自動(dòng)化控制技術(shù)在選礦行業(yè)中的應(yīng)用電子教案

1、自動(dòng)化控制技術(shù)在選礦行業(yè)中的應(yīng)用I【前，大多數(shù)選仁還是人操作.乂有少數(shù)大型選修有一些自動(dòng)化裝備，總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)選礦勞動(dòng)附度人自動(dòng)化水平偏低同.因此，能耗高、效率低、血且I8礦石性質(zhì)及澳作條件的變化很不住定是目前大多數(shù)選礦廠的突出問(wèn)J0國(guó)口在產(chǎn)資源不斷般少和獷業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)II幫被依的環(huán)境3為充分有效地利用有限的資源，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)外小業(yè)不斷深化改革技術(shù)創(chuàng)新.以現(xiàn)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程倡息化和自動(dòng)化四.開(kāi)發(fā)鼾究選擴(kuò)生產(chǎn)過(guò)程的新裝貓，實(shí)現(xiàn)造礦生產(chǎn)過(guò)物的自動(dòng)化是解決這些問(wèn)題的美陰.選曠生產(chǎn)過(guò)程主要包括破砰作業(yè).哂礦分級(jí)作業(yè)、選別作業(yè)、濃縮過(guò)濾作業(yè)和尾礦輸送作業(yè)等，其中磨分級(jí)作業(yè)在此生產(chǎn)過(guò)腳中占行雨要地位

2、口在礦山選礦生產(chǎn)過(guò)程中,磨礦作業(yè)是整個(gè)選獷生產(chǎn)工藝潦程中非常關(guān)劇的環(huán)節(jié).磨獷效率和磨。產(chǎn)福粒鹿直接能響選礦廠選別技術(shù)指驚【I但在大都數(shù)選于生產(chǎn)工藝就程中，亞常獷石姓破砰機(jī)破碎排牙，直接輸送到球網(wǎng)機(jī)進(jìn)入磨工作,現(xiàn)行的拜獷與磨砂工序主要存在以卜1要問(wèn)題L在此工藝流程中，由破碎工序排出的礦物粒度普遍較粗.1進(jìn)入磨葉工序的砂物粒度較粘，引起再磨處理量大的問(wèn)題.3.大歲數(shù)選獷生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度偏低.能耗和原材料精耗較大.為解決以上問(wèn)題，在細(xì)碎工序與磨礦工序之間增加一個(gè)強(qiáng)府T.序,即細(xì)碎后的礦石進(jìn)入RM戾式同磨機(jī)進(jìn)行鋅磨,再輸送到球瞧機(jī)進(jìn)行磨曠.經(jīng)過(guò)這一工序后,礦石的粒度大小明顯降低，詞而叮覬降低后續(xù)磨礦

3、工序的入磨粒度，并提高密r效率口為此需計(jì)時(shí)RM和靠機(jī)的工作原理設(shè)沖相府的物料破碎過(guò)程的計(jì)鈍機(jī)控制系統(tǒng)，忖預(yù)磨設(shè)備的仃關(guān)工藝參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行仃效檸制,實(shí)現(xiàn)需碎少群因RM立式假磨機(jī)可以對(duì)手力進(jìn)行破碎和制磨,能舒用于粉碎芥鐘礦石，可廣泛應(yīng)用選礦工業(yè)生嚴(yán)口提高RM在式預(yù)睥機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量*降低其功耗以及穩(wěn)定出料粒度值.是研究人員實(shí)現(xiàn)力動(dòng)控制的量算目標(biāo).為此.本課題根據(jù)RM立式預(yù)磨機(jī)結(jié)構(gòu)、功用和生產(chǎn)II的，研制一個(gè)以叫銅程控制舞(PLC)為核心的物料破碎過(guò)程的控制系統(tǒng)，以洗善預(yù)磨機(jī)系統(tǒng)的控制效果，提高此設(shè)名的可衰性.解決選礦行業(yè)內(nèi)能耗高、效率低,守間典的市要方法就是開(kāi)發(fā)研究選礦工業(yè)生產(chǎn)過(guò)S的關(guān)鍵技術(shù)、裝備、

4、R匕僮表，實(shí)里選礦生產(chǎn)過(guò)程的口動(dòng)化,實(shí)現(xiàn)選礦工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化主要包括二破碎、磨砂分級(jí)、選別、睨水過(guò)濾及泳縮和尾礦輸送等生產(chǎn)過(guò)杵的H動(dòng)控制叫中預(yù)磨機(jī)是選研匚業(yè)生產(chǎn)中新開(kāi)發(fā)的新裝備，因此，設(shè)計(jì)頓糜機(jī)物料破碎過(guò)林的控制系統(tǒng)需借鑒in內(nèi)外研究人員為破碎機(jī)、球磨機(jī)等砰磨設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中所采用的n動(dòng)控制技術(shù)。1.2.1 破碎機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的現(xiàn)狀破碎機(jī)為礦山主要生產(chǎn)設(shè)備之一,因破碎機(jī)具有破碎七大、產(chǎn)殳商、耗能少、產(chǎn)晶粒度均勻等特點(diǎn),獲得廣泛應(yīng)用.受自動(dòng)化發(fā)展水平的影響，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)在破砰機(jī)控制的研究方面相對(duì)落后.為提高破碎機(jī)自動(dòng)控制水平，我N不斷在一些新型破碎機(jī)上開(kāi)展自動(dòng)化研究，并配皆相關(guān)先進(jìn)的檢測(cè)控制

5、儀我對(duì)老設(shè)備進(jìn)廳門(mén)動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)原設(shè)備的門(mén)動(dòng)控制叫1 .國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11前，國(guó)內(nèi)破碎作業(yè)門(mén)動(dòng)控制的研究成果包括各類(lèi)破砰機(jī)捽制系統(tǒng)的研制破碎機(jī)控制器的研制使破郁行業(yè)正式步入門(mén)動(dòng)控制的講究。我國(guó)第一臺(tái)破砰機(jī)控制器是由馬鞍山礦山研究院汪昭乾等人,結(jié)合門(mén)動(dòng)控制技術(shù)對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)得到的，該破碎機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷控制和破碎機(jī)故障診斷與保護(hù)回,核控制1B應(yīng)用于多臺(tái)破碎機(jī)的自動(dòng)控制生產(chǎn)實(shí)際后,時(shí)效和細(xì)碎粒度得到提高、能耗和成障均得以降低.近年來(lái)，新型破碎設(shè)備及其控制系統(tǒng)發(fā)展很快。自90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)如鞍鋼齊大山選礦J、武鋼程潮選礦廠、馬鋼南山選礦廠等先后引進(jìn)了多臺(tái)美國(guó)美卓礦機(jī)公司的Nordba-gHP0

6、司系列礦石破碎機(jī)，該機(jī)型破碎處理能力強(qiáng)大大提備了國(guó)內(nèi)選礦廠破碎流程的生產(chǎn)效率.由于該機(jī)型配套的給礦自動(dòng)控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴,多改選礦廠因經(jīng)濟(jì)原因并未將配套額自動(dòng)控制系統(tǒng)與設(shè)備一同引進(jìn)。什對(duì)Nordbe用HP系列破碎機(jī)1I動(dòng)控制系統(tǒng)的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了破碎機(jī)的新型給礦自動(dòng)控制系統(tǒng)陰。其中，仃的新型控制系統(tǒng)采用PLC,運(yùn)用PROFIBUS總線構(gòu)成,組成監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng).在確定控制參數(shù)后，選擇PLC(西門(mén)子系列等)作為1：控制器(CPU),同時(shí)選擇多塊模擬展轆入輸出模塊作為遠(yuǎn)程I/O,實(shí)現(xiàn)給礦系統(tǒng)和破碎機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)操作和運(yùn)行狀態(tài)指示等,并將CPU。遠(yuǎn)程I/O通過(guò)PROFIBUS-DP接口連接實(shí)

7、現(xiàn)通訊。這類(lèi)控制系統(tǒng)，可完成破碎機(jī)的機(jī)腔擠滿給礦門(mén)動(dòng)控制，能使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)籽性提高.乍我破碎機(jī)在門(mén)動(dòng)控制改造的研究方面也有相關(guān)進(jìn)展，研究人員研制了無(wú)線控制箱，解決了信號(hào)采集、處理、無(wú)線發(fā)送及住號(hào)的接收、通訊連接等問(wèn)題.此外,還分析設(shè)計(jì)了乍體履帝、發(fā)動(dòng)機(jī)等的PLC控制的實(shí)現(xiàn)及液質(zhì)系統(tǒng)、變頻器的連接使用問(wèn)題口叫改造后的下載破碎機(jī)可在遙控的狀態(tài)卜自由移動(dòng)，使用時(shí)更方便靈活，而II可通過(guò)控制箱對(duì)破碎機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,能避免破碎過(guò)程中粉塵、灰塵等對(duì)操作人員的污染和飭害.包鋼白云鄂云鐵礦針對(duì)破碎設(shè)備、線路老化和控制技術(shù)落后的狀況,對(duì)破碎系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)控制改造。上要淘汰了前蘇聯(lián)的電氣設(shè)備,選用SIEMENSS7

8、-300PLC實(shí)現(xiàn)原設(shè)備的控制功能，選用WINCC工作站代替原模擬屏功能，將操作和監(jiān)視全部集中在工作站.選礦廠控制系統(tǒng)的改造，改變了設(shè)備捽制技術(shù)落后的問(wèn)題并取仔T優(yōu)艮的生產(chǎn)效果a%國(guó)內(nèi)許多礦廠引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的液的圜錐破碎機(jī)特別是單缸液壓破碎機(jī)進(jìn)行破碎作業(yè),是由于單缸液壓圓惟破碎機(jī)與廣泛使用顆式破碎機(jī)和反擊式與碎機(jī)相比，它存在效率更育、破碎比更大以及能實(shí)現(xiàn)連續(xù)性破碎的特點(diǎn)卬】.但大部分礦廠考慮到資金的問(wèn)題，住引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的單缸液壓破碎機(jī)機(jī)械設(shè)備時(shí)，也未購(gòu)買(mǎi)1j匕設(shè)備杞套的控制系統(tǒng)。所以，引進(jìn)的破碎機(jī)大部分匕要依靠人匚控制和操作，存在控制精度低、勞動(dòng)生產(chǎn)率低等問(wèn)題【1也解決以上問(wèn)題的主要途役是，米用

9、PLC技術(shù)，運(yùn)用模糊控制律法設(shè)計(jì)PLC枇缸液壓便破碎機(jī)控制系統(tǒng),系統(tǒng)通過(guò)控制破碎機(jī)的給礦吊:捽制電動(dòng)機(jī)在恒功率狀態(tài)卜工作，采用模糊捽制3家現(xiàn)對(duì)單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)捽制，較好地實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的恒功率門(mén)動(dòng)控制”1習(xí)。以上研究均為礦山匚業(yè)設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改造提供了一定的研究基礎(chǔ)。2 .國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外破碎機(jī)自動(dòng)控制的研究比國(guó)內(nèi)要早得多,斯維達(dá)拉公司、山特維克以及富勒史寄斯這幾家破碎機(jī)生產(chǎn)商的產(chǎn)品白動(dòng)化程度很高,尤其以家卓礦機(jī)公司為例，其旅卜的破碎機(jī)在礦山和石料行業(yè)是全球公認(rèn)技術(shù)領(lǐng)先的破碎機(jī)著名品牌.該公司研制出的HP系列破碎機(jī),尤以HP500和HP80。型號(hào)的破碎機(jī)在我國(guó)破碎行業(yè)得到廣泛引進(jìn)和應(yīng)

10、用,大大的提高了篩分效率、破碎比及破碎處理能力口”】,國(guó)外圓外破碎機(jī)具有相關(guān)控制系統(tǒng),其上要參數(shù)控制選取了：傳動(dòng)電機(jī)功率和破碎機(jī)排礦口尺寸作為被控變量,通過(guò)檢測(cè)功率、給礦量、油壓、油溫、排礦口尺寸等為動(dòng)態(tài)調(diào)整給礦速率和排礦口尺寸,其口標(biāo)函數(shù)是持礦口尺寸最小、給礦房城大。系統(tǒng)的所仃控制動(dòng)作均是向這兩個(gè)目標(biāo)謾近.而國(guó)內(nèi)是向破碎機(jī)控制系統(tǒng)E要選取的被控參數(shù)為主傳動(dòng)電機(jī)的功率（或電流）控制策略-殷采川恒功率或優(yōu)化功率方式，動(dòng)態(tài)調(diào)整給6、機(jī)給夕盤(pán)的大小,便主機(jī)的仇荷穩(wěn)定在i殳定的要求之內(nèi)：同時(shí)檢測(cè)破科機(jī)澗滑系統(tǒng)的壓力、流量和溫度等,起到保護(hù)工作系統(tǒng)的功能”國(guó)外先進(jìn)的破碎口動(dòng)控制技術(shù)為我國(guó)破碎行業(yè)注入了新

11、興技術(shù),為我國(guó)各類(lèi)破碎機(jī)n動(dòng)控制系統(tǒng)的研窕提供了先進(jìn)的技術(shù)指導(dǎo)。1.2.2 磨礦分級(jí)控制策略的現(xiàn)狀在選礦工序中，磨礦分級(jí)作業(yè)是一個(gè)必不可少的重要工序環(huán)節(jié)，磨礦工序性能對(duì)選礦I：藝指標(biāo)、能源消耗以及生產(chǎn)成本的影響至關(guān)重要,直接關(guān)系到選礦生產(chǎn)的處理能力、磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量,對(duì)后續(xù)作業(yè)的指標(biāo)及整個(gè)選礦廠的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)仃很大的影響O在世界發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、加拿大等大型選礦廠采用選礦自動(dòng)化技術(shù)起步較早，已基本實(shí)現(xiàn)了不同程度的門(mén)動(dòng)化。其白動(dòng)控制的范圍包含了選別作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。測(cè)控參數(shù)包括原礦的品位、粒度、濃度、壓力等各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的所有參數(shù),我國(guó)直到上世紀(jì)中后期,才陸續(xù)的開(kāi)展選礦白動(dòng)化和智能化研究PH我國(guó)的選礦白

12、動(dòng)化水平還件留在時(shí)某一設(shè)備單一監(jiān)測(cè)、調(diào)性的階段，即使某些相對(duì)較先進(jìn)的選廠,磨礦挖制系統(tǒng)只對(duì)某一乍間或某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行集散控制.比如對(duì)碎礦乍間的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控.避免設(shè)備空轉(zhuǎn)或磨損過(guò)度而導(dǎo)致設(shè)備損壞,對(duì)磨礦車(chē)間進(jìn)行小型回路的分布控制，向目前對(duì)r濘選車(chē)間而二，更是還停用在單回路控制的水平上【期.蹤合國(guó)內(nèi)外選礦廠現(xiàn)仃耐磨礦過(guò)程的控制方法，總結(jié)為以卜三科，：(1)針對(duì)單個(gè)的過(guò)程控制，根據(jù)傳統(tǒng)控制理論，建土相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)控制模型。所運(yùn)用的控制方法仃：PID(比例-枳分-微分)控制、解稿控制、前饋抵制、用級(jí)控制、Smith控制和比值控制等.目前,PID控制是在選礦生產(chǎn)過(guò)程的控制中應(yīng)用最多，是最成熟的控

13、制方法，在早期的模擬控制和II前數(shù)字控制階段，PID控制均起到了良好的控制效果.因?yàn)閷?duì)于時(shí)間大滯后和控制參數(shù)較多的生產(chǎn)系統(tǒng),PID控制效果不佳,所以在選礦生產(chǎn)過(guò)程中,特別是磨礦生產(chǎn)乍間運(yùn)用PID控制未能達(dá)到研究人員預(yù)想的效果.由此G來(lái)，PID控制更適合應(yīng)用在如扎鋼生產(chǎn)過(guò)程等較單一的生產(chǎn)過(guò)程控制.為彌補(bǔ)P：D控制的不足,研究人員經(jīng)過(guò)不斷地研究和實(shí)踐,總結(jié)仔出PID控制結(jié)合滯后補(bǔ)償算法，能對(duì)時(shí)間大滯后的業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)起到更好的控制效果，這種方法后來(lái)被稱(chēng)為Smith控制。(2)隨著計(jì)停機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)及各編程技術(shù)的匕速發(fā)展,同時(shí)也隨著冊(cè)究人員對(duì)經(jīng)典控制理論進(jìn)行了不斷的研究、完善及發(fā)展，尤其是在磨礦生

14、產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的仿真和模擬.產(chǎn)生了新顆的控制策略,1要包括自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等口叫自適應(yīng)控制可描述為:通過(guò)在線辨識(shí)逐漸降低兒至消除控制對(duì)象受環(huán)境影響和產(chǎn)生改變的影響的控制策略。從應(yīng)用方面.門(mén)玷應(yīng)控制大致可分為模型參考門(mén)適應(yīng)和門(mén)校正控制.預(yù)測(cè)控制可描述為：它是基于模型確不局限于模型的控制策略。該控制策略的算法較多,均建立在反饋矯正、滾動(dòng)優(yōu)化和預(yù)測(cè)模型這三種基本原理基礎(chǔ)的.(3)以上兩點(diǎn)介紹的幾種控制方法現(xiàn)階段發(fā)展較完善、應(yīng)用較普及.但在磨礦過(guò)程中，應(yīng)用隘新的控制思想、控制策略也較為突出阿.其中一些控制理論甚至順以往對(duì)摩設(shè)生產(chǎn)控制的方法.例如模糊控制埋論、家系統(tǒng)控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論。其中模制擰

15、制理論的提出，解決了被控對(duì)年的時(shí)何滯后性、時(shí)或性與|.線性、上產(chǎn)不確問(wèn)虺該控制方法將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的工作經(jīng)收和計(jì)算機(jī)語(yǔ)才相結(jié)介,因此.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不需得出系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型也能達(dá)到控制生產(chǎn)的11的。1.2.3 選礦自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀表的新進(jìn)展匐著控制技術(shù)、儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快的發(fā)展,選礦生產(chǎn)過(guò)程白動(dòng)控制逐漸由過(guò)去簡(jiǎn)單的單機(jī)組、DDC控制、單設(shè)備的控制發(fā)展成選礦廠所有生產(chǎn)過(guò)程的綜合仃動(dòng)化智能控制,精度高、可靠性強(qiáng)的礦山專(zhuān)用智能化檢割儀表不斷應(yīng)運(yùn)而生，多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也成為目前礦山智能控制系統(tǒng)的發(fā)展方向田。選礦自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀表不斷的更新和發(fā)展,先后出現(xiàn)了浮選計(jì)算機(jī)視覺(jué)器、在線粒度分析儀和在

16、線品位分析儀。目前,我國(guó)浮選廠為實(shí)現(xiàn)浮選匚藝過(guò)程的門(mén)動(dòng)化,已經(jīng)使用了浮選計(jì)算機(jī)視覺(jué)器.在選礦生產(chǎn)中.浮選是傳統(tǒng)的、主是的分離礦物的方法之一.浮選計(jì)算機(jī)視覺(jué)器將采礦得到的礦石運(yùn)送到選礦場(chǎng)，再將V石粗碎和細(xì)碎后，放入浮選箝中進(jìn)行浮選口工浮選機(jī)器視覺(jué)器的上要硬件部分包括：攝像系統(tǒng)、RGB圖像采集點(diǎn)、PC讓笄機(jī)、D/A除出仁、各湘件連接電纜及K它輔助設(shè)備.浮選機(jī)器視覺(jué)器軟件系統(tǒng)作為該視覺(jué)器的技術(shù)核心，主要包括圖象質(zhì)量檢測(cè)、圖像預(yù)處理、圖象分割、圖與分析、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、浮選模型及控制處理等。當(dāng)PC機(jī)接收到圖像時(shí)，先對(duì)圖象進(jìn)行評(píng)價(jià)，使后續(xù)模塊只接收可處理的圖象口叫在線品位分析儀包括兩種，分別是由是奧托昆普公-J20世紀(jì)90年代推出來(lái)Couner3SL在線品位分析儀和馬鞍山礦山研究院研究人員在多年的經(jīng)驗(yàn)疥導(dǎo)卜研制出的WDPF微機(jī)多道、多探頭在線品位分析系統(tǒng)【刈”在線品位分析儀是a物加匚連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的析動(dòng)檢測(cè)裝置之一.在線品位分析儀和在線粒度分析儀均是選礦廠的“眼睛”,在線品位分析儀能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)地、同時(shí)測(cè)證得到礦漿中的礦漿濃度和金屬含做品位）兩個(gè)參數(shù)。看:線品位分析儀能實(shí)現(xiàn)品位:門(mén)動(dòng)在線檢測(cè)H.是工業(yè)自動(dòng)控制過(guò)程中強(qiáng)