李 忠 ，李 勇 ，陳佩琳

（1.贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

0 引言

SLon系列磁選機(jī)是一種開發(fā)細(xì)粒弱磁性礦物選礦新技術(shù)，研制連續(xù)轉(zhuǎn)環(huán)式高梯度先進(jìn)磁選設(shè)備，在礦物加工工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，在早期的產(chǎn)品中，由于沒有使用KGCF可控?cái)?shù)字觸發(fā)脈沖替代模擬信號(hào)脈沖，造成輸出電流穩(wěn)定性差，影響磁選選礦指標(biāo)波動(dòng)，致使存在分選效果不佳，精礦回收率及品位不理想等問題。自2005年采用磁選機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)（KGCF），產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)附加值得到提升。磁選機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)（KGCF）以PLC微處理器（CPU）為基礎(chǔ)，采用編制程序方式，通過內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯處理，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，對(duì)磁選機(jī)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、性能、操作等模擬，通過PLC微處理器（CPU）邏輯處理，經(jīng)數(shù)字量之間D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換的操作指令，指令數(shù)字式輸入和輸出，達(dá)到磁選機(jī)選礦生產(chǎn)過程有效控制。本文介紹PLC在SLON系列磁選機(jī)控制中的幾項(xiàng)關(guān)鍵應(yīng)用。

1 SLon磁選機(jī)工作原理簡(jiǎn)介

SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)主要由脈動(dòng)機(jī)構(gòu)、激磁線圈、鐵軛、轉(zhuǎn)環(huán)和各種礦斗、水斗組成，用導(dǎo)磁不銹鋼制成的圓棒或鋼板網(wǎng)作磁介質(zhì)。

圖1 SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)

磁選機(jī)的工作原理為：勵(lì)磁線圈通以直流電，在分選區(qū)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，位于分選區(qū)的磁介質(zhì)表面產(chǎn)生非均勻磁場(chǎng)即高梯度磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)環(huán)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將磁介質(zhì)不斷送入和運(yùn)出分選區(qū)；礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn)環(huán)。礦漿中的磁性顆粒吸附在磁介質(zhì)表面上，被轉(zhuǎn)環(huán)帶至頂部無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，由沖洗水沖入精礦斗；非磁性顆粒在重力、脈動(dòng)流體力的作用下穿過磁介質(zhì)堆，沿下鐵軛縫隙流入尾礦斗排走[1]。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)分析及控制要求

勵(lì)磁電流是磁選機(jī)工作時(shí)重要的工藝參數(shù)之一。勵(lì)磁電流穩(wěn)定是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件，勵(lì)磁電流檢測(cè)與控制是實(shí)現(xiàn)磁選機(jī)自動(dòng)控制最重要組成部分。勵(lì)磁電流的自動(dòng)控制應(yīng)使磁選機(jī)在運(yùn)行過程中有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證磁選機(jī)安全可靠地工作。對(duì)于外部環(huán)境產(chǎn)生的勵(lì)磁電流干擾，如電網(wǎng)波動(dòng)等。自控系統(tǒng)同樣能夠在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)勵(lì)磁電流的穩(wěn)定。如果某種原因引起勵(lì)磁電流失調(diào)即勵(lì)磁電流長(zhǎng)時(shí)間不能達(dá)到誤差允許范圍內(nèi)的給定值，自控系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)在觸摸屏上提示告警信息，供操作人員即時(shí)處理。

可控硅等元器件在正常工作過程中會(huì)發(fā)熱，如不對(duì)其進(jìn)行散熱、降溫處理，這些發(fā)熱器件溫升過高時(shí)容易損壞，造成磁選機(jī)無(wú)法正常工作。當(dāng)可控硅溫度超過溫度上限時(shí)，必須控制風(fēng)機(jī)在高速狀態(tài)運(yùn)行，從而對(duì)發(fā)熱設(shè)備進(jìn)行散熱降溫，使可控硅在一定的溫度范圍內(nèi)工作。為確保安全，系統(tǒng)還對(duì)風(fēng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)在觸摸屏上提示告警信息，供操作人員即時(shí)處理。

根據(jù)SLon磁選機(jī)的工作原理，為了保障設(shè)備高效穩(wěn)定地工作，控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下主要功能：

（1）產(chǎn)生穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流。這部分主要由三相半控整流電路、可控硅觸發(fā)裝置組成。為了滿足不同型號(hào)SLon磁選機(jī)的要求，勵(lì)磁電流可以通過人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)定。為確保磁場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定，必須使勵(lì)磁電流穩(wěn)定在所設(shè)定的值，因此，采用PID算法進(jìn)行電流控制。

（2）根據(jù)SLon磁選機(jī)的工作原理及工作過程，為了使系統(tǒng)正常安全工作，必須確保轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)構(gòu)按一定的順序起動(dòng)和停機(jī)，因此必須采用相應(yīng)的互鎖技術(shù)。SLon磁選機(jī)的啟停順序要求為：在轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)都起動(dòng)之后才能起動(dòng)勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，否則按啟動(dòng)勵(lì)磁按鈕無(wú)效；轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)中任何一個(gè)停止工作，勵(lì)磁機(jī)構(gòu)將自動(dòng)停機(jī)，并進(jìn)行聲光報(bào)警。

（3）保護(hù)可控硅元件。當(dāng)可控硅元件的溫度超過40℃時(shí)，風(fēng)機(jī)以高速檔運(yùn)行；當(dāng)溫度低于38℃時(shí)，風(fēng)機(jī)以低速檔運(yùn)行。

（4）當(dāng)磁選機(jī)系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)故障，如缺相、超溫、短路、過流、欠磁時(shí)，能自動(dòng)安全地關(guān)閉系統(tǒng)，停止磁選機(jī)工作，并進(jìn)行故障報(bào)警。

（5）為了將磁選機(jī)納入整個(gè)企業(yè)的過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)與上位機(jī)通信的接口[2]。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要由S7-200PLC主機(jī)、模擬量輸入輸出模塊、Smart 700 IE觸摸屏、可控硅整流裝置（包括三相半控整流電路和觸發(fā)器）、溫度變送器、電流變送器、電壓變送器等組成。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 S7-200 PLC CPU選型

S7-200PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由自成系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的功能擴(kuò)展模塊組成。它能夠滿足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備、汽車、機(jī)器人等[3-4]。

S7-200有5種CPU模塊，它們是CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226。各 CPU 模塊的技術(shù)指標(biāo)雖不完全相同，但總體差別不大。

I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)，合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可以使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量等輸入/輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入/輸出元件要占用一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。其中 CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊的I/O數(shù)如表1所示。

磁選機(jī)控制系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)一共有由10個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)、8數(shù)字量輸出點(diǎn)3個(gè)模擬量輸入和1個(gè)模擬量輸出信號(hào)組成。根據(jù)這些條件，CPU224和CPU226都符合要求，考慮到以后的調(diào)整和擴(kuò)充，在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上加上20%～30%的備用量，并且CPU226有更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能，可完全適應(yīng)于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)[5]，所以該設(shè)計(jì)選用CPU226模塊。CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)16點(diǎn)，可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊。最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13 K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30 kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20 kHz高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口。

表1 各CPU模塊I/O點(diǎn)數(shù)

3.2 S7-200 PLC擴(kuò)展模塊的選型

（1）模擬量模塊。由于該系統(tǒng)除了一些數(shù)字量信號(hào)來(lái)控制以外，還有一些模擬量信號(hào)進(jìn)行控制，因此需要擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出模塊。模擬量模塊主要有模擬量輸入模塊（EM231）、模擬量輸出模塊（EM232）和模擬量輸入輸出模塊（EM235）。EM231模塊只有4個(gè)模擬量輸入通道，EM232只有2個(gè)模擬量輸出通道，EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它具有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能[6]。在該磁選機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中共有三個(gè)模擬量輸入（電流變送器、電壓變送器、溫度變送器）和一個(gè)模擬量輸出，根據(jù)這一要求，該系統(tǒng)選用EM235模擬量輸入輸出模塊。

模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X+和X-；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X+短接后接入電流輸入信號(hào)的“-”端；未連接傳感器的通道要將X+和X-短接。

（2）通信模塊。S7-200 PLC與上位監(jiān)控機(jī)或主站的通信可以采用多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)（MPI）或PROFIBUS-DP接口等多種通信方式，系統(tǒng)中S7-200的CPU不帶有通信接口，必須通過擴(kuò)展一個(gè)通信模塊（如EM277）來(lái)進(jìn)行通信。EM277模塊具有MPI和PROFIBUS-DP兩種通訊功能，因此只要在上位機(jī)中安裝CP5613通訊卡或直接與主站通過MPI電纜進(jìn)行連接，就在上位機(jī)或主站和S7-200 PLC之間建立了通訊硬件聯(lián)系。

3.3 PLC CPU226外圍電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)所有數(shù)字量輸入輸出I/O口分配如表2所示。CPU226輸入輸出單元的接線圖如圖3所示。

I0.0-I0.7、I1.0、I1.4是輸入端子，外部輸入的開關(guān)信號(hào)由這些輸入端子接出，經(jīng)過直流電源終至公共端1M，M、L+兩個(gè)端子提供DC24 V/400 mA傳感器電源。輸出端子有Q0.0-Q0.3與公共端1L、Q0.4-Q0.7與公共端2L組成，負(fù)載的一端與輸出點(diǎn)相連，另一端經(jīng)電源與公共端相連。輸出端子排的右端N、L1端子是供電電源AC120 V/240 V輸入[7]。

表2 PLC控制器數(shù)字量輸入輸出I/O口分配

圖3 CPU226輸入輸出信號(hào)

3.4 EM235與變送器及觸發(fā)器連接電路設(shè)計(jì)

模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X+和X-；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X+短接后接入電流輸入信號(hào)的“-”端；未連接傳感器的通道要將X+和X-短接。由于電流變送器和溫度變送器的輸出是4-20 mA的電流信號(hào)，電壓變送器的輸出是0-5 V的電壓信號(hào)。對(duì)于EM235輸出信號(hào)則作為觸發(fā)器的控制信號(hào)，其輸出有±10 V電壓信號(hào)，與觸發(fā)器的連接方式則選擇按照0-10 Vdc自動(dòng)控制方式的方法進(jìn)行連接。所以模擬量輸入輸出模塊與變送器及觸發(fā)器的連接如圖4所示。

圖4 EM235與變送器及觸發(fā)器的連接圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

磁選機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是S7-200PLC程序的編程設(shè)計(jì)。STEP7-MicroWIN32是西門子公司推出的專門面向S7-200系列PLC的編程軟件。使用該編程軟件可以完成控制程序的編寫及下載、PLC通信組態(tài)等功能。PLC程序采用梯形圖（LAD）編寫[3]。

程序設(shè)計(jì)過程中首先分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特定功能的子程序，如：電機(jī)順序啟動(dòng)控制子程序，電機(jī)順序停止控制子程序，溫度電壓電流A/D轉(zhuǎn)換子程序，PID參數(shù)初始化子程序，PID控制勵(lì)磁電流采樣運(yùn)算中斷程序，可控硅工作溫度控制子程序。然后設(shè)計(jì)主程序，按一定順序和條件調(diào)用子程序，再采用相應(yīng)的技術(shù)手段（互鎖），來(lái)連接補(bǔ)充完善子程序。并在主程序中，實(shí)現(xiàn)有故障時(shí)，安全關(guān)閉勵(lì)磁系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警。

4.1 順序啟動(dòng)和停止子程序設(shè)計(jì)

根據(jù)SLon磁選機(jī)的工作原理及工作過程，為了使系統(tǒng)正常安全工作必須確保轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)構(gòu)按一定的順序起動(dòng)和停機(jī)，因此必須采用相應(yīng)的互鎖技術(shù)。SLon磁選機(jī)的啟停順序要求為：在轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)都起動(dòng)之后才能起動(dòng)勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，否則按啟動(dòng)勵(lì)磁按鈕無(wú)效；轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)中任何一個(gè)停止工作，勵(lì)磁機(jī)構(gòu)將自動(dòng)停機(jī)，并進(jìn)行聲光報(bào)警[2]。

為了達(dá)到這樣的控制要求，在順序啟動(dòng)子程序和順序停止子程序中，采樣啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器T37、T38、T39和停止延時(shí)定時(shí)器T40、T41、T42來(lái)實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)和順序停止；在主程序中，采用相應(yīng)的互鎖技術(shù)來(lái)滿足勵(lì)磁的正常工作并實(shí)現(xiàn)非控制要求時(shí)報(bào)警。

4.2 溫度、電壓和電流的標(biāo)度變換子程序設(shè)計(jì)

由于變送器采集的是0～32000的模擬量，PLC無(wú)法識(shí)別，因此選擇使用EM235把變送器中的模擬量轉(zhuǎn)換成PLC能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)量,在這里即是實(shí)際值。

在檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)際的測(cè)溫范圍是有上限和下限的?，F(xiàn)選擇EM235將變送器的4～20 mA電流轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，該數(shù)據(jù)存于AIWX的第3～14位。用PLC程序把檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，存于VDXXX中的程序。

4.2.1 溫度的標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)

在溫度檢測(cè)系統(tǒng)中，所選型號(hào)的溫度變送器量程為-100℃～+200℃?，F(xiàn)選擇EM235將溫度變送器的4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，該數(shù)據(jù)存于AIW0的第3～14位。用PLC程序把檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫度值，存于VD500中的程序。

當(dāng)測(cè)得溫度達(dá)到上限（+200℃）時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為20 mA，AIW0的數(shù)值為32000。每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值約為1600。

當(dāng)測(cè)得溫度為下限（-100℃）時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為 4 mA，A/D值約為：（32000/20）×4=6400。

所以，被測(cè)溫度為-100℃～+200℃時(shí)，AIW0的對(duì)應(yīng)值約為6400～32000。可以算出1℃對(duì)應(yīng)的A/D值大約為85.3333。取約數(shù)85.3?？梢运愠霭袮IW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度的計(jì)算公式為：VD500值=（AIW0 值-6400）/85.3。

4.2.2 電壓的標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)

在電壓檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)際電壓的測(cè)溫范圍為0～500 V。現(xiàn)選擇EM235將電壓變送器的0～5 V標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，該數(shù)據(jù)存于AIW2的第3～14位。用PLC程序把檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成實(shí)際的電壓值，存于VD504中的程序。

當(dāng)測(cè)得電壓達(dá)到上限（500 V）時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為5 V，AIW2的數(shù)值為32000。每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值約為32000/5=6400。

當(dāng)測(cè)得電壓為下限（0 V）時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為0 V，A/D值為：0。所以，被測(cè)電壓為0～500 V時(shí)，AIW2的對(duì)應(yīng)值約為0～32000?？梢运愠? V對(duì)應(yīng)的A/D值大約為：32000/500=64。可以算出把AIW2的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓的計(jì)算公式為：VD504值=AIW2值/64。

4.2.3 電流的標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)

在電流檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)際電流的測(cè)溫范圍為0～2000 A?，F(xiàn)選擇EM235將電流變送器的4～20 mA電流轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，該數(shù)據(jù)存于AIW4的第3～14位。用PLC程序把檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成實(shí)際的電流值，存于VD200中的程序。

當(dāng)測(cè)得電流達(dá)到上限（2000 A）時(shí)，電流轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為20 mA，AIW4的數(shù)值為32000。每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值約為16。

當(dāng)測(cè)得電流為下限（0 A）時(shí)，電流轉(zhuǎn)換器的電流應(yīng)該為4 mA，A/D值約為64。所以，被測(cè)溫度為0～2000 A時(shí)，AIW4的對(duì)應(yīng)值約為64～32000?？梢运愠? A對(duì)應(yīng)的A/D值大約為15.968。取其近似值為16.0?？梢运愠霭袮IW4的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際電流的計(jì)算公式為：VD200 值=（AIW4值-64）/16。

4.3 PID控制勵(lì)磁電流的程序設(shè)計(jì)

PID算法是自動(dòng)控制系統(tǒng)中比較常用的使實(shí)際值穩(wěn)定在設(shè)定值的一種技術(shù)手段。由于該控制系統(tǒng)要求確保磁場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定，就必須使勵(lì)磁電流穩(wěn)定在所設(shè)定的值，因此，采用PID算法進(jìn)行電流控制[8]。

PID控制勵(lì)磁電流子程序是由勵(lì)磁控制系統(tǒng)主程序進(jìn)行調(diào)用的，作用是完成對(duì)勵(lì)磁電流的控制，其控制過程為：電流變送器檢測(cè)到的實(shí)際勵(lì)磁電流經(jīng)模擬量輸入模塊送入到PLC，CPU將讀入值和觸摸屏設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，通過PID控制算法計(jì)算出相應(yīng)的控制量，經(jīng)模擬量輸出模塊輸出控制觸發(fā)電路，調(diào)整可控硅開通角，從而改變整流電流的大小，使勵(lì)磁電流穩(wěn)定在設(shè)定值。根據(jù)PID控制算法的原理及其流程圖，對(duì)PID控制勵(lì)磁電流子程序的流程圖設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 PID控制勵(lì)磁電流子程序的流程

4.4 可控硅工作溫度控制子程序設(shè)計(jì)

根據(jù)保護(hù)可控硅元件控制要求。當(dāng)可控硅元件的溫度超過40℃時(shí)，風(fēng)機(jī)以高速檔行；當(dāng)溫度低于38℃時(shí)，風(fēng)機(jī)以低速檔運(yùn)行。用PLC編程中的比較指令實(shí)現(xiàn)控制要求。對(duì)可控硅工作溫度控制的程序流程圖如圖6所示。

圖6 可控硅工作溫度控制的程序流程

4.5 勵(lì)磁控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

已經(jīng)設(shè)計(jì)好執(zhí)行特定功能的各個(gè)子程序，在主程序中，按一定順序和條件調(diào)用子程序，再采用相應(yīng)的技術(shù)手段，來(lái)連接補(bǔ)充完善子程序。系統(tǒng)要求：轉(zhuǎn)換電機(jī)、脈動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)中，有任何一個(gè)停止工作時(shí)，勵(lì)磁關(guān)閉同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。因此在主程序中，采用互鎖手段來(lái)滿足這一控制要求。依據(jù)控制要求，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)安全地關(guān)閉，同時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警。所以把故障信號(hào)作為調(diào)用電機(jī)順序停止的條件。整個(gè)系統(tǒng)的流程圖如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)軟件流程

5 結(jié)論

在磁選機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，硬件方面主要做了以下幾方面的工作：

（1）選取合適的可編程控制器作為該控制系統(tǒng)的核心，通過分析最終采用s7-200PLC控制器，并對(duì)其進(jìn)行模塊擴(kuò)展，使其具有模擬量的輸入輸出端子。

（2）選取滿足控制系統(tǒng)要求的變送器將可控硅元件的溫度、勵(lì)磁電流和電壓轉(zhuǎn)換成0-5 V的電壓或4-20 mA的電流送入PLC的模擬量輸入/輸出模塊。

（3）在該控制系統(tǒng)中，為了磁選機(jī)能獲得所需的勵(lì)磁電流值，采取了可控硅整流裝置用來(lái)完成交流到直流的變換，整流后的直流電流則成為勵(lì)磁電流值。

（4）根據(jù)對(duì)各個(gè)電路部分的結(jié)構(gòu)分析，接著進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)，最后將所有模塊連接在一起組成所要設(shè)計(jì)的磁選機(jī)控制系統(tǒng)。

該磁選機(jī)系統(tǒng)提高了選礦性能，具有各種過流、過速、過載、斷路等保護(hù)，保障了系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行?？伸`活改變工藝參數(shù)，以滿足不同選礦工藝的要求，極大地提高了設(shè)備的適應(yīng)能力。該系統(tǒng)還降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便管理人員對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、查詢，為生產(chǎn)調(diào)度、系統(tǒng)規(guī)劃等方面提供重要的依據(jù)，大大提高了運(yùn)行管理水平。并且還有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。

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[7]劉 芳.大功率煤礦風(fēng)機(jī)隔爆應(yīng)急供電電源的研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2010.

[8]周克良，李 杰，朱文虎.磁選機(jī)PLC控制系統(tǒng)[J].科技廣場(chǎng)，2005，（12）：8-14.