摘 要：本文介紹了某銅選礦的生產(chǎn)流程，詳細描述了銅選礦自動控制的設計實現(xiàn)過程及相應的控制解決方法。

關(guān)鍵詞：自動控制系統(tǒng)；銅礦

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）24-0273-02

1 工藝生產(chǎn)流程

該銅選礦工藝流程為：破碎篩分→磨浮→精礦濃縮→尾礦脫水。

2 過程儀表種類

銅選礦使用的儀表主要有：皮帶秤、電磁流量計、濃度計、物位計、液位計、壓力變送器、電動調(diào)節(jié)閥、溫度變送器、水位報警儀、數(shù)字顯示控制儀、數(shù)字控制巡檢儀等。

3 控制系統(tǒng)概述

控制系統(tǒng)采用集中監(jiān)視，分散控制的工作方式，控制系統(tǒng)由磨浮、破碎篩分及尾礦脫水等控制系統(tǒng)等構(gòu)成，在相應廠房內(nèi)單獨設置控制室。磨浮主廠房控制室既要對磨浮廠房及精礦區(qū)域的設備和工藝過程進行控制，還需要對破碎篩分廠房及尾礦區(qū)域的設備運行進行監(jiān)控。

3.1 控制系統(tǒng)選型

中細碎篩分自動控制以電氣聯(lián)鎖為主，磨浮工藝自動控制需要過程控制和電氣聯(lián)鎖相結(jié)合。本選礦控制系統(tǒng)采用美國Rockwell公司的ControlLogix5000系統(tǒng)和SLC500系統(tǒng)，確?？刂葡到y(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

3.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲

控制系統(tǒng)選用雙層網(wǎng)絡模式，管理層為以太網(wǎng)，控制層為ControlNet網(wǎng)?？刂浦骶W(wǎng)選用冗余ControlNet網(wǎng)，再以DH+網(wǎng)輔助，組成了整個控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)分為3個相對獨立的部分：磨浮主控站、中細碎篩分操作站、尾礦脫水操作站。磨浮主控站使用DH+模塊與中細碎篩分及尾礦脫水控制器進行通訊，磨浮主控站采用ControlLogix5000系統(tǒng)，處理器通過光纖相連，當主處理器出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)傳入從處理器；兩條ControlNet網(wǎng)向下與主從處理器相連，向上與上位操作站連通，I/O盤柜也是利用雙ControlNet網(wǎng)線互連。

3.3 控制室配置

根據(jù)廠房分布及工藝，分別設置3個控制室：

（1）磨浮主控室：控制室位于磨浮廠房，擁有1對Logix5000控制器和兩臺I/O盤柜，I/O盤柜之間利用ControlNet網(wǎng)互連，控制室內(nèi)擁有3臺上位操作站，即磨浮主廠房工程師站1臺、操作員站1臺、精礦濃縮操作員站1臺，操作站與控制器之間利用ControlNet網(wǎng)進行通訊。

（2）破碎篩分控制室：控制室位于破碎篩分車間，擁有1套SLC500控制器及兩臺I/O盤柜，I/O盤柜之間使用C9電纜互連，控制室設1臺工程師站（兼操作員站）。

（3）尾礦脫水控制室：控制室位于尾礦脫水車間，擁有1套SLC500控制器及一臺I/O盤柜，控制室設1臺工程師站（兼操作員站）。

3.4 主要工藝控制要求

（1）磨浮主控區(qū)：該銅選礦共有3臺球磨機組。一段球磨：原礦經(jīng)粉碎篩分后，由3號皮帶運至儲礦罐，料位檢測計對料位進行檢測并與3號皮帶聯(lián)鎖，實現(xiàn)對3號皮帶運料量的控制；4號皮帶把料從儲礦罐送入一段球磨機，利用該皮帶上的核子秤對加入球磨機的礦量進行控制；球磨機需要加水來降低溫度，前加水控制閥前的流量檢測計對控制閥的開度進行實時監(jiān)測。

（2）破碎篩分控制區(qū)：該控制區(qū)控制的內(nèi)容主要就是幾個礦倉的料位與皮帶的聯(lián)鎖以及料位顯示，控制設備聯(lián)鎖停車或單獨停車。

（3）尾礦脫水控制區(qū)：該控制區(qū)所有設備電氣聯(lián)鎖停車。當液位低于下限時，泵聯(lián)鎖停車，濃密機的電動調(diào)節(jié)閥利用PID控制回路調(diào)整攪拌槽的液位。

（4）加藥系統(tǒng)控制區(qū)：加藥系統(tǒng)采用SLC500系列的PLC加藥系統(tǒng)，確保定時、定點、定量精確加藥。取樣系統(tǒng)采用SLC500系列管道自動取樣機，保證了取樣的公正合理。

3.5 磨浮主控區(qū)控制功能

3.5.1 4號皮帶恒定給礦PID控制

影響球磨機出礦量的因素：4號皮帶送礦量、球磨機前加水量、球磨機功率、旋流器內(nèi)壓力等，儲礦罐內(nèi)的粉礦由4號皮帶運至球磨機，如果4號皮帶的送礦量不穩(wěn)定，要做到出礦量恒定是很困難的，所以必須要設計一套PID控制回路，來保證給礦量的穩(wěn)定性。

3.5.2 球磨機前加水PID控制

前加水就是為了降低球磨機工作時產(chǎn)生的熱量，在球磨機的入口與原礦一同加入水，同時它也影響到球磨機出礦的濃度，流量等指標，應設計一套PID控制回路對前加水量進行控制。

3.6 控制系統(tǒng)供電

使用3臺UPS為整個控制系統(tǒng)供電，分別設置在磨浮主廠房盤柜室、破碎篩分盤柜室、尾礦脫水盤柜室。UPS的負荷不超過30%，在斷電的情況下，控制系統(tǒng)仍能正常穩(wěn)定運行不少于30min。

4 控制系統(tǒng)軟件組態(tài)

4.1 控制系統(tǒng)下位軟件編程

控制系統(tǒng)下位軟件利用RSLogix5000和RSLogix500軟件實現(xiàn)組態(tài)，整個控制系統(tǒng)分為三個控制區(qū)，控制區(qū)間的數(shù)據(jù)互訪通過編程組態(tài)、網(wǎng)絡通訊的方法進行。磨浮主控制區(qū)使用RSLogix5000編程，中細碎篩分控制區(qū)及尾礦脫水控制區(qū)使用RSLogix500編程。

4.1.1 硬件配置

硬件配置就是根據(jù)銅礦監(jiān)控測點的類型、數(shù)量，留有一定的余量（25%）配置相應的模塊。RSLogix500、RSLogix5000軟件平臺的硬件配置組態(tài)應與現(xiàn)場I/O盤柜內(nèi)的硬件一致。

4.1.2 實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)

實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)分為控制采集點組態(tài)和中間變量組態(tài)。根據(jù)監(jiān)控測點清單并參考現(xiàn)場實際，進行合理的I/O硬件通道分配，根據(jù)變量建立標簽，形成實時數(shù)據(jù)庫；中間變量組態(tài)是對編制控制算法時生成的中間變量以及上位人機界面產(chǎn)生的變量建立標簽，并根據(jù)變量的數(shù)據(jù)類型、作用等將其分組。

4.1.3 控制算法編程

編制控制系統(tǒng)軟件的核心是控制算法組態(tài)，使用不同的組態(tài)工具對工藝控制方案進行編程，工藝控制方案編程時應對多種方法進行比較，選擇最優(yōu)方法。

4.1.4 程序編譯與下裝

控制系統(tǒng)下位軟件編制完成后，使用編譯工具對項目文件進行編譯，修改錯誤后將項目文件下裝到各自的控制器，進行現(xiàn)場控制系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試時應根據(jù)現(xiàn)場情況，對項目文件進行修改。

4.2 控制系統(tǒng)上位軟件組態(tài)

利用RSView32軟件對控制系統(tǒng)的上位軟件進行組態(tài)，將生產(chǎn)過程所需要監(jiān)測和控制的信息通過人機界面表現(xiàn)出來。軟件組態(tài)的內(nèi)容包括流程畫面、報警信息、歷史趨勢等。

4.2.1 流程畫面

工藝生產(chǎn)流程畫面既是了解工藝生產(chǎn)過程的窗口，也是操作平臺，既要簡潔地展現(xiàn)生產(chǎn)流程，更主要的是能適時準確地顯示生產(chǎn)工藝及設備運行狀態(tài)參數(shù)。

4.2.2 數(shù)據(jù)報警

數(shù)據(jù)報警的內(nèi)容主要有設備故障報警、系統(tǒng)故障報警、硬件診斷、工藝數(shù)據(jù)報警等。對與生產(chǎn)密切相關(guān)的工藝及設備參數(shù)的范圍進行設定，超出范圍時生成報警信號，并對報警信息進行記錄和跟蹤。

4.2.3 歷史趨勢

歷史趨勢就是將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行歸檔處理，按一定的周期將數(shù)據(jù)顯示在趨勢畫面上，記錄生產(chǎn)所需參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理，為事故原因分析和事故追憶提供依據(jù)。

5 結(jié)束語

該銅選礦控制系統(tǒng)多年來運行穩(wěn)定，滿足了用戶監(jiān)控生產(chǎn)的需求，對銅選礦安全正常生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用。

參考文獻

[1]李振安，主編.工廠電氣設備控制技術(shù).重慶大學出版社，2002.

[2]邱公偉，主編.可編程控制器網(wǎng)絡通信及應用.清華大學出版社，2000.

[3]張來伍，林 澄，主編.過程控制原理與系統(tǒng).化學工業(yè)出版社，1995.

收稿日期：2018-7-16

作者簡介：呂 冰（1970-），男，漢族，高級工程師，本科。