選礦過程自動(dòng)化技術(shù)ppt課件

1、昆明理工大學(xué) 黃宋魏選礦過程自動(dòng)化技術(shù).技術(shù)報(bào)告1 選礦過程檢測(cè)技術(shù)2 選礦過程控制系統(tǒng) 3 選礦過程綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 4 選礦自動(dòng)化新技術(shù)主要內(nèi)容5 終了語 1選礦過程檢測(cè)技術(shù) 檢測(cè)設(shè)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(duì)檢測(cè)儀表有很高的要求。檢測(cè)儀表能否準(zhǔn)確可靠，往往是控制系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。 目前，選礦自動(dòng)化運(yùn)用的儀表根本上都曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，性能和質(zhì)量已接近或到達(dá)國(guó)際先進(jìn)程度。1.1 選礦過程主要檢測(cè)參數(shù)選礦過程需求檢測(cè)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(xì)度如礦漿濃度、礦粒細(xì)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(fù)荷如球磨機(jī)負(fù)荷、破碎機(jī)負(fù)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(gè)重要參數(shù)的檢測(cè)。1.2 礦石流量的檢測(cè) 礦石流量是選礦過程最重要的參數(shù)之一，最常用的檢測(cè)設(shè)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(jì)算根據(jù) 以丈量秤架上的皮帶物料分量為計(jì)算根據(jù)核子皮帶秤 電子皮帶秤 丈量信號(hào)與射線照射單位面積上的物體質(zhì)量成指數(shù)關(guān)系丈量信號(hào)與物料分量成線性關(guān)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(diǎn)源式核子秤 線源式核子秤 影響檢測(cè)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(cè)精度的比較 我國(guó)JJG811-1993檢定規(guī)程中，把核子皮帶秤的準(zhǔn)確度等級(jí)只分為1.0、2.0兩個(gè)等級(jí)。 我國(guó)JJG1952002檢定規(guī)程中，把電子皮帶秤的準(zhǔn)確度等級(jí)分為0.5、1.0、2.0三個(gè)等級(jí)。以前甚至有0.2等級(jí)。核子皮帶秤 電子皮帶秤 實(shí)踐運(yùn)用精度比較及選用建議精度比較： 在滿足運(yùn)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(chǎng)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(guó)家嚴(yán)厲控制的物品

4、。運(yùn)用前必需經(jīng)過環(huán)保部門的審批和備案，運(yùn)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(shí)踐上，核子皮帶秤只是皮帶秤的一個(gè)補(bǔ)充。昆明理工大學(xué)智能控制與智能儀表研討室陣列式電子皮帶秤秤體主機(jī)測(cè)速器12 礦漿濃度檢測(cè) 目前，對(duì)于礦漿濃度檢測(cè)的設(shè)備并不多，核子密度計(jì)依然是礦漿濃度檢測(cè)的主要檢測(cè)設(shè)備。-核子密度計(jì)的檢測(cè)原理 原理：根據(jù)射線穿透物體的衰減規(guī)律進(jìn)展丈量。射線穿過物體時(shí)遵守以下規(guī)律 其中，吸收系數(shù) I0入射光強(qiáng) I透射光強(qiáng) L物體厚度 d物體密度 密度計(jì)實(shí)踐計(jì)算公式為: 其中，d實(shí)測(cè)物體密度 k密度系數(shù) d0參考點(diǎn)密度 S0參考點(diǎn)密度對(duì)應(yīng)的入射光強(qiáng)數(shù)字量 S實(shí)測(cè)透射

5、光強(qiáng)數(shù)字量 當(dāng)物體厚度、吸收系數(shù)固定后，射線衰減僅與密度有關(guān)。礦漿粒度檢測(cè)主要有濃度對(duì)比法和直接丈量法1.3 礦漿粒度檢測(cè)1濃度對(duì)比法 利用磨礦分級(jí)作業(yè)溢流細(xì)度與濃度之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過檢測(cè)礦漿濃度間接檢測(cè)礦漿的細(xì)度。 這種方法投資少，較為準(zhǔn)確，維護(hù)量少，是目前我國(guó)選礦自動(dòng)化中運(yùn)用最為廣泛的方法。2直接丈量法 采用粒度檢測(cè)設(shè)備對(duì)礦漿進(jìn)展檢測(cè)，直接獲得粒度數(shù)據(jù)。目前常用的粒度檢測(cè)設(shè)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(jià)錢都比較昂貴，維護(hù)量比較大。目前我國(guó)在線式粒度檢測(cè)設(shè)備主要依賴進(jìn)口，而國(guó)產(chǎn)的在線粒度檢測(cè)設(shè)備正逐漸在選礦消費(fèi)中得到運(yùn)用。14 礦漿pH值的檢測(cè) 礦

6、漿pH值在線檢測(cè)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(jié)垢；2電極維護(hù)量很大；3電極容易失去活性，需求定期進(jìn)展活化，運(yùn)用時(shí)間較長(zhǎng)后會(huì)完全失效。 pH計(jì)主要由變送器和電極組成，其中電極是技術(shù)關(guān)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(yùn)用于含氟離子的場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)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(xué)腐蝕 。其精度和運(yùn)用壽命都優(yōu)于其它電極。因價(jià)錢較昂貴，國(guó)內(nèi)的運(yùn)用報(bào)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(duì)溫度; F法拉弟常數(shù)； n被測(cè)離子的化合價(jià)； 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(chǎng)效應(yīng)管電極變送器15 物位檢測(cè) 主要有：雷達(dá)物位計(jì)、超聲波物位計(jì)、壓力變送器等。這些儀表技術(shù)都比較成熟，但需求根據(jù)運(yùn)用條件正確選擇。 雷達(dá)物位計(jì)：順應(yīng)性最強(qiáng)，但價(jià)錢價(jià)高，幾乎能順應(yīng)一切的選礦過程； 超聲波物位計(jì)：價(jià)錢較低，但不適用于粉塵、霧氣嚴(yán)重的場(chǎng)所，也不適用于物料外表不平整的場(chǎng)所； 壓力變送器：主要用于水、藥液

8、、礦漿等的物位檢測(cè)。雷達(dá)物位計(jì)超聲波物位計(jì)16 檔次檢測(cè) 在線式檔次檢測(cè)設(shè)備目前在我國(guó)運(yùn)用并不多，僅限于一些大型選礦廠。 按運(yùn)用的射線來劃分，檔次檢測(cè)設(shè)備主要有射線式和X射線式兩種。 檢測(cè)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(guān)的特征X射線，經(jīng)過丈量特征X射線強(qiáng)度就可以算出目的元素的檔次。 檔次分析儀價(jià)錢比較昂貴，選礦廠運(yùn)用時(shí)普通都采用多點(diǎn)采樣、單點(diǎn)分析的方法，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)檔次分析儀對(duì)多個(gè)采樣點(diǎn)的檔次檢測(cè)。選礦過程自動(dòng)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(jī)。由于其性能可靠、功能豐富、價(jià)錢較低、便于掌握等，在

9、小、中、大型自動(dòng)化系統(tǒng)中都得到了廣泛的運(yùn)用。約占自動(dòng)化系統(tǒng)的60%以上。2.1 控制主機(jī) 目前，最常用的控制主機(jī)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(yùn)用于中、大型自動(dòng)化系統(tǒng)，因其功能與PLC相當(dāng)，而價(jià)錢高于PLC較多，其運(yùn)用遭到一定的限制。 FCSFieldbus Control System，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種新型的控制系統(tǒng)。因目前沒有構(gòu)成一致的總線規(guī)范且該設(shè)備價(jià)錢昂貴，實(shí)踐運(yùn)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(diǎn)

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(shì)。 最初，為了替代開關(guān)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(bǔ)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(chǎng)設(shè)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(fèi)過程自動(dòng)化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場(chǎng)一對(duì)一的4-20mA模擬信號(hào)線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)體系構(gòu)造帶來革命性的變化。2.3 監(jiān)控主機(jī) 早期，計(jì)算機(jī)可靠性不高，出現(xiàn)了專門用于工業(yè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)稱為工控機(jī)，

11、出現(xiàn)了諸如研華、研祥、研發(fā)等工控機(jī)開發(fā)商。 工控機(jī)最大的缺乏是：價(jià)錢高，而出產(chǎn)時(shí)間比商用機(jī)、家用機(jī)普通滯后1-2年。 目前商用機(jī)性能曾經(jīng)相當(dāng)可靠，大量運(yùn)用闡明，許多著名品牌的商用機(jī)的性能已接近甚至超越工控機(jī)。因此，目前大多數(shù)控制系統(tǒng)采用商用機(jī)作為控制系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)。 控制系統(tǒng)常用的計(jì)算機(jī)品牌有IBM、DELL、聯(lián)想等。2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā) 1、選礦自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)主要內(nèi)容 從實(shí)際上說，幾乎一切選礦過程都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但從投資、投入產(chǎn)出、技術(shù)成熟程度等方面思索，選礦廠主要實(shí)施的控制有： 碎礦過程控制 磨礦分級(jí)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(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā) 目前，分散控制集中管理的DCS方式依然占主導(dǎo)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(jì)算機(jī)。 以PLC為下位主機(jī)的DCS性價(jià)比最高。目前主要有以下三種最為流行的設(shè)計(jì)方式： 1獨(dú)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(dú)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(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)運(yùn)用選礦過程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)33.0 概述 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)日益加強(qiáng)，面對(duì)猛烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)界的主要對(duì)策是采用先進(jìn)的制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)有機(jī)地組合起來，

13、開發(fā)新一代先進(jìn)的信息、管理、制造技術(shù)，這樣就產(chǎn)生了企業(yè)資源方案(ERP)、消費(fèi)執(zhí)行系統(tǒng)MES、過程控制系統(tǒng)(PCS)，構(gòu)成了新一代的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 ERP建立在信息技術(shù)根底上，以系統(tǒng)化的先進(jìn)管理思想為企業(yè)決策層和員工提供決策運(yùn)轉(zhuǎn)手段的管理平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)功能龐大的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，擔(dān)任消費(fèi)方案的制定、庫存控制和財(cái)務(wù)管理，偏重于企業(yè)的消費(fèi)組織、消費(fèi)管理、運(yùn)營(yíng)決策等方面的優(yōu)化，ERP在方案中表達(dá)管理本質(zhì)，在財(cái)務(wù)中表達(dá)管理效率。3.1企業(yè)資源方案(ERP)圖3.1 ERP系統(tǒng)的構(gòu)造圖營(yíng)銷管理后勤管理財(cái)務(wù)管理采購管理消費(fèi)管理3.2 消費(fèi)執(zhí)行系統(tǒng)MES MES主要擔(dān)任消費(fèi)管理和調(diào)度執(zhí)行，經(jīng)過控制物料、設(shè)

14、備、人員、流程指令和設(shè)備等一切工廠資源來提高消費(fèi)競(jìng)爭(zhēng)力。MES處在ERP和PCS之間，進(jìn)展信息的轉(zhuǎn)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(fèi)目的信息、消費(fèi)配方信息以及消費(fèi)規(guī)范自動(dòng)地轉(zhuǎn)換為過程控制設(shè)定值。MES將從PCS采集來的消費(fèi)數(shù)據(jù)與質(zhì)量目的進(jìn)展對(duì)比和分析，跟蹤或改良消費(fèi)方案，可以提供閉環(huán)的質(zhì)量控制。-消費(fèi)執(zhí)行系統(tǒng)MES圖3.2 MES系統(tǒng)的功能構(gòu)造圖 質(zhì)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(wù)管理設(shè)備管理來自方案層的義務(wù) PCS主要由檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)展數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)預(yù)處置、過程監(jiān)控等，直接參與消費(fèi)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?fù)鋱D-過程控制系統(tǒng)PCS 完好的工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框架具有ERP、MES、PCS三層構(gòu)造特征，為金字塔構(gòu)造。 該系統(tǒng)結(jié)合了先進(jìn)的工業(yè)制造技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和以先進(jìn)控制為代表的信息技術(shù)，集成了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理、消費(fèi)過程控制、運(yùn)轉(zhuǎn)與管理等各個(gè)方面，將一切這些環(huán)節(jié)作為一個(gè)整體進(jìn)展控制與管理，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。3.4 ERP/MES/PCS的信息化關(guān)系圖3.4 ERP、MES、PCS關(guān)系圖ERPMESPCS方案層執(zhí)行層控制層4選礦自動(dòng)化新技術(shù)4.1自動(dòng)化儀表的數(shù)字化、智能化和虛擬化 選礦自動(dòng)化儀表的開展與其它行業(yè)自動(dòng)

16、化一樣，閱歷了機(jī)械式、電子式、微機(jī)式幾個(gè)層次；現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)志性品格。 檢測(cè)儀表的數(shù)字化、智能化實(shí)現(xiàn)了同控制安裝網(wǎng)絡(luò)的銜接，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)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(hào)控制調(diào)理閥開度和其他機(jī)構(gòu)的行程。 一些自動(dòng)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(shù)。4.2 控制系統(tǒng)的分布化技術(shù) 傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)都采器具有集中運(yùn)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(wù)。 微軟公司的Windows平臺(tái)提供了組件對(duì)象模型技術(shù)(COM)或分布式組件對(duì)象模型技術(shù)(DCOM)，為

17、實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化提供了技術(shù)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(luò)相互銜接、相互交換數(shù)據(jù)，就像在本地一樣。 分布式自動(dòng)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(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、交付投運(yùn)、開車運(yùn)轉(zhuǎn)直至技術(shù)維護(hù)階段的總本錢。 基于PC自動(dòng)化系統(tǒng)的典型配置是在工業(yè)PC中插入一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊卡，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)的各類I/O模塊、控制器相銜接，可以存取現(xiàn)場(chǎng)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(wù)。4.3基于PC的自動(dòng)化和WEB技術(shù) 隨著WEB技術(shù)的日趨成熟，將WEB技術(shù)用于工業(yè)控制已成為一個(gè)新熱點(diǎn)。經(jīng)過

18、在工業(yè)控制底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中運(yùn)轉(zhuǎn)嵌入式WEB效力器，可用規(guī)范閱讀器在Internet的遠(yuǎn)端對(duì)這些設(shè)備進(jìn)展訪問與控制，從而實(shí)現(xiàn)了基于WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷和系統(tǒng)維護(hù)。 4.4 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及OPC技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在不同廠家設(shè)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(chǎng)總線開場(chǎng)轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。如今，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)曾經(jīng)被工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛接受。不同工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備采用一樣的通訊協(xié)議，易于不同廠家的產(chǎn)品混合運(yùn)用。相對(duì)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(shù)得到了宏大開展和廣泛運(yùn)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(yùn)用的過程控制軟件或組件產(chǎn)品。OPC誕生之前，智能設(shè)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(yīng)廠商的設(shè)備和運(yùn)用程序之間的軟件接口規(guī)范化，使其間的數(shù)據(jù)交換