選礦過程自動化技術ppt課件

1、昆明理工大學 黃宋魏選礦過程自動化技術.技術報告1 選礦過程檢測技術2 選礦過程控制系統(tǒng) 3 選礦過程綜合自動化系統(tǒng) 4 選礦自動化新技術主要內(nèi)容5 終了語 1選礦過程檢測技術 檢測設備是控制系統(tǒng)的“眼睛。選礦過程環(huán)境惡劣，影響要素多，對檢測儀表有很高的要求。檢測儀表能否準確可靠，往往是控制系統(tǒng)成敗的關鍵。 目前，選礦自動化運用的儀表根本上都曾經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，性能和質量已接近或到達國際先進程度。1.1 選礦過程主要檢測參數(shù)選礦過程需求檢測的參數(shù)很多，但主要有：流量(如物料流量、液體流量、氣體流量等)濃度及細度如礦漿濃度、礦粒細度等物位如料位、液位等成分如pH值、礦石檔次、離子濃度等電量如電流、電

2、壓、功率、功率因數(shù)等負荷如球磨機負荷、破碎機負荷等等等。 下面主要引見物料流量、礦漿濃度、物位、pH值、檔次等幾個重要參數(shù)的檢測。1.2 礦石流量的檢測 礦石流量是選礦過程最重要的參數(shù)之一，最常用的檢測設備主要有電子皮帶秤和核子皮帶秤兩種。以丈量射線穿透物體后射線的能量為計算根據(jù) 以丈量秤架上的皮帶物料分量為計算根據(jù)核子皮帶秤 電子皮帶秤 丈量信號與射線照射單位面積上的物體質量成指數(shù)關系丈量信號與物料分量成線性關系根本原理 丈量特性 電子皮帶秤的主要類型單杠桿式皮帶秤 雙杠桿式皮帶秤懸浮式皮帶秤 陣列式皮帶秤 核子皮帶秤的主要類型點源式核子秤 線源式核子秤 影響檢測精度的主要要素物料成分物料含

3、水量皮帶上物料斷面的外形皮帶跑偏皮帶粘附物料等等皮帶張力的變化皮帶跑偏皮帶粘附物料等等核子皮帶秤 電子皮帶秤 電子皮帶秤與核子秤檢測精度的比較 我國JJG811-1993檢定規(guī)程中，把核子皮帶秤的準確度等級只分為1.0、2.0兩個等級。 我國JJG1952002檢定規(guī)程中，把電子皮帶秤的準確度等級分為0.5、1.0、2.0三個等級。以前甚至有0.2等級。核子皮帶秤 電子皮帶秤 實踐運用精度比較及選用建議精度比較： 在滿足運用條件的情況下，電子皮帶秤的精度大大高于核子皮帶秤。但在不利于電子皮帶秤安裝的場所，電子皮帶秤的精度要大大低于核子皮帶秤。選用建議： 核子皮帶秤的放射源屬于國家嚴厲控制的物品

4、。運用前必需經(jīng)過環(huán)保部門的審批和備案，運用過程中要接受定期檢查。 建議優(yōu)先思索電子皮帶秤，不得已才選擇核子皮帶秤。實踐上，核子皮帶秤只是皮帶秤的一個補充。昆明理工大學智能控制與智能儀表研討室陣列式電子皮帶秤秤體主機測速器12 礦漿濃度檢測 目前，對于礦漿濃度檢測的設備并不多，核子密度計依然是礦漿濃度檢測的主要檢測設備。-核子密度計的檢測原理 原理：根據(jù)射線穿透物體的衰減規(guī)律進展丈量。射線穿過物體時遵守以下規(guī)律 其中，吸收系數(shù) I0入射光強 I透射光強 L物體厚度 d物體密度 密度計實踐計算公式為: 其中，d實測物體密度 k密度系數(shù) d0參考點密度 S0參考點密度對應的入射光強數(shù)字量 S實測透射

5、光強數(shù)字量 當物體厚度、吸收系數(shù)固定后，射線衰減僅與密度有關。礦漿粒度檢測主要有濃度對比法和直接丈量法1.3 礦漿粒度檢測1濃度對比法 利用磨礦分級作業(yè)溢流細度與濃度之間存在一定的對應關系，經(jīng)過檢測礦漿濃度間接檢測礦漿的細度。 這種方法投資少，較為準確，維護量少，是目前我國選礦自動化中運用最為廣泛的方法。2直接丈量法 采用粒度檢測設備對礦漿進展檢測，直接獲得粒度數(shù)據(jù)。目前常用的粒度檢測設備主要有：激光粒度分析儀和超聲波粒度分析儀。 在線式粒度分析儀價錢都比較昂貴，維護量比較大。目前我國在線式粒度檢測設備主要依賴進口，而國產(chǎn)的在線粒度檢測設備正逐漸在選礦消費中得到運用。14 礦漿pH值的檢測 礦

6、漿pH值在線檢測不斷是難題。主要表如今：1電極外表容易粘附礦漿及容易結垢；2電極維護量很大；3電極容易失去活性，需求定期進展活化，運用時間較長后會完全失效。 pH計主要由變送器和電極組成，其中電極是技術關鍵。 目前可供選擇的pH電極主要有： 銻電極：線性度較差，主要運用于含氟離子的場所，丈量pH范圍在2至11之間； 玻璃電極：線性度好，丈量范圍在1至12間； 離子場效應管電極：丈量范圍可以從0至14pH值全程都具有很好的線性度，且不易遭到化學腐蝕 。其精度和運用壽命都優(yōu)于其它電極。因價錢較昂貴，國內(nèi)的運用報道不多。 pH電極的丈量原理三種電極的電位都遵照能斯特NERNST公式水的電離方程式為：

7、 H2O+H2O = H3O+OH 式中：E 電位；E0電極的規(guī)范電壓； R氣體常數(shù)；T開氏絕對溫度; F法拉弟常數(shù)； n被測離子的化合價； H3O+H3O+離子的活度。那么pH= -log H3O+ 可見，只需丈量電極電位E即可得到pH值 pH電極及變送器外形圖銻電極玻璃電極離子場效應管電極變送器15 物位檢測 主要有：雷達物位計、超聲波物位計、壓力變送器等。這些儀表技術都比較成熟，但需求根據(jù)運用條件正確選擇。 雷達物位計：順應性最強，但價錢價高，幾乎能順應一切的選礦過程； 超聲波物位計：價錢較低，但不適用于粉塵、霧氣嚴重的場所，也不適用于物料外表不平整的場所； 壓力變送器：主要用于水、藥液

8、、礦漿等的物位檢測。雷達物位計超聲波物位計16 檔次檢測 在線式檔次檢測設備目前在我國運用并不多，僅限于一些大型選礦廠。 按運用的射線來劃分，檔次檢測設備主要有射線式和X射線式兩種。 檢測原理都是利用高能射線光子打擊原子后散射出與元素檔次有關的特征X射線，經(jīng)過丈量特征X射線強度就可以算出目的元素的檔次。 檔次分析儀價錢比較昂貴，選礦廠運用時普通都采用多點采樣、單點分析的方法，可以實現(xiàn)一臺檔次分析儀對多個采樣點的檔次檢測。選礦過程自動控制系統(tǒng)2 PLCProgramming Logic Controller，可編程控制器是目前最為常用的控制主機。由于其性能可靠、功能豐富、價錢較低、便于掌握等，在

9、小、中、大型自動化系統(tǒng)中都得到了廣泛的運用。約占自動化系統(tǒng)的60%以上。2.1 控制主機 目前，最常用的控制主機是PLC、DCS和FCS，三者被稱為控制系統(tǒng)“三劍客。 DCSDistributed Control System，集散控制系統(tǒng)主要運用于中、大型自動化系統(tǒng)，因其功能與PLC相當，而價錢高于PLC較多，其運用遭到一定的限制。 FCSFieldbus Control System，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種新型的控制系統(tǒng)。因目前沒有構成一致的總線規(guī)范且該設備價錢昂貴，實踐運用不很多。2.2 PLC、DCS、FCS的比較 FCS是由PLC、DCS開展而來的，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點

10、，而且跨出了革命性的一步。目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向FCS靠攏的趨勢。 最初，為了替代開關量繼電器控制，發(fā)明了PLC；為了取代模擬量的單回路控制器，開發(fā)了DCS。 為了彌補各自的缺乏，PLC和DCS相互靠攏，目前PLC與DCS的差別曾經(jīng)很小。 后來，為了抑制PLC、DCS存在的缺乏，開發(fā)了FCS。FCS可以將模擬量控制徹底分散到現(xiàn)場設備中，是全分散、全數(shù)字化，全開放和可互操作的新一代消費過程自動化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場一對一的4-20mA模擬信號線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)體系構造帶來革命性的變化。2.3 監(jiān)控主機 早期，計算機可靠性不高，出現(xiàn)了專門用于工業(yè)控制系統(tǒng)的計算機稱為工控機，

11、出現(xiàn)了諸如研華、研祥、研發(fā)等工控機開發(fā)商。 工控機最大的缺乏是：價錢高，而出產(chǎn)時間比商用機、家用機普通滯后1-2年。 目前商用機性能曾經(jīng)相當可靠，大量運用闡明，許多著名品牌的商用機的性能已接近甚至超越工控機。因此，目前大多數(shù)控制系統(tǒng)采用商用機作為控制系統(tǒng)的監(jiān)控主機。 控制系統(tǒng)常用的計算機品牌有IBM、DELL、聯(lián)想等。2.4 自動控制系統(tǒng)的設計開發(fā) 1、選礦自動化系統(tǒng)的設計開發(fā)主要內(nèi)容 從實際上說，幾乎一切選礦過程都可以實現(xiàn)自動控制。但從投資、投入產(chǎn)出、技術成熟程度等方面思索，選礦廠主要實施的控制有： 碎礦過程控制 磨礦分級過程控制 選別過程控制浮選控制、加藥控制等 脫水過程控制精礦脫水、尾礦

12、脫水 供水系統(tǒng)控制2、自動控制系統(tǒng)的設計開發(fā) 目前，分散控制集中管理的DCS方式依然占主導位置。DCS由上位站和下位站組成，下位站普通采用PLC或DCS控制器；上位站普通采用計算機。 以PLC為下位主機的DCS性價比最高。目前主要有以下三種最為流行的設計方式： 1獨立型控制系統(tǒng)方式； 2分布式控制系統(tǒng)方式； 3分布冗余式控制系統(tǒng)方式。獨立型控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)分布冗余式控制系統(tǒng)3、選礦自動化系統(tǒng)的開發(fā)運用選礦過程綜合自動化系統(tǒng)33.0 概述 隨著經(jīng)濟全球化的趨勢日益加強，面對猛烈的市場競爭，企業(yè)界的主要對策是采用先進的制造技術、信息技術、自動化技術、現(xiàn)代管理技術、系統(tǒng)科學技術有機地組合起來，

13、開發(fā)新一代先進的信息、管理、制造技術，這樣就產(chǎn)生了企業(yè)資源方案(ERP)、消費執(zhí)行系統(tǒng)MES、過程控制系統(tǒng)(PCS)，構成了新一代的綜合自動化系統(tǒng)。 ERP建立在信息技術根底上，以系統(tǒng)化的先進管理思想為企業(yè)決策層和員工提供決策運轉手段的管理平臺，構建了一個功能龐大的計算機軟件系統(tǒng)，擔任消費方案的制定、庫存控制和財務管理，偏重于企業(yè)的消費組織、消費管理、運營決策等方面的優(yōu)化，ERP在方案中表達管理本質，在財務中表達管理效率。3.1企業(yè)資源方案(ERP)圖3.1 ERP系統(tǒng)的構造圖營銷管理后勤管理財務管理采購管理消費管理3.2 消費執(zhí)行系統(tǒng)MES MES主要擔任消費管理和調度執(zhí)行，經(jīng)過控制物料、設

14、備、人員、流程指令和設備等一切工廠資源來提高消費競爭力。MES處在ERP和PCS之間，進展信息的轉換。 MES執(zhí)行的是ERP制定的方案，PCS執(zhí)行MES的指令，MES能將消費目的信息、消費配方信息以及消費規(guī)范自動地轉換為過程控制設定值。MES將從PCS采集來的消費數(shù)據(jù)與質量目的進展對比和分析，跟蹤或改良消費方案，可以提供閉環(huán)的質量控制。-消費執(zhí)行系統(tǒng)MES圖3.2 MES系統(tǒng)的功能構造圖 質量管理工藝管理庫存管理作業(yè)方案作業(yè)過程管 理工具管理事務管理設備管理來自方案層的義務 PCS主要由檢測儀表、執(zhí)行機構、計算機系統(tǒng)等組成。計算機系統(tǒng)進展數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)預處置、過程監(jiān)控等，直接參與消費過程

15、的多參數(shù)控制。3.3 過程控制系統(tǒng)PCS圖3.3 一種PCS系統(tǒng)拓撲圖-過程控制系統(tǒng)PCS 完好的工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)框架具有ERP、MES、PCS三層構造特征，為金字塔構造。 該系統(tǒng)結合了先進的工業(yè)制造技術、現(xiàn)代管理技術和以先進控制為代表的信息技術，集成了企業(yè)的運營管理、消費過程控制、運轉與管理等各個方面，將一切這些環(huán)節(jié)作為一個整體進展控制與管理，最終實現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運轉，提高企業(yè)競爭力。3.4 ERP/MES/PCS的信息化關系圖3.4 ERP、MES、PCS關系圖ERPMESPCS方案層執(zhí)行層控制層4選礦自動化新技術4.1自動化儀表的數(shù)字化、智能化和虛擬化 選礦自動化儀表的開展與其它行業(yè)自動

16、化一樣，閱歷了機械式、電子式、微機式幾個層次；現(xiàn)場儀表能否具有數(shù)字化、智能化和通訊化功能是現(xiàn)代儀表的標志性品格。 檢測儀表的數(shù)字化、智能化實現(xiàn)了同控制安裝網(wǎng)絡的銜接，經(jīng)過現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)多方向、多變量數(shù)據(jù)通訊。 數(shù)字化的執(zhí)行器可以直接接受數(shù)字信號控制調理閥開度和其他機構的行程。 一些自動化儀表不再是傳統(tǒng)意義上的有形儀表，而是軟件的虛擬功能體如軟丈量技術。4.2 控制系統(tǒng)的分布化技術 傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)都采器具有集中運算才干的中央控制器，軟件程序是面向過程的、需求做大量程序開發(fā)任務。 微軟公司的Windows平臺提供了組件對象模型技術(COM)或分布式組件對象模型技術(DCOM)，為

17、實現(xiàn)分布式自動化提供了技術根底，它們之間可以相互通訊并共享數(shù)據(jù)，并經(jīng)過網(wǎng)絡相互銜接、相互交換數(shù)據(jù)，就像在本地一樣。 分布式自動化大大提高了系統(tǒng)的開放性、一致性和適用性，使系統(tǒng)具有一致的工程和數(shù)據(jù)模型，從而大大降低了工程工程從系統(tǒng)設計、系統(tǒng)集成、交付投運、開車運轉直至技術維護階段的總本錢。 基于PC自動化系統(tǒng)的典型配置是在工業(yè)PC中插入一個現(xiàn)場總線通訊卡，經(jīng)過現(xiàn)場總線與現(xiàn)場的各類I/O模塊、控制器相銜接，可以存取現(xiàn)場的一切數(shù)據(jù)，以完成傳統(tǒng)PLC或DCS安裝所能完成的各種數(shù)據(jù)處置和控制義務。4.3基于PC的自動化和WEB技術 隨著WEB技術的日趨成熟，將WEB技術用于工業(yè)控制已成為一個新熱點。經(jīng)過

18、在工業(yè)控制底層的現(xiàn)場設備中運轉嵌入式WEB效力器，可用規(guī)范閱讀器在Internet的遠端對這些設備進展訪問與控制，從而實現(xiàn)了基于WEB的遠程監(jiān)控、診斷和系統(tǒng)維護。 4.4 工業(yè)以太網(wǎng)技術及OPC技術 現(xiàn)場總線技術在不同廠家設備的相互通訊與相互操作問題很難處理，組網(wǎng)規(guī)模不能太大。于是現(xiàn)場總線開場轉向以太網(wǎng)。如今，工業(yè)以太網(wǎng)技術曾經(jīng)被工業(yè)自動化系統(tǒng)廣泛接受。不同工業(yè)以太網(wǎng)設備采用一樣的通訊協(xié)議，易于不同廠家的產(chǎn)品混合運用。相對于DCS系統(tǒng)，其布線量大大減少。 近年來稱為萬能銜接橋的OPC技術得到了宏大開展和廣泛運用，OPC可以向用戶提供不依托于特定開發(fā)言語和開發(fā)環(huán)境的可以自在組合運用的過程控制軟件或組件產(chǎn)品。OPC誕生之前，智能設備之間的接口沒有一致的規(guī)范。OPC的產(chǎn)生可以使不同供應廠商的設備和運用程序之間的軟件接口規(guī)范化，使其間的數(shù)據(jù)交換