江杰，孫文婷

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

0 引言

選礦廠共有9 個(gè)并列的生產(chǎn)系列，每個(gè)系列為一條單獨(dú)的磨礦生產(chǎn)線。每條生產(chǎn)線的磨礦工藝流程為三段二閉路磨礦，一段為棒磨機(jī)開路磨礦，二段為球磨機(jī)與分級(jí)機(jī)組成的閉路循環(huán)，三段為球磨機(jī)與旋流器組成的閉路循環(huán)?，F(xiàn)磁礦系列處理能力200 t/h 左右，因受給礦粒度不均勻、硬度復(fù)雜及人為操作因素的影響，整體磨礦過(guò)程波動(dòng)較大，磨礦產(chǎn)品粒度也不穩(wěn)定，處理能力偏低，沒有完全發(fā)揮設(shè)備的處理能力，在目前的生產(chǎn)條件下，無(wú)法再有效提高磨礦產(chǎn)量。為此包鋼選礦廠磨礦系統(tǒng)進(jìn)行了磨礦分級(jí)自動(dòng)控制工業(yè)試驗(yàn)研究，以達(dá)到提高和穩(wěn)定磨礦作業(yè)能力，保證磨礦產(chǎn)品的品位和粒度。

1 磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)工藝流程

入磨礦石由礦倉(cāng)給礦機(jī)發(fā)至集礦皮帶，再輸送到給礦皮帶，接著給至球磨機(jī)，進(jìn)行一段球磨。一段球磨機(jī)的排礦產(chǎn)品給至螺旋分級(jí)機(jī)，通過(guò)分級(jí)，一次分級(jí)返砂至一段球磨機(jī)進(jìn)行研磨。一次分級(jí)溢流作為磨礦分級(jí)半成品，進(jìn)入下道浮選作業(yè)工藝。

本系統(tǒng)選用一段球磨分級(jí)作業(yè)，流程圖如圖1 所示。

2 磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)原理

2.1 球磨機(jī)自動(dòng)控制原理

該系統(tǒng)把整體球磨機(jī)控制系統(tǒng)分為三個(gè)控制模塊，分別是球磨機(jī)給礦量的控制、球磨機(jī)磨礦濃度的控制以及分級(jí)機(jī)溢流濃度的控制。

2.1.1 球磨機(jī)給礦量控制

球磨機(jī)給礦量控制是由核子秤實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)核子秤主機(jī)將給礦量轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送至主控機(jī)（PLC），主控機(jī)（PLC）參照設(shè)定給礦量調(diào)整圓盤給礦機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，從而控制原礦量。磨機(jī)給礦量的控制采用磨機(jī)電流檢測(cè)信號(hào)判斷球磨機(jī)負(fù)荷。主控機(jī)（PLC）根據(jù)當(dāng)前磨機(jī)電流判斷球磨機(jī)目前的工作狀態(tài)，自動(dòng)計(jì)算生成合適給礦量值。通過(guò)設(shè)定的給礦量值與通過(guò)核子稱檢測(cè)到的原給礦量值進(jìn)行比較，通過(guò)主控機(jī)輸出控制信號(hào)發(fā)送至變頻器，從而將給礦量控制在合理范圍內(nèi)。球磨機(jī)給礦量控制系統(tǒng)原理框圖如圖2 所示。

圖1 磨礦工藝流程圖

圖2 給礦量控制框圖

2.1.2 球磨機(jī)磨礦濃度的控制

磨礦濃度的大小會(huì)影響礦漿的比重，影響礦粒在鋼球周圍的黏著程度和礦漿的流動(dòng)性，直接影響到一次磨礦合格粒度的合格率，故對(duì)避免礦石的過(guò)粉碎，提高選別指標(biāo)極為重要。對(duì)具體的磨礦分級(jí)過(guò)程來(lái)說(shuō)，磨礦濃度有一個(gè)最佳范圍，磨礦濃度提高或降低都不利于磨礦效果，最佳磨礦濃度可以由磨礦分級(jí)過(guò)程的工藝指標(biāo)分析以及尋求最佳控制目標(biāo)得到。因此，穩(wěn)定磨礦濃度對(duì)于提高球磨機(jī)的臺(tái)時(shí)處理量、保證溢流粒度量極其重要。球磨機(jī)內(nèi)通過(guò)磨礦介質(zhì)和原礦石以及給礦水三者研磨，從而獲得符合標(biāo)準(zhǔn)濃度的礦漿。

因此給礦水的控制是重點(diǎn)。系統(tǒng)中給礦水用電磁流量計(jì)來(lái)檢測(cè)，水量大小由電動(dòng)閥調(diào)節(jié)。給礦水的計(jì)算公式：

給礦水的控制回路如圖3 所示。

圖3 給礦水控制回路

2.1.3 分級(jí)機(jī)溢流濃度的控制

由工藝過(guò)程分析可知，分級(jí)機(jī)溢流濃度即一段旋流器給礦濃度，直接影響旋流器的分級(jí)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在原礦性質(zhì)穩(wěn)定、工藝流程穩(wěn)定前提下，粒度和濃度存在線性關(guān)系：濃度小，則粒度細(xì)；濃度大，則粒度粗。通過(guò)在分級(jí)機(jī)溢流端下方安裝濃度計(jì)檢測(cè)分級(jí)機(jī)溢流濃度，通過(guò)調(diào)整分級(jí)機(jī)補(bǔ)加水量來(lái)保證其穩(wěn)定在一定范圍，溢流排礦水的控制回路如圖4 所示。

圖4 排礦水控制回路

2.2 磨機(jī)控制系統(tǒng)的主控單元

上位機(jī)采用工業(yè)控制機(jī)完成數(shù)據(jù)集中管理任務(wù)，下位機(jī)采用PLC，用以完成獨(dú)立系統(tǒng)的分散控制功能，數(shù)據(jù)傳輸則通過(guò)高可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

控制單元選擇AB 公司的SLC500 系列可編程序控制器，其中CPUD 單元選擇504 模塊。上位機(jī)選擇IPC610 工業(yè)控制機(jī)。網(wǎng)絡(luò)選擇DH+工業(yè)控制網(wǎng)，網(wǎng)路支持掛靠站點(diǎn)32 個(gè)，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。

變頻器選擇具有遠(yuǎn)程控制功能，含4～20 mA 輸入接口。工控機(jī)選用研華ADAM 系列模塊。ADAM 模塊主要采用ADAM-4000 系列以及ADAM-5000 系列兩種。

2.3 控制系統(tǒng)測(cè)試

本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)選用西門子編程軟件STEP7。在STEP7 中用項(xiàng)目來(lái)管理自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件和硬件。創(chuàng)建項(xiàng)目，進(jìn)行硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)置，硬件組態(tài)的任務(wù)是在STEP7 中生成與實(shí)際的硬件相同的系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際所選S7-300 的CPU、通信和模擬量輸入/輸出及數(shù)字量輸入/輸出模塊的具體型號(hào)在軟件中設(shè)置。硬件組態(tài)完成后則模擬設(shè)備連線，選擇上位機(jī)，本系統(tǒng)選MPI 協(xié)議為通信協(xié)議。最后則在主程序OB1 中完成程序編寫。

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)球磨機(jī)給礦量控制算法是從模糊控制的思想出發(fā)，根據(jù)球磨機(jī)電流的變化，總結(jié)出球磨機(jī)自動(dòng)控制的模糊控制過(guò)程，通過(guò)PLC 的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，能很好地避免球磨機(jī)磨礦過(guò)程中易出現(xiàn)的“脹肚”問(wèn)題。磨礦濃度和溢流濃度分別通過(guò)控制球磨機(jī)給礦水和螺旋分級(jí)機(jī)排礦水量的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，給礦水和排礦水由安裝在管道上的電動(dòng)閥來(lái)控制?？刂葡到y(tǒng)采用了西門子的S7-300 系列PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)、執(zhí)行儀表選型合理，使整個(gè)控制系統(tǒng)性價(jià)比較高。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)率。

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