選礦破碎過程料位控制系統研究

秦智勇

摘要：就國內破碎過程控制現狀而言，對破碎過程料位的控制大部分都是憑借人工經驗去判斷，或者采用的是傳統的控制方法去控制料位，并不能達到理想的控制效果。在破碎過程控制系統中采用先進的控制方法有利于節約能源、降低人工成本和生產原料成本、提高生產質量、延長機械設備的使用壽命和保護生產安全。本文主要分析探討了選礦破碎過程料位控制系統，以供參閱。

關鍵詞：選礦；破碎；料位控制；系統

選礦工藝在冶金工業中占有十分重要的地位，破碎過程作為選礦工藝中的首要環節，其控制技術的研究始終廣受關注。為了保證選礦破碎過程的穩定，破碎機機腔料位參數的控制是該工藝的關鍵，連續穩定生產要求機腔料位應控制在左右。面向復雜的選礦破碎過程參數進行優化控制，自適應時變的選礦破碎過程特性，是選礦破碎過程控制技術的核心所在。

1選礦破碎過程料位控制系統硬件結構

鑒于自動化系統的控制核心在于現場控制級，需結合選礦破碎過程控制過程的工藝要求及生產現場狀況。考慮系統開發及實際的現場控制要求，鑒于西門子的PLC內置的集成功能豐富、可靠性高、操作方便快捷、通訊能力強大，所以SIEMENS57-300PLC成為了選礦破碎過程料位控制系統的控制器首選。由于破碎過程控制系統設備龐大，生產線鋪的較長，而57-300PLC具有遠程通訊功能，有著以太網、profibus，RS-485等多種通訊方式，滿足大部分的通訊要求，便于設計集散的分布式控制系統。分布式集散控制系統得益于57-300PLC模塊的強大功能，其遠程監控能使管理者不用親臨現場即能掌控生產現場的各種生產運轉，更有利于企業的全局規劃和部署。整個控制系統的監控層經交換機、光纖環網進入控制層Ethernet。控制層則通過Profibus現場總線與現場執行層互換信息。監控層功能是對料位的高度值進行設定，以及系統中的給料機、皮帶機、破碎機等的運行狀態和各項生產參數進行監控，并完成采集信號的存儲、處理和分析，利用屏幕畫面，隨時了解掌握現場的運行狀況，畫面中的各類參數具有實時性，還可對運行過程進行干預控制。控制層通過PLC的I/O可以接受現場傳感器實時傳來的檢測信號，如給料機給料量，皮帶機的傳輸量，料位的高低值等。接收的現場數據傳送給上位機監控層，并與設定值比較，經由控制算法運算，作出準確的判斷修改，再由PLC的I/O發送控制命令信號。現場層主要是執行機構和傳感器等現場設備的數據采集。其中料位儀從破碎機料倉采集到料位信號，經料位儀傳感器轉換成4-20mA的DC電流信號，再無線傳輸給PLC主控制器，控制器根據采集到的料位信號通過控制算法計算得控制量的輸出值，然后輸出指令調節給料機的給礦流量輸入，使破碎機機腔料位跟隨設定料位曲線。本系統采用西門子的57-300系列PLC作為主控制器，再根據現場的實際布局情況，選擇了兩塊遠程I/O模塊。實現破碎機料位控制指令和現場狀態指揮等，CPU與遠程I/O之間的接口通訊是采用PROFIBUS-DP來實現的，通過PLC控制器，可以完成對給料、料位等參數的控制。

2選礦破碎過程料位控制系統軟件設計

2.1軟件開發平臺

對于不僅工藝要求高，而且技術復雜的選礦破碎生產控制系統而言，有一個優秀的軟件開發環境至關重要。（1）下位機PLC控制程序開發平臺一STEP7。STEP7可在個人計算機上提供57-300/400系列PLC的編程環境。有梯形圖、語句表、功能塊圖三種程序編輯器供用戶選擇，可以實現程序的輸入、編輯、測試、診斷和檢索功能，也可以在線作系統監控及故障的檢測。能夠方便的上載和下載程序。（2）上位機組態監控軟件開發平臺一組態王。在工程應用實際中常采用計算機監控系統作為監控，其開發平臺常用的有inTouch、Wincc、組態王和MCGS等。組態王是一款受眾廣泛的工控組態軟件，吸收了國內外同類產品的優點，不斷對其功能進行改進和完善，使其功能更加強大。組態王的配置界面相當豐富且簡捷易用，還具有動畫顯示、流程控制、數據采集、設備控制與輸出、網絡數據傳輸、工程報表、數據與曲線等諸多的強大功能。（3）數據庫管理系統一KingHistorian數據庫。組態王自帶的KingHistorian數據庫能自動完成對實時數據的報警和存盤處理，還可以根據需要把相關信息以事件的方式發送給系統的其他部分，以觸發其他相關的事件，有利于實時處理，提高系統運行效率。

2.2系統軟件功能與流程

選礦破碎過程控制系統軟件可以實現對生產數據的采集，調節料位的設定值，顯示破碎機料位、給料量的實時曲線和歷史曲線，打印出報表及查詢報警記錄，還可對選礦破碎過程進行干預控制。選礦破碎過程控制系統的軟件功能以下四部分組成：（1）系統安全監控：破碎機料位值過高或過低的報警條件的設定，當檢測到破碎機料位值超出了所設的300mm范圍時，系統會及時的發出警報提醒。為了能夠更好的保護系統安全，系統給與了各個操作員高低不等的操作權限。（2）智能監控：對選礦破碎過程控制系統重要參數的檢測，比如破碎機及給料機等設備運行情況、破碎機料位、給料機和皮帶機給料量等，由檢測到的參數及設定參數的變化值來調控系統參數。（3）參數調節：主要調控選礦破碎過程控制系統的各個監測參數，如料位信息，為求參數滿足工藝要求，亦可以對參數手動或自動地修改。（4）數據管理：記錄并保存破碎機料位、給料機給料量等生產信息和事件，便于以后的查閱。選礦破碎過程控制系統啟動主程序后，首先初始化給料量、料位值等一系列參數，接下來啟動破碎過程控制主監控界面、破碎過程工藝流程界面、安全報警界面以及數據信息報表打印界面和給料量及料位值的實時曲線界面等監控系統。當啟動給料機、破碎機、皮帶機等設備的信號被接收到時，設備啟動子程序開始運行并啟動所要求設備。在破碎車間的所有設備運行正常后，再調用破碎過程控制系統料位控制子程序對破碎機機腔料位進行控制。當設備故障發出故障信號時，馬上讀取故障狀態字并報警及顯示報警信息，管理者或者操作人員可以對故障進行處理，有的故障處理可以在監控系統上完成，有的則必須到生產現場去排除故障。當有停止信號被接收到時，則依次停止各個生產設備。

參考文獻：

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（作者單位：滿礦集團有限公司）