自動化控制技術(shù)在選礦行業(yè)中的應(yīng)用電子教案

1、自動化控制技術(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化裝備，總體來說，我國選礦勞動附度人自動化水平偏低同.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J0國口在產(chǎn)資源不斷般少和獷業(yè)市場競爭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)的市場競爭力，國內(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)過程倡息化和自動化四.開發(fā)鼾究選擴生產(chǎn)過程的新裝貓，實現(xiàn)造礦生產(chǎn)過物的自動化是解決這些問題的美陰.選曠生產(chǎn)過程主要包括破砰作業(yè).哂礦分級作業(yè)、選別作業(yè)、濃縮過濾作業(yè)和尾礦輸送作業(yè)等，其中磨分級作業(yè)在此生產(chǎn)過腳中占行雨要地位

2、口在礦山選礦生產(chǎn)過程中,磨礦作業(yè)是整個選獷生產(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，亞常獷石姓破砰機破碎排牙，直接輸送到球網(wǎng)機進入磨工作,現(xiàn)行的拜獷與磨砂工序主要存在以卜1要問題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進入磨葉工序的砂物粒度較粘，引起再磨處理量大的問題.3.大歲數(shù)選獷生產(chǎn)過程自動化程度偏低.能耗和原材料精耗較大.為解決以上問題，在細(xì)碎工序與磨礦工序之間增加一個強府T.序,即細(xì)碎后的礦石進入RM戾式同磨機進行鋅磨,再輸送到球瞧機進行磨曠.經(jīng)過這一工序后,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效率口為此需計時RM和靠機的工作原理設(shè)沖相府的物料破碎過程的計鈍機控制系統(tǒng)，忖預(yù)磨設(shè)備的仃關(guān)工藝參數(shù)和工作參數(shù)進行仃效檸制,實現(xiàn)需碎少群因RM立式假磨機可以對手力進行破碎和制磨,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.是研究人員實現(xiàn)力動控制的量算目標(biāo).為此.本課題根據(jù)RM立式預(yù)磨機結(jié)構(gòu)、功用和生產(chǎn)II的，研制一個以叫銅程控制舞(PLC)為核心的物料破碎過程的控制系統(tǒng)，以洗善預(yù)磨機系統(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發(fā)研究選礦工業(yè)生產(chǎn)過S的關(guān)鍵技術(shù)、裝備、

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

5、儀我對老設(shè)備進廳門動化改造，實現(xiàn)原設(shè)備的門動控制叫1 .國內(nèi)研究現(xiàn)狀11前，國內(nèi)破碎作業(yè)門動控制的研究成果包括各類破砰機捽制系統(tǒng)的研制破碎機控制器的研制使破郁行業(yè)正式步入門動控制的講究。我國第一臺破砰機控制器是由馬鞍山礦山研究院汪昭乾等人,結(jié)合門動控制技術(shù)對破碎機進行研究開發(fā)得到的，該破碎機控制器實現(xiàn)了負(fù)荷控制和破碎機故障診斷與保護回,核控制1B應(yīng)用于多臺破碎機的自動控制生產(chǎn)實際后,時效和細(xì)碎粒度得到提高、能耗和成障均得以降低.近年來，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，國內(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了多臺美國美卓礦機公司的Nordba-gHP0

6、司系列礦石破碎機，該機型破碎處理能力強大大提備了國內(nèi)選礦廠破碎流程的生產(chǎn)效率.由于該機型配套的給礦自動控制系統(tǒng)價格昂貴,多改選礦廠因經(jīng)濟原因并未將配套額自動控制系統(tǒng)與設(shè)備一同引進。什對Nordbe用HP系列破碎機1I動控制系統(tǒng)的問題，開發(fā)了破碎機的新型給礦自動控制系統(tǒng)陰。其中，仃的新型控制系統(tǒng)采用PLC,運用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(西門子系列等)作為1：控制器(CPU),同時選擇多塊模擬展轆入輸出模塊作為遠程I/O,實現(xiàn)給礦系統(tǒng)和破碎機的現(xiàn)場操作和運行狀態(tài)指示等,并將CPU。遠程I/O通過PROFIBUS-DP接口連接實

7、現(xiàn)通訊。這類控制系統(tǒng)，可完成破碎機的機腔擠滿給礦門動控制，能使系統(tǒng)的動態(tài)籽性提高.乍我破碎機在門動控制改造的研究方面也有相關(guān)進展，研究人員研制了無線控制箱，解決了信號采集、處理、無線發(fā)送及住號的接收、通訊連接等問題.此外,還分析設(shè)計了乍體履帝、發(fā)動機等的PLC控制的實現(xiàn)及液質(zhì)系統(tǒng)、變頻器的連接使用問題口叫改造后的下載破碎機可在遙控的狀態(tài)卜自由移動，使用時更方便靈活，而II可通過控制箱對破碎機實現(xiàn)遠程控制,能避免破碎過程中粉塵、灰塵等對操作人員的污染和飭害.包鋼白云鄂云鐵礦針對破碎設(shè)備、線路老化和控制技術(shù)落后的狀況,對破碎系統(tǒng)進行了自動控制改造。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)落后的問題并取仔T優(yōu)艮的生產(chǎn)效果a%國內(nèi)許多礦廠引進國外先進的液的圜錐破碎機特別是單缸液壓破碎機進行破碎作業(yè),是由于單缸液壓圓惟破碎機與廣泛使用顆式破碎機和反擊式與碎機相比，它存在效率更育、破碎比更大以及能實現(xiàn)連續(xù)性破碎的特點卬】.但大部分礦廠考慮到資金的問題，住引進國外先進的單缸液壓破碎機機械設(shè)備時，也未購買1j匕設(shè)備杞套的控制系統(tǒng)。所以，引進的破碎機大部分匕要依靠人匚控制和操作，存在控制精度低、勞動生產(chǎn)率低等問題【1也解決以上問題的主要途役是，米用

9、PLC技術(shù)，運用模糊控制律法設(shè)計PLC枇缸液壓便破碎機控制系統(tǒng),系統(tǒng)通過控制破碎機的給礦吊:捽制電動機在恒功率狀態(tài)卜工作，采用模糊捽制3家現(xiàn)對單缸液壓圓錐破碎機的自動捽制，較好地實現(xiàn)破碎機的恒功率門動控制”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)計和改造提供了一定的研究基礎(chǔ)。2 .國外研究現(xiàn)狀國外破碎機自動控制的研究比國內(nèi)要早得多,斯維達拉公司、山特維克以及富勒史寄斯這幾家破碎機生產(chǎn)商的產(chǎn)品白動化程度很高,尤其以家卓礦機公司為例，其旅卜的破碎機在礦山和石料行業(yè)是全球公認(rèn)技術(shù)領(lǐng)先的破碎機著名品牌.該公司研制出的HP系列破碎機,尤以HP500和HP80。型號的破碎機在我國破碎行業(yè)得到廣泛引進和應(yīng)

10、用,大大的提高了篩分效率、破碎比及破碎處理能力口”】,國外圓外破碎機具有相關(guān)控制系統(tǒng),其上要參數(shù)控制選取了：傳動電機功率和破碎機排礦口尺寸作為被控變量,通過檢測功率、給礦量、油壓、油溫、排礦口尺寸等為動態(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)的所仃控制動作均是向這兩個目標(biāo)謾近.而國內(nèi)是向破碎機控制系統(tǒng)E要選取的被控參數(shù)為主傳動電機的功率（或電流）控制策略-殷采川恒功率或優(yōu)化功率方式，動態(tài)調(diào)整給6、機給夕盤的大小,便主機的仇荷穩(wěn)定在i殳定的要求之內(nèi)：同時檢測破科機澗滑系統(tǒng)的壓力、流量和溫度等,起到保護工作系統(tǒng)的功能”國外先進的破碎口動控制技術(shù)為我國破碎行業(yè)注入了新

11、興技術(shù),為我國各類破碎機n動控制系統(tǒng)的研窕提供了先進的技術(shù)指導(dǎo)。1.2.2 磨礦分級控制策略的現(xiàn)狀在選礦工序中，磨礦分級作業(yè)是一個必不可少的重要工序環(huán)節(jié)，磨礦工序性能對選礦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,對后續(xù)作業(yè)的指標(biāo)及整個選礦廠的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)仃很大的影響O在世界發(fā)達國家如美國、加拿大等大型選礦廠采用選礦自動化技術(shù)起步較早，已基本實現(xiàn)了不同程度的門動化。其白動控制的范圍包含了選別作業(yè)的各個環(huán)節(jié)。測控參數(shù)包括原礦的品位、粒度、濃度、壓力等各個生產(chǎn)設(shè)備的所有參數(shù),我國直到上世紀(jì)中后期,才陸續(xù)的開展選礦白動化和智能化研究PH我國的選礦白

12、動化水平還件留在時某一設(shè)備單一監(jiān)測、調(diào)性的階段，即使某些相對較先進的選廠,磨礦挖制系統(tǒng)只對某一乍間或某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行集散控制.比如對碎礦乍間的設(shè)備運行情況進行監(jiān)控.避免設(shè)備空轉(zhuǎn)或磨損過度而導(dǎo)致設(shè)備損壞,對磨礦車間進行小型回路的分布控制，向目前對r濘選車間而二，更是還停用在單回路控制的水平上【期.蹤合國內(nèi)外選礦廠現(xiàn)仃耐磨礦過程的控制方法，總結(jié)為以卜三科，：(1)針對單個的過程控制，根據(jù)傳統(tǒng)控制理論，建土相對簡單的數(shù)學(xué)控制模型。所運用的控制方法仃：PID(比例-枳分-微分)控制、解稿控制、前饋抵制、用級控制、Smith控制和比值控制等.目前,PID控制是在選礦生產(chǎn)過程的控制中應(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.因為對于時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)過程中,特別是磨礦生產(chǎn)乍間運用PID控制未能達到研究人員預(yù)想的效果.由此G來，PID控制更適合應(yīng)用在如扎鋼生產(chǎn)過程等較單一的生產(chǎn)過程控制.為彌補P：D控制的不足,研究人員經(jīng)過不斷地研究和實踐,總結(jié)仔出PID控制結(jié)合滯后補償算法，能對時間大滯后的業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)起到更好的控制效果，這種方法后來被稱為Smith控制。(2)隨著計停機硬件技術(shù)、軟件技術(shù)及各編程技術(shù)的匕速發(fā)展,同時也隨著冊究人員對經(jīng)典控制理論進行了不斷的研究、完善及發(fā)展，尤其是在磨礦生

14、產(chǎn)過程進行的仿真和模擬.產(chǎn)生了新顆的控制策略,1要包括自適應(yīng)控制、預(yù)測控制等口叫自適應(yīng)控制可描述為:通過在線辨識逐漸降低兒至消除控制對象受環(huán)境影響和產(chǎn)生改變的影響的控制策略。從應(yīng)用方面.門玷應(yīng)控制大致可分為模型參考門適應(yīng)和門校正控制.預(yù)測控制可描述為：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、滾動優(yōu)化和預(yù)測模型這三種基本原理基礎(chǔ)的.(3)以上兩點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，解決了被控對年的時何滯后性、時或性與|.線性、上產(chǎn)不確問虺該控制方法將現(xiàn)場生產(chǎn)人員的工作經(jīng)收和計算機語才相結(jié)介,因此.控制系統(tǒng)設(shè)計時不需得出系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型也能達到控制生產(chǎn)的11的。1.2.3 選礦自動化專業(yè)檢測儀表的新進展匐著控制技術(shù)、儀表技術(shù)、計算機技術(shù)的快的發(fā)展,選礦生產(chǎn)過程白動控制逐漸由過去簡單的單機組、DDC控制、單設(shè)備的控制發(fā)展成選礦廠所有生產(chǎn)過程的綜合仃動化智能控制,精度高、可靠性強的礦山專用智能化檢割儀表不斷應(yīng)運而生，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。選礦自動化專業(yè)檢測儀表不斷的更新和發(fā)展,先后出現(xiàn)了浮選計算機視覺器、在線粒度分析儀和在

16、線品位分析儀。目前,我國浮選廠為實現(xiàn)浮選匚藝過程的門動化,已經(jīng)使用了浮選計算機視覺器.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.浮選計算機視覺器將采礦得到的礦石運送到選礦場，再將V石粗碎和細(xì)碎后，放入浮選箝中進行浮選口工浮選機器視覺器的上要硬件部分包括：攝像系統(tǒng)、RGB圖像采集點、PC讓笄機、D/A除出仁、各湘件連接電纜及K它輔助設(shè)備.浮選機器視覺器軟件系統(tǒng)作為該視覺器的技術(shù)核心，主要包括圖象質(zhì)量檢測、圖像預(yù)處理、圖象分割、圖與分析、數(shù)據(jù)庫建立、浮選模型及控制處理等。當(dāng)PC機接收到圖像時，先對圖象進行評價，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)驗疥導(dǎo)卜研制出的WDPF微機多道、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)過程中關(guān)鍵參數(shù)的析動檢測裝置之一.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連續(xù)地、同時測證得到礦漿中的礦漿濃度和金屬含做品位）兩個參數(shù)。看:線品位分析儀能實現(xiàn)品位:門動在線檢測H.是工業(yè)自動控制過程中強