7 台 程序长度6 ．5 k B 信号输送距离在1 0 0 0 m 范围内传送信号有效 程序处理速度实测处理速度约2 6 m ／s 控制电源电压范围A C l 7 0 ～2 6 4 V ，D C 2 0 ～2 9 V 使用环境国内一般选矿厂环境均可使用 其它指标符合国家有关标准 万方数据 第4 期蒋勇浮选中央操作管理系统的研究及应用 图3 控制框图 F i g ．3 C o n t r o ls k e t c hm a p 2浮选中央操作管理系统 P L C 的 应用 1 9 9 4 年9 月2 0 ～3 0 日配合浮选机首次进行单 机空载试验及清水试验，首次将本系统所有机箱带 电，一切顺利并开动机旁操作箱手动顺利启动了浮 选车间的相关机械设备。 1 9 9 4 年1 0 月1 ～8 日装入第一版本软件，系 统联锁调试顺利通过，能基本满足设计要求，但对 特殊故障的处理，软件存在缺陷。 1 9 9 4 年1 0 月8 ～1 5 日装入第二版本软件调 试，完全满足了设计要求。这以后即以第2 版本软 件投入选矿厂空负荷联动试车、负荷联动试车、设 备运转试验及生产运行。 6 年的生产运行证实，本系统未出现过输入、 输出操作失误，系统抗干扰能力强、可靠性高。由 于软件完全满足了设计思想，尽管系统用一台S U 一6 控制两个系列的浮选机，操作仍很方便灵活。 该系统如果完全进口，硬件及软件需2 0 万美 元，而对该系统硬件和软件的研制只花费约4 万美 元。该系统用于生产，节省了开停车时间，降低了 能耗，减少了故障查询时间，减少了生产人员，有 一定的经济效益。 浮选中央操作管理系统在贵州瓮福磷矿运行6 年，配合浮选机的其它控制系统及选矿厂其它系统 设备的自动控制，实现了选矿厂生产的自动化和操 作现场无人化管理。在这个控制系统中，将浮选自 动控制系统视为选矿厂的中央操作管理系统，对选 矿厂其它系统进行统一调度，符合选矿厂自动控制 的实际需要，这样的控制思想对于其它选矿厂的自 动控制的设计无疑是有参考价值的。 瓮福磷矿的浮选中央操作管理系统可以直接显 示浮选车间所有受控设备的正常生产状况、事故状 况，计算机可以分析和识别事故状况对于生产的影 响，将分析结果自动传递到其它系统，并在中央显 示屏显示出来，浮选机及其辅助设备的机械故障比 万方数据 有色金属第5 2 卷 较少，设备正常运行率高，在实际使用中，中央操 作人员可以比较方便地管理和操作浮选系统，现场 巡视人员对于浮选车间的巡回监视集中在浮选机一 般事故的处理上，没有出现设备机械故障因自动控 制未监控而让现场巡视人员处理的状况。 浮选中央操作管理系统在贵州瓮福磷矿使用运 行中还存在着以下缺点 1 在系统研制时，为降低系统研制成本，系 统方案中曾提出在浮选车间不同角度安装1 0 ～1 5 台摄像机、在中央控制室安装1 台计算机用电视画 面直接监控浮选车间现场的方案未能实施。事实上 对生产现场的画面监控，是完整的中央操作管理系 统的一部分。尽管现有的中央操作管理系统可以让 中央操作人员从中央显示屏看到所需要的信息，但 “眼见为实”的直接画面是中央操作人员所需要的。 2 将来的浮选中央操作管理系统与选矿厂的 其它所有系统必须统一用可以直接联网通讯的计算 机。由于瓮福磷矿选矿厂的主体设备由多个不同国 家的制造厂家提供，使用了不同的不能兼容的计算 机，各个车间可以方便地实现自己的中央控制，但 整个选矿厂的中央控制却不能在简单的形式下统一 实现，必须增加转换装置。 3 必须注意对测控仪器的采购。曾发现更换 的测控仪器寿命较短，浮选机并没有生产事故，测 控仪器损坏。尽管系统能够识别测控仪器的误动 作，不会造成生产的误操作，但采用高质量的测控 仪器，延长测控仪器的使用寿命，对浮选中央操作 管理系统的运行是有利的。 3结语 该浮选中央操作管理系统使浮选系统全线联 锁，故障自检，节省启停时间，节省能耗，增加生 产时间，方便生产。该技术填补了国内空白，达到 了国内外先进水平，并在试验和生产中取得了令人 满意的效果。 浮选中央操作管理系统在贵州瓮福磷矿的成功 应用，为国内大中型选矿厂的操作自动化提供了可 以借鉴的成功经验。事实上，随着中大型工业计算 机 P I 。C 的普及，国内大中型选矿厂将逐步使用 类似浮选中央操作管理系统这样的操作自动化控制 技术。 S T U D YA N DA P P L I C A T I o NO FC E N T R A LO P E R A T I O NA N DM A N A G E M E N T S Y S T E MO FF L O T A T I O N J I A N Gy o ”g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e O i n g1 0 0 0 4 4 A B S T R A C T T h es t u d ya n da p p l i c a t i o no fc e n t r a lo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m so ff l o t a t i o na n di t sa p p l i c a t i o na r e i n t r o d u c e d ．T h ep r i n c i p l e ，h a r d w a r e ，s o f t w a r e ，a n dc h a r a c t e ro ft h es y s t e ma r ed e s c r i b e di nd e t a i l ．T h es y s t e m c a ng i v ear e f e r e n c et oo p e r a t i o na u t o m a t i o no fo r ed r e s s i n gp l a n t sa td o m e s t i cm i n e s ． K E YW O R D S f l o a t a t i o n ；c e n t r a lo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m ；c o m p u t e r ；a u t o m a t i cc o n t r o l ； a E a t o m a t i o n 万方数据