任建國

（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

概述選礦全流程自動化控制信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場運用

任建國

（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

以新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司黃山銅鎳礦4 000 t/d選礦廠全流程自動控制信息處理系統(tǒng)為例，闡述了當(dāng)今選礦自動化控制信息處理系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。

全流程自動控制信息處理系統(tǒng) SCADA 效率分析系統(tǒng) 模糊控制 磨音頻檢測

新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司在新疆哈密市小黃山西建設(shè)的4 000 t/d選礦廠，從設(shè)備選型、監(jiān)控軟硬件的選購、工藝控制、以及整套系統(tǒng)的設(shè)計思想都是嚴(yán)格按照《選礦全流程自動控制信息處理系統(tǒng)》的框架來實施的。當(dāng)前《選礦全流程自動控制信息處理系統(tǒng)》主要包括“自動化控制系統(tǒng)”、“綜合自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”、“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”與“大屏幕顯示系統(tǒng)”。

1 自動化技術(shù)內(nèi)容

1.1 DCS控制系統(tǒng)

公司4 000 t/d選礦廠DCS系統(tǒng)設(shè)置1套冗余控制系統(tǒng)（控制器采用西門子公司的S7-417-4-2H控制系統(tǒng)，由2套控制器組成，現(xiàn)場I/O采用分布式I/O），以及與其它系統(tǒng)的通訊。中央控制室主要設(shè)置冗余SCADA服務(wù)器（共2臺）、工程師站（1臺計算機(jī)）、操作員站（4臺計算機(jī)）、以太網(wǎng)交換機(jī)和打印機(jī)，實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的模擬顯示、操作指令下達(dá)、報警顯示、歷史記錄、報表分析、數(shù)據(jù)存儲、WEB發(fā)布等功能。

1.2 破碎篩分控制系統(tǒng)

選礦破碎工藝流程采用常規(guī)二段二閉路碎礦流程，從采場放礦倉開始，包含圓振篩、中細(xì)碎、粉礦倉等，到No.6號皮帶為止。控制如下：

1.2.1 破碎篩分過程順序控制

通過碎礦工藝過程中各主要輸送皮帶、設(shè)備間的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實現(xiàn)設(shè)備的逆序啟動、順序停車，并可現(xiàn)場人工啟停車。

1.2.2 破碎篩分過程安全控制

（1）礦倉料位檢測、顯示及報警

對中碎礦倉、細(xì)碎礦倉、粉礦倉的料位進(jìn)行檢測，檢測信號送至控制室PLC系統(tǒng)集中顯示。當(dāng)料位達(dá)到上限或下限時，系統(tǒng)在中央控制室及時報警。

上傳中碎礦倉、細(xì)碎礦倉料位信號給采場放礦倉振動放礦機(jī)，作為變頻調(diào)節(jié)參數(shù)之一。達(dá)上限時，自動停放礦倉振動放礦機(jī)。

上傳中碎礦倉、細(xì)碎礦倉料位信號給3機(jī)（中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)、篩分機(jī)）效率分析系統(tǒng)，離線停機(jī)調(diào)整3機(jī)負(fù)荷分配量（排礦口、篩孔尺寸）上傳中碎礦倉、細(xì)碎礦倉料位信號給中碎、細(xì)碎帶式給料機(jī)自動變頻，當(dāng)料位低于空倉下限時，自動停止給料（中碎機(jī)空轉(zhuǎn)），恢復(fù)到料倉允許出料位時，重啟給料。

同時記錄中碎、細(xì)碎倉下給料機(jī)給料累計時間，并對比，反饋給破碎3機(jī)效率分析系統(tǒng)，作為分析參數(shù)之一。

要求每一條皮帶都安裝拉繩開關(guān)。在皮帶邊工作、巡檢中發(fā)現(xiàn)問題及安全隱患時能立即停機(jī)。

（2）破碎機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)控

顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)設(shè)備的保護(hù)由其自身自帶的PLC控制系統(tǒng)完成。顎式破碎機(jī)設(shè)備參數(shù)信號可以經(jīng)過硬接線方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)，圓錐破碎機(jī)設(shè)備參數(shù)信號可以經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)（破碎機(jī)設(shè)備自帶通信接口及配套軟件）。DCS系統(tǒng)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)情況，綜合判斷，在中央控制室及時報警，可以遠(yuǎn)程實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的顯示和控制。

（3）金屬檢測與除鐵

在1#、2#、3#皮帶上安裝金屬探測儀與除鐵器，當(dāng)探測到皮帶上有金屬塊時可以實現(xiàn)報警和連鎖停皮帶，預(yù)防破碎給礦中的金屬物對破碎腔的損壞。

（4）皮帶運輸機(jī)工作狀態(tài)檢測

通過對破碎工藝過程中1#～6#膠帶機(jī)跑偏、電機(jī)與減速機(jī)油溫，1#～3#膠帶機(jī)與中碎帶式給料機(jī)撕裂的異常狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)皮帶狀態(tài)的保護(hù)報警等功能。

（5）設(shè)備電機(jī)的過流監(jiān)視

1 #～6#膠帶機(jī)、中細(xì)碎帶式給料機(jī)、中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)、圓振篩、篩分除塵器、中細(xì)碎除塵器電機(jī)電流檢測。對設(shè)備電機(jī)的過流，將作相關(guān)處理和發(fā)出報警，防止電機(jī)因過流而燒壞。

1.2.3 破碎篩分過程自動控制

破碎生產(chǎn)的過程控制主要實現(xiàn)3機(jī)效率分析、控制，以及關(guān)鍵礦量檢測與計量。

（1）粗碎機(jī)的給礦控制。PID調(diào)節(jié)指令來自1#皮帶機(jī)電子秤、圓振動篩負(fù)荷（電流值）、中碎礦倉料位、細(xì)碎礦倉料位平衡，以上4個參數(shù)均沒達(dá)到上限，則應(yīng)自動跟蹤以上4參數(shù)，變頻增加給料，反之有一項超過上限則應(yīng)減料。

（2）礦量檢測與控制。破碎腔內(nèi)料位檢測信號控制給料機(jī)變頻PID調(diào)節(jié)，防礦石溢出和空轉(zhuǎn)饑餓給礦。

破碎機(jī)工作量負(fù)荷信號（破碎機(jī)自帶接口及配套軟件，通過通信讀取信號）上傳，控制給料機(jī)變頻PID調(diào)節(jié)，實現(xiàn)負(fù)荷最佳高效。

（3）對1#、4#、5#皮帶的礦量進(jìn)行檢測與計量，信號送至控制室PLC系統(tǒng)集中顯示。

（4）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。（5）主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

1.3 磨礦分級控制系統(tǒng)

選礦磨礦工藝流程采用一段磨礦。控制如下：

1.3.1 磨選生產(chǎn)過程順序控制

通過磨選工藝過程中輸送皮帶、球磨機(jī)、渣漿泵等電氣設(shè)備的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實現(xiàn)設(shè)備的逆序啟動、順序停車，并可現(xiàn)場人工啟停車（球磨機(jī)等大型設(shè)備現(xiàn)場人工啟停）。

1.3.2 磨選生產(chǎn)過程安全控制

球磨機(jī)的自身設(shè)備的保護(hù)由其設(shè)備自帶的PLC控制系統(tǒng)完成，設(shè)備參數(shù)信號可以經(jīng)過通信方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)情況，綜合判斷，在中央控制室及時報警，可以遠(yuǎn)程實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的顯示監(jiān)控。

1.3.3 一段磨礦分級自動控制

根據(jù)選礦廠磨礦工藝流程特點，系統(tǒng)主要控制：（1）根據(jù)球磨機(jī)音頻檢測、球磨機(jī)功率檢測判斷磨機(jī)負(fù)荷，實現(xiàn)球磨機(jī)的給礦量的檢測與優(yōu)化控制；（2）實現(xiàn)球磨機(jī)的給礦水優(yōu)化控制；（3）實現(xiàn)旋流器給礦流量、濃度、壓力、泵池液位的檢測與控制，實現(xiàn)旋流器分級過程控制；（4）實現(xiàn)旋流器溢流流量、濃度、粒度檢測；（5）實現(xiàn)磨機(jī)工況的信號分析、故障判斷、歷史資料歸檔、事故報警、故障保護(hù)等。

1.4 浮選控制系統(tǒng)

公司4 000 t/d選礦廠浮選工藝流程采用銅浮選、鎳浮選的流程。根據(jù)選礦廠浮選工藝流程特點，系統(tǒng)主要控制如下：

（1）實現(xiàn)浮選液位自動控制；（2）實現(xiàn)浮選充氣量自動控制；（3）實現(xiàn)浮選加藥量自動控制；（4）攪拌槽內(nèi)礦漿pH值檢測；（5）浮選設(shè)備電機(jī)的電流、溫度、主機(jī)軸承溫度檢測；（6）風(fēng)機(jī)總管風(fēng)壓檢測；（7）泡沫槽泡沫液位、沖洗水量檢測；（8）風(fēng)機(jī)恒壓輸出變頻控制沖洗水量控制；（9）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（10）主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

1.5 加藥系統(tǒng)

對加藥系統(tǒng)的監(jiān)控如下：（1）藥劑攪拌槽工作狀態(tài)及槽內(nèi)藥劑量檢測；（2）藥劑箱液位檢測；(3）藥劑泵電機(jī)、攪拌電機(jī)與主機(jī)工作狀態(tài)檢測；(4）自動加藥控制；(5）自動給藥的數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理；(6)各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（7）主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

1.6 精礦車間控制系統(tǒng)

對精礦脫水的監(jiān)控如下：（1）精礦濃密機(jī)底流流量、濃度檢測與控制；（2）精礦濃密機(jī)自帶控制系統(tǒng)的信號通過通信方式接入系統(tǒng)；（3）濃密機(jī)溢流水濁度檢測；（4）精礦礦漿攪拌槽電機(jī)的電流、溫度、主機(jī)軸承溫度檢測；（5）精礦礦漿攪拌槽液位檢測；（6）精礦濃縮機(jī)底流沖洗水閥控制；（7）精礦過濾給礦渣漿泵變頻器PID控制；（8）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（9）主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

1.7 尾礦車間自動控制

對尾礦脫水的監(jiān)控如下：（1）尾礦濃密機(jī)底流流量、濃度檢測與控制。（2）尾礦濃密機(jī)自帶控制系統(tǒng)的信號通過通信方式接入系統(tǒng)；（3）尾礦濃縮機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測；（4）脫泥原礦輸送泵電機(jī)的電流、溫度檢測；（5）尾礦輸送泵電機(jī)的電流、溫度檢測；（6）尾礦濃縮機(jī)溢流水濁度檢測；（7）尾礦濃縮機(jī)底流沖洗水閥控制；（8）脫泥原礦輸送泵變頻器PID控制；（9）尾礦輸送泵變頻器PID控制；（10）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（11）主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

1.8 水系統(tǒng)自動控制

供水系統(tǒng)檢測內(nèi)容：清水高位水池液位檢測；清水總管流量檢測（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個車間）；磨浮車間清水去水封流量檢測；回水總管流量檢測（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個車間）；總回水流量檢測；回水池液位檢測。

供水系統(tǒng)控制內(nèi)容：回水池液位與回水泵連鎖控制；回水池液位檢測及清水注入自動控制；供水工藝各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；供水工藝主要設(shè)備保護(hù)與報警控制。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)與大屏幕拼接系統(tǒng)

2.1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

(1)根據(jù)工程現(xiàn)場實際而定，對關(guān)鍵設(shè)備、重要崗位等設(shè)置視頻監(jiān)控探頭并接入中央控制室，通過控制室操作臺，可完成對云臺鏡頭和監(jiān)控主機(jī)的控制，實現(xiàn)現(xiàn)場圖像實時顯示、放大顯示、大小屏切換顯示、輪顯、全顯、存儲、回放、遙控等功能，為生產(chǎn)提供一個網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控平臺、信息資源共享平臺、分析決策平臺和指揮調(diào)度平臺。

(2)系統(tǒng)具備多級用戶權(quán)限和密碼認(rèn)證功能，只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能登陸觀看和控制攝像機(jī)動作，同時必須保證設(shè)備的性能穩(wěn)定可靠、抗干擾、防水、防風(fēng)、防腐及抗惡劣環(huán)境能力強。

(3)采用視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備（紅外筒型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)紅外中速智能球機(jī)），保證中央控制室對各監(jiān)控點的監(jiān)控。

(4)網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備選用具有冗余電源的可靠設(shè)備。

2.2 大屏幕拼接系統(tǒng)

⑴ 主屏采用2×3共6臺67寸DLP顯示墻單元拼接。

⑵ 輔屏采用40寸液晶顯示屏12臺，一邊6臺，顯示尾礦和精礦濃縮機(jī)、磨浮車間、過濾車間及回水和尾礦泵站監(jiān)控系統(tǒng)視頻。

3 結(jié)論

亞克斯4 000 t/d選礦廠全流程自動化控制信息處理系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、操作方便的原則。尤其是在磨礦這個環(huán)節(jié)，對磨礦分級控制系統(tǒng)實施控制，并引入滯后函數(shù)調(diào)節(jié)整個過程，協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定地運行。在閉路磨礦環(huán)節(jié)中引入模糊控制理論，實現(xiàn)了功率、音頻、旋流器沉砂、原礦性質(zhì)、最終精礦品位等多因素的綜合分析判斷，在磨礦分級作業(yè)領(lǐng)域中實現(xiàn)了先進(jìn)的控制理論與現(xiàn)場實踐的結(jié)合，對當(dāng)前國內(nèi)選礦行業(yè)起到了一定的指導(dǎo)作用。

收稿：2013-01-14