智能化控制在电磁重选设备的应用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 智能化控制在电磁重选设备的应用① 朱东方，江海顺，王超 沈阳隆基电磁科技股份有限公司，辽宁抚顺1 1 3 1 2 2 摘要根据电磁重选设备在选铁厂中的工作流程开发了电磁重选设备的控制系统。从硬件选择和软件开发两个方面介绍西门 子S 7 - 2 0 0 P L C ，海泰克P W S 6 8 0 0 C P 的相互配合应用方案。电磁重选设备的控制系统具有操作简便，运行可靠的特点，同时在运行 中功能全面，对工作中的各种工况状态变化进行及时的处理和反应，减少人员投入，提高设备的工作效率。 ’ 关键词电磁重选设备；控制系统；硬件选择；软件开发 中图分类号T I M 5文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 3 3 7 0 2 电磁重选设备是在铁矿精选流程中应用的新型电 磁选矿设备，它是在常规磁选设备生产实践过程中不 断改进而产生的。由于常规磁选设备磁场强度较高， 磁场力大，磁场不可改变，不能产生脉动磁场力，所以 不能满足新的选矿工艺的要求，无法达到节能减排的 新目标。电磁重选设备可以提高选矿精矿品位，操作 简单，运行稳定，性能良好，提高用户经济效益，特别适 用于选矿厂的精矿提纯。之所以电磁重选设备有以上 的性能，主要是它的控制方式和原理。磁重选的控制 系统采用可探测到精矿质量的探测仪1 和可探测到尾 矿质量的探测仪2 。另外对于控制选别水量的控制阀 门1 和可以控制精矿流出的控制阀门2 ，电磁磁场力 的大小，共五大部分相互配合实现设备整体的选别效 果。在控制系统设计时考虑到系统运行情况监视，节 约能源，降低耗能，控制简便，运行安全可靠，经济效益 高等目标，所以在选择电气元件的方面均采用西门子 P L C ，海泰克控制屏等性能稳定优质的自动化元器件。 由这些自动化元器件组成的控制系统可以提高精矿品 位，控制尾矿品位，调节选别水量的大小，提高精矿产 能效率，保证电磁重选设备在最优化的状态下工作，安 全稳定高效的运行。 1 电磁重选设备控制系统设计方案 1 ．1 尾矿探测仪控制系统 尾矿探测仪控制系统的基本任务是在设备工作运 行的时候实时检测尾矿品位，控制尾矿品位，使尾矿品 位控制在合理的范围内，对于设备有一个良好的选别 指标方面起到关键的作用。尾矿探测仪探测到尾矿品 位过高的情况时，整个控制系统都需要联合动作。首 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 5 - 0 2 作者简介朱东方 1 9 8 4 一 ，男，辽宁抚顺人，从事电气研发工作。 先是控制选别水量的控制阀门需要动作，阀门的开度 需要减小，此时设备的选别水量减少，对矿物的向上冲 击力减弱，从而使得尾矿的排出量减小。接下来是控 制精矿流出的控制阀门开始动作，控制系统给出控制 信号使精矿流出的控制阀门开度变大，让合格精矿快 速流出，让选别时候的精矿储存空间在短时间得到扩 大。此时磁场大小应该也同时动作，分别增加场强，场 强的增加对设备的选别强度得到增加，矿物在磁场力 和水力的作用下使精矿上升到尾矿位置的能力减弱。 经过上面各个参数的及时调整后尾矿探测仪所探测到 的数值会变小，尾矿品位得到控制。 1 ．2 精矿探测仪控制系统 精矿探测仪控制系统的基本任务是在设备选别过 程中如果选别的精矿浓度达到预先设定的精矿浓度指 标，控制系统会接受到模拟量的电流信号信息，然后发 送给精矿阀门一个模拟量的电流信号指令，控制精矿 流出的控制阀门开始动作，排出达到预先设定精矿浓 度指标的产品。控制精矿流出的控制阀门的开度是以 设定值浓度的大小为基础，根据系统中精矿浓度的变 化的情况开大或者开小。 1 ．3 选别水量的控制 选别水量的多和少对磁重选的选别效果有很大的 影响，特别是对现场的生产工艺的影响。选别水量的 变化会引起尾矿浓度和精矿浓度指标的波动。进水量 太多时会使有用的单体磁精矿粒随单体脉石和贫连生 体一起从尾矿排出，直接影响到尾矿品位。进水量太 少时会使选别过程不充分，影响精矿品位。要想维持 进水量的正常水平，就要在控制中及时调节进水量，以 适应选别指标的要求。在运行中设备的进水量应该随 万方数据 第3 2 卷 进矿量的大小进行调节。在进矿量少时，进水量应该 减少，以免由于进水量的影响而出现跑尾过大现象。 而进矿量多时，进水量应该加大，以免由于进水量太少 使选别效果受到影响。所以在设计时考虑到选别水量 的控制是必要的。 2 系统主要硬件的选择 2 ．1 C P U 及其扩展模块的选择 根据控制系统的具体要求，选取西门子 S 7 2 0 0 C P U 2 2 4 X P 作为控制核心。C U P 2 2 4 X P 的I ／0 点数是1 4 ／1 0 ，模拟量2 路输入，模拟量输出1 路，允 许最大的扩展I ／O 模块数量为7 个，能够满足控制系 统开关量和模拟量的使用要求。s 7 2 0 0 P L C 具有强大 的指令集，它提供了一般计算机所具有的各种基本操 作指令，强大的网络通讯功能，方便控制系统，反馈单 元、执行机构之间的即时信息联系。本系统中的选别 水量控制，尾矿探测系统，精矿探测系统，精矿流量控 制都是通过 7 - 2 0 0 P L C 的模拟量输入和输出控制模块 来实现信息的交流。它具有强大的P I D 功能，利用此 功能可以实现控制系统的自动调节控制任务，如压 力，水量，励磁等。由于P I D 功能需要模拟量输入，来 反馈主机设备的实际物理量，故选用了一个E M 2 31 模 拟量输入模块，它具有四路通道输入其采样速度2 5 “s ，其优点是适应性极强，可使用于复杂的控制场合。 直接与传感器和执行机构相连，1 2 位的分辨率。另外 本系统需要控制进水量、排矿量、场强大小，所以需要 有模拟量的输出控制，故选用扩展模块E M 2 3 2 来实现 模拟量输出的控制要求。它具有2 路模拟量输出，分 辨率为1 2 位，可有效精确的控制输出量，实现控制系 统的控制要求。S 7 2 0 0 的P P I 接口的物理特性为R S ． 4 8 5 ，可在P P I 、M P I 和自由通信口方式下工作。 2 ．2 触摸屏的选择 触摸屏是触摸式工业图形显示器简称，它是一种 连接人类和机器 各种外围设备，协议开放和不开放 人机界面 国外称为H M I ，被称为P L C 脸面，它是替 代传统控制面板和键盘智能化操作显示器，可用于参 数设置和数据显示，以曲线、动画等形式描绘自动化控 制过程，并可简化P L C 控制程序。触摸屏主要作用就 是监视和控制，监视就是以数据、曲线、图形、动画等各 种形式来反映P L C 内部位状态，存储器数值，直观反 映工业控制系统流程、走向。控制可以触摸屏操作改 变P L C 内部位状态，存储器数值，参与过程控制。此 控制系统采用H I T E C H6 8 0 0 C 触摸屏，具有7 ．5 寸图 形彩色触控式显示器，此显示器为6 4 K 色，分辨率为 6 4 0X 4 8 0 像素。按键包括1 个清单键和6 个使用者 定义的功能键。此外还有3 个支持R S 2 3 2 、R S 4 2 2 和 R S 4 8 5 的通讯连接端口，以及2 个U S B 主机连接端口 和1 个U S B 装置连接端口。内建的C F 卡插槽可以扩 充记录和配方内存，以及进行备份。前盖为I P 6 5 等 级，这表示对于任何方向的低压水流冲洗，它都能提供 保护效果。人机配备有直觉式的软件工具A D P 6 ，利用 软件工具A D P 6 进行控制方案编程，起到实时监控和 替代传统控制面板操作的目的，主要显示场强、电流、 压力、水量等实时参数，控制开关机、自动和手动、给水 和停水等。 3 系统软件开发 3 ．1 触摸屏控制画面设计 控制画面的开发设计需要配合磁重选设备的工作 工艺要求，保证设备运行的稳定可靠，因此要求对场强 的控制达到准确，水量的控制值和反馈值保持一致，压 力的反馈值及时显示出来，电流的大小及时反应。综 合以上的设计要求，共分为3 个大部分设计，一个是显 示反馈值部分，另一个是设定参数值部分，再一个就是 控制虚拟按钮和开关部分。利用直觉式的软件工具 A D P 6 进行编程。考虑系统所需监控的过程变量和实 际功能，共组态了三组画面。 3 ．2 P L C 控制程序设计 磁重选设备工作共分为自动和手动两种工作状 态。在手动状态下是给设备的初始状态调试做准备， 手动状态在程序中是单独给控制命令和参数值的输 入。自动状态是从手动切换过来的，无论是在设备初 始调试好后转到自动运行，还是从自动状态跳出后再 转回到自动状态，都需要保证设备的可靠运转。程序 采用西门子P L C 的编程软件M i c r oW I N4 ．0S P 6 进行 编程。主要包括采样滤波程序、P I D 功能程序、数值整 定程序，时间控制程序通讯连接程序。 4 结语 磁重选设备在使用先进的自控元器件改进后，精 矿品位及尾矿跑尾情况得到了有效控制，磁重选设备 能够实现智能化控制。该项控制系统的研究给磁重选 设备的改进提供了有力支持，有助于选矿厂实现节能 减排，提高经济效益。 参考文献 [ 1 ] 周岳远．中国选矿设备手册[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 6 ． [ 2 ]西门子 中国 有限公司．深入浅出西门子S 7 2 0 0 P L C 第3 版 [ M ] ．北京北京航天航空大学出版社，2 0 0 7 ． 万方数据