國(guó)產(chǎn)陶瓷過(guò)濾機(jī)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、.1國(guó)產(chǎn)瓷過(guò)濾機(jī)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 摘 要：本文介紹了瓷過(guò)濾機(jī)的工作原理及特點(diǎn)，并且針對(duì)其傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的缺乏，論述了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)智能控制方案。實(shí)踐證明該方案實(shí)用新穎、效果顯著，受到了用戶的好評(píng)。 關(guān)鍵詞：瓷過(guò)濾機(jī)；智能控制；PLC；設(shè)計(jì)及應(yīng)用 1 引言 瓷過(guò)濾機(jī)是新一代高效節(jié)能的液固別離設(shè)備，目前已廣泛應(yīng)用于國(guó)外鐵精礦、銅精礦、鉛精礦、鋁精礦、鎳精礦、金精礦、磷精礦及混精礦等行業(yè)，它是目前國(guó)際上公認(rèn)的細(xì)粒級(jí)礦物過(guò)濾最新型的高效率、低能耗液固別離選礦設(shè)備，具有產(chǎn)量大、效率高、濾餅水份低及節(jié)能環(huán)保效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，以其顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益現(xiàn)已徹底取代傳統(tǒng)的園盤真空過(guò)濾機(jī)。 隨著

2、地球礦產(chǎn)資源的大量開采，地表礦物不斷枯竭，品位逐漸降低，礦石性質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，難選礦物使選礦工藝變得更加復(fù)雜，流程也越來(lái)越長(zhǎng)。而瓷過(guò)濾機(jī)作為選礦廠的主要設(shè)備，對(duì)其性能及使用要求也在日益提高，尤其是對(duì)瓷過(guò)濾機(jī)的控制系統(tǒng)要求趨向網(wǎng)絡(luò)化、智能化，已經(jīng)提出了工廠無(wú)人化的設(shè)想和要求。衡量瓷過(guò)濾機(jī)的主要技經(jīng)指標(biāo)是產(chǎn)品的產(chǎn)能、含水量及回收率等，然而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于影響瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾性能的因素比較復(fù)雜，仍存在著種種問(wèn)題。以往常規(guī)的控制系統(tǒng)操作瓷過(guò)濾機(jī)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前選礦廠對(duì)選礦設(shè)備的要求。因此，實(shí)現(xiàn)瓷過(guò)濾機(jī)自控系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意義重大。 針對(duì)上述問(wèn)題，目前的HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)自控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)技術(shù)人員多年來(lái)堅(jiān)持不懈的

3、探索、嘗試、創(chuàng)新和改進(jìn)，成為集計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)和通訊技術(shù)等高新技術(shù)于一體的控制系統(tǒng)。目前，瓷過(guò)濾機(jī)主要需要?jiǎng)?chuàng)新與改進(jìn)的地方分別是：1 具有微孔瓷過(guò)濾板保護(hù)裝置；2 具有模糊控制超聲波清洗功能的瓷過(guò)濾機(jī)；3 具有反沖洗壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的瓷真空過(guò)濾機(jī)；4 專用超聲清洗機(jī)智能識(shí)別裝置；5 智能定時(shí)保護(hù)裝置；6 瓷過(guò)濾機(jī)專家智能控制系統(tǒng)。而HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)是集微孔瓷過(guò)濾板、超聲清洗技術(shù)、智能控制等十多項(xiàng)核心專利和多項(xiàng)創(chuàng)新科技成果為一體的高新技術(shù)設(shè)備。因此，它在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、減人增效、節(jié)能降耗等方面較傳統(tǒng)控制的瓷過(guò)濾機(jī)性能有顯著的提高，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 2 瓷過(guò)濾機(jī)工藝流程及特點(diǎn) HTG系列瓷過(guò)

4、濾機(jī)主要由轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主軸、分配頭、微孔過(guò)濾板等、攪拌系統(tǒng)、給排礦系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、濾液排放系統(tǒng)、刮料組件系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、聯(lián)合清洗系統(tǒng)超聲波清洗、化學(xué)清洗、自控系統(tǒng)、礦漿槽及機(jī)架等幾大局部組成。槽體采用耐腐蝕不銹鋼，起裝載礦漿的作用；攪拌器在槽體攪拌混合礦物料，防止礦物料的快速沉降；瓷過(guò)濾板安裝在主軸轉(zhuǎn)子上，主軸在可無(wú)級(jí)變速的減速機(jī)由變頻電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。瓷過(guò)濾機(jī)的工藝流程包括四個(gè)區(qū)域：濾餅形成真空區(qū)、濾餅枯燥枯燥區(qū)、濾餅刮除卸料區(qū)、清洗反沖洗區(qū)。瓷過(guò)濾機(jī)構(gòu)造示意圖如圖1所示。 瓷過(guò)濾機(jī)采用親水的微孔氧化鋁瓷過(guò)濾板作為過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾層布滿了許多微米級(jí)孔徑的微孔，過(guò)濾開場(chǎng)首先在真空區(qū)時(shí)，浸沒在礦漿料

5、槽中的過(guò)濾板在被抽真空力的作用下，微孔中的毛細(xì)作用力大于真空所施加的力，使微孔中始終保持充液狀態(tài)，只有水能夠通過(guò)過(guò)濾板，而空氣不能通過(guò)，真空度能保持在-0.095MPa以上，故能耗極低，而且濾餅含水量少。逐步抽取礦漿中的水份形成枯燥的濾餅，在濾板外表形成一層顆粒堆積層，瓷板繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在枯燥區(qū)濾餅進(jìn)一步枯燥，進(jìn)入卸料區(qū)時(shí)被刮下，刮下的濾餅由皮帶機(jī)輸送到倉(cāng)庫(kù)。之后瓷過(guò)濾板進(jìn)入反沖洗區(qū)，反沖液通過(guò)分配頭進(jìn)入瓷過(guò)濾板，反方向沖洗堵塞在過(guò)濾板微孔中的顆粒，而抽取礦漿中的濾液通過(guò)分配頭進(jìn)入真空桶連續(xù)排出，完成液固別離，至此完成一個(gè)過(guò)濾工藝流程周期。 3 智能控制系統(tǒng)硬件構(gòu)造 3.1 智能控制系統(tǒng)主要硬件組

6、成 瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)硬件主要由PLC、觸摸屏、變頻器、電磁氣動(dòng)閥、傳感器及電器元件組成，采用PLC和觸摸屏全自控。主要設(shè)備有：主軸變頻、攪拌變頻、超聲波清洗機(jī)、過(guò)濾泵、真空泵、酸計(jì)量泵、配酸泵、潤(rùn)滑泵、恒壓反沖泵、電磁氣動(dòng)閥有、加水閥、循環(huán)水閥、排水閥、吸水閥、真空閥、酸計(jì)量泵出口閥、吹堵閥、進(jìn)料閥、出料閥、氣反沖閥、放水閥、真空泵冷卻水閥等等。瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。 3.2 PLC 1 硬件配置 PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，PLC選用美國(guó)羅克韋爾AB公司pactLogi*系列控制器1769-L32E電池1769-BA，一個(gè)數(shù)字量輸入模塊1769-IQ1616輸入、二個(gè)數(shù)字量輸出

7、模塊1769-OB1616輸出、二個(gè)模擬量輸入模塊1769-IF88輸入、一個(gè)模擬量輸出模塊1769-OF8C8輸出。1769-L32E模塊提供一個(gè)集成的EtherNet/IP端口，它由RS Lin*軟件在AB應(yīng)用軟件間建立以太網(wǎng)通信連接。1769-L32E模塊支持6個(gè)可組態(tài)任務(wù)，支持梯形圖、功能塊、構(gòu)造化文本和順序功能圖四種編程語(yǔ)言。 在瓷過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)工藝中涉及許多時(shí)滯、時(shí)變、非線性等復(fù)雜對(duì)象，而采用常規(guī)控制算法不能獲得滿意的控制效果。智能控制策略，如：模糊控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等在控制工程領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。將不同的控制算法適當(dāng)?shù)叵嗷ソY(jié)合并且取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于

8、瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)，獲得了單一控制算法無(wú)法具備的控制效果。將瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)作為研究對(duì)象，根據(jù)能量平衡，分析了該對(duì)象的階躍響應(yīng)特點(diǎn)。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為根底，利用階躍響應(yīng)曲線法辨識(shí)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。選用美國(guó)羅克韋爾AB公司的pactLogi*1769-L32E系列PLC作為控制器，將先進(jìn)控制算法嵌入到PLC的常規(guī)控制系統(tǒng)，在應(yīng)用Matlab進(jìn)展智能算法仿真的根底上，采用構(gòu)造化編程方法，利用RSLogi*5000梯形圖語(yǔ)言編制了專家控制過(guò)濾及模糊控制清洗算法，實(shí)現(xiàn)了PLC控制器對(duì)瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)的智能控制。 2 軟件編程 HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)的pactLogi*控制器使用RS Logi*5000軟件編程，R

9、S Logi*5000軟件是一個(gè)包含編程、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、診斷、在線監(jiān)控等功能的集成系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。各程序編寫分為五個(gè)階段：創(chuàng)立工程、組態(tài)硬件、通信設(shè)置、編制程序和程序下載。 3.3 觸摸屏人機(jī)界面 觸摸屏選用西門子12英寸TP277觸摸屏，編程組態(tài)軟件選用西門子WinCC fle*ible2021標(biāo)準(zhǔn)版組態(tài)軟件。根據(jù)瓷過(guò)濾機(jī)的工藝特點(diǎn)及要求，對(duì)觸摸屏畫面需設(shè)計(jì)組態(tài)，并分配對(duì)應(yīng)的PLC功能定義號(hào)，組態(tài)各工藝流程動(dòng)態(tài)圖、狀態(tài)顯示、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警、操作記錄、操作說(shuō)明書及緊急求助等監(jiān)控界面，畫面之間采用翻屏形式進(jìn)展選擇切換。 3.4 變頻器、測(cè)量傳感器、低壓電器元件 主軸和攪拌的轉(zhuǎn)速需要調(diào)節(jié)，因此都

10、采用了變頻器的調(diào)速控制。傳感器將由測(cè)量的礦槽料位、濾桶液位、酸桶液位、礦漿pH 值、真空壓力、反沖壓力、礦漿溫度、礦漿濃度、濾板視覺、清洗劑等傳感器的模擬量信號(hào)電流DC420mA以及主軸、攪拌變頻器輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)電壓DC010V送至PLC的模擬量輸入模塊。在電控柜安裝PLC、變頻器、斷路器、交流接觸器、熱繼電器、濾波器、端子排及直流電源等低壓電器。柜面板上設(shè)有觸摸屏、暫停、急停按鈕、維修開關(guān)和報(bào)警燈。 4 控制系統(tǒng)應(yīng)用程序PLC程序和觸摸屏畫面程序 4.1 PLC程序設(shè)計(jì) 根據(jù)瓷過(guò)濾機(jī)特點(diǎn)及要求，其操作方式有三種：就地自控、就地手控、遠(yuǎn)程控制。其主要工藝流程為首先進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計(jì)；然后確定放料、過(guò)

11、濾、清洗、配酸、手動(dòng)操作；最后再設(shè)計(jì)順序控制、聯(lián)鎖控制、過(guò)程控制等程序。編程前先對(duì)各功能程序段的地址進(jìn)展規(guī)劃，將它細(xì)分為不同的執(zhí)行模塊子程序，系統(tǒng)需要16個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)、30個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)、12路模擬量輸入點(diǎn)、7個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，并增加局部的備用量。開機(jī)時(shí)，進(jìn)漿閥門由料位計(jì)檢測(cè)監(jiān)控，PLC根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制槽體礦漿料位的上下，而真空桶濾液面高度由液位計(jì)檢測(cè)，至高位時(shí)系統(tǒng)翻開濾液泵出口閥門，快速排水。當(dāng)瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾運(yùn)行8 h后，多孔瓷過(guò)濾板逐漸被堵塞，就必須對(duì)瓷過(guò)濾板進(jìn)展清洗再生，可采用超聲清洗和化學(xué)介質(zhì)聯(lián)合清洗加硝酸或草酸的方法，以保持瓷過(guò)濾機(jī)的高效運(yùn)行。PLC的主要I/O地址分配如表1所示。 P

12、LC的程序包括一個(gè)主程序和十二個(gè)子程序，其具體介紹如下。 4.1.1專家控制過(guò)濾運(yùn)行子程序 產(chǎn)能和水份是瓷過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)的主要關(guān)鍵指標(biāo)，長(zhǎng)期以來(lái)人們采用傳統(tǒng)的控制方法操作瓷過(guò)濾機(jī)，是由于瓷過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)工藝中涉及非線性、多耦合參數(shù)、復(fù)雜的任務(wù)要求等問(wèn)題，難以建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型，采用PID反響控制效果不是很理想。生產(chǎn)一直依賴工人的經(jīng)歷操作，大多數(shù)靠手動(dòng)調(diào)節(jié)，常規(guī)控制采用的是固定程序，這種傳統(tǒng)控制效果很不理想，質(zhì)量得不到保證，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大。在經(jīng)過(guò)大量的前期實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)的根底上，最新型的HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)采用的是智能控制系統(tǒng)。智能控制的幾個(gè)重要分支為專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和遺傳算法。 1 專家

13、控制的容 專家控制系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其部含有大量的*個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降脑敿?xì)專業(yè)知識(shí)與豐富的經(jīng)歷，進(jìn)展推理與判斷的程序系統(tǒng)。一是PLC自學(xué)習(xí)及記憶經(jīng)歷豐富的優(yōu)秀操作工經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)調(diào)建立的最正確工作參數(shù)；二是在變更工況時(shí)，以已有參數(shù)為根底，模仿有經(jīng)歷的優(yōu)秀操作工的操作步驟，采用專家控制方式實(shí)現(xiàn)新工況主要參數(shù)的自動(dòng)設(shè)定過(guò)程。 2 影響瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能和水份的工藝因素 影響瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能和水份的工藝因素主要有礦槽的溫度、濃度、pH 值、料位高度、真空度、刮刀間隙、瓷過(guò)濾板、主軸和攪拌轉(zhuǎn)速。 1 溫度 通常礦槽溫度越高越能降低濾餅水份，并能提高產(chǎn)量，但升高溫度會(huì)增加本錢。 2 濃度 一般細(xì)微顆粒精礦的濃

14、度越高，處理量也升高，可通過(guò)調(diào)整溢流量適當(dāng)提高精礦度，從而提高產(chǎn)能，但濃度過(guò)高對(duì)攪拌有影響，因此，濃度也只能控制在一適宜的圍。 3 pH 值 泥漿pH 值可提高瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能。因pH 值影響顆粒的電位，從而影響礦漿的流動(dòng)性。 4 料位高度 由于槽體的料位增高，瓷過(guò)濾板在真空區(qū)的吸漿時(shí)間增長(zhǎng)，吸漿厚度也增大，因此，產(chǎn)能增加。但枯燥時(shí)間相對(duì)縮短，精礦水份也會(huì)適當(dāng)增大。必須選擇最正確料位，兼顧產(chǎn)能和精礦水份兩者的指標(biāo)，以其平衡到達(dá)最正確狀態(tài)。 5 真空度 一般真空度越高，產(chǎn)能也相應(yīng)提高，濾餅水份也相對(duì)減少。HTG系列瓷過(guò)濾機(jī)都配套二級(jí)真空系統(tǒng)來(lái)盡量提高真空度。因此，濾餅水份也比較低。另外，可選循環(huán)濾液

15、泵脫水方式來(lái)協(xié)助提高瓷過(guò)濾機(jī)的真空度。 6 刮刀間隙 刮刀與瓷過(guò)濾板間隙越小，單位時(shí)間刮下的濾餅就越多，產(chǎn)能也就越高。 7 瓷過(guò)濾板 要求物料粒徑及分布與瓷過(guò)濾板微孔相匹配。雖然過(guò)濾板孔徑越大易吸漿，但會(huì)引起過(guò)濾板堵塞；選擇一樣過(guò)濾板孔徑透水率高的過(guò)濾板，透水率高吸漿性能就越好。 8 主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速變慢，在真空區(qū)濾餅形成的時(shí)間就增長(zhǎng)，產(chǎn)能逐漸增大，但主軸轉(zhuǎn)速變慢達(dá)*一值時(shí)，產(chǎn)能又會(huì)逐漸下降。因此，瓷過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)能在*一圍能到達(dá)最大值。 9 攪拌轉(zhuǎn)速 對(duì)一般粘性、不易沉降、粒徑較細(xì)礦料漿，一般可降低攪拌轉(zhuǎn)速；對(duì)一般砂性、容易沉降、粒徑較粗料漿，一般應(yīng)提高攪拌轉(zhuǎn)速。 對(duì)于溫度、濃度、pH 值、料

16、位高度、真空度、刮刀間隙、瓷過(guò)濾板、主軸和攪拌轉(zhuǎn)速等參數(shù)，優(yōu)秀操作工能將其控制在一適宜的圍，并針對(duì)各種礦料固有性質(zhì)摸索出最正確工藝參數(shù)值。因此，瓷過(guò)濾機(jī)安裝有各類傳感器用來(lái)采集溫度、濃度、pH 值、料位、真空度、主軸和攪拌轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息分別送入PLC。 3 專家控制器的控制功能 a.自動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)由優(yōu)秀操作工手動(dòng)操作產(chǎn)生的系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)； b.專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)專家系統(tǒng)工作所需實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及從生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)中選取出來(lái)的與產(chǎn)品規(guī)格相關(guān)的參數(shù)修訂系數(shù)； c.規(guī)則庫(kù)包含正常工作規(guī)則和故障處理規(guī)則。專家系統(tǒng)在推理機(jī)的協(xié)調(diào)下工作，產(chǎn)生的控制輸出通過(guò)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)建立聯(lián)系。 4 手動(dòng)運(yùn)行參數(shù)的自

17、學(xué)習(xí)過(guò)程 針對(duì)瓷過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)時(shí)的不同工況，通過(guò)記錄優(yōu)秀操作工手動(dòng)調(diào)試獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立許多組數(shù)據(jù)構(gòu)成的自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)周期記錄過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)時(shí)的濃度、溫度、pH 值、料位高度、真空度、瓷過(guò)濾板、主軸和攪拌轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并從這些數(shù)據(jù)中提取該工況條件下的控制設(shè)定值。本系統(tǒng)采用整庫(kù)數(shù)據(jù)疊代篩選法，對(duì)一定組數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)符合要求的數(shù)據(jù)占整個(gè)數(shù)據(jù)量的百分比，并將百分比最高時(shí)的整庫(kù)數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值作為最正確數(shù)據(jù)。 5 軟件編程及應(yīng)用效果 針對(duì)瓷過(guò)濾機(jī)的工藝特點(diǎn)及要求，將專家系統(tǒng)的理論、經(jīng)歷、技術(shù)和優(yōu)秀操作工的典型經(jīng)歷相結(jié)合，將先進(jìn)的專家智能控制算法引入到瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的模擬專

18、家解決瓷過(guò)濾機(jī)控制領(lǐng)域問(wèn)題的專家指導(dǎo)子程序梯形圖。在線、實(shí)時(shí)直接控制瓷過(guò)濾機(jī)，并進(jìn)展效果驗(yàn)證。實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明，產(chǎn)能和水份兩個(gè)主要技經(jīng)指標(biāo)比較理想，產(chǎn)能明顯提高，水份下降，兩個(gè)指標(biāo)比較穩(wěn)定，減輕了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，徹底改變瓷過(guò)濾機(jī)傳統(tǒng)控制的落后面貌。 4.1.2模糊控制清洗運(yùn)行子程序 1 傳統(tǒng)清洗現(xiàn)狀 瓷過(guò)濾機(jī)的核心技術(shù)是瓷過(guò)濾板，過(guò)濾板在正常使用8 h左右后就必須進(jìn)展清洗再生。其清洗再生至關(guān)重要，它的清洗效果好壞直接影響到瓷過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)能和脫水性能等關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)的PLC控制的瓷過(guò)濾機(jī)采用的是常規(guī)操作的聯(lián)合清洗，聯(lián)合清洗即是超聲清洗和化學(xué)介質(zhì)清洗加硝酸或草酸，是用量化的固定程序，清洗程序一經(jīng)設(shè)定，便

19、不能更改。清洗程序不能根據(jù)過(guò)濾機(jī)清洗工況變化而作快速相應(yīng)的調(diào)整，清洗效果不理想，清洗質(zhì)量不能保證。 針對(duì)傳統(tǒng)瓷過(guò)濾機(jī)存在的問(wèn)題，由于PID控制器的參數(shù)整定煩瑣且控制效果也不理想，在過(guò)濾機(jī)控制中又因存在很多非線性或時(shí)變不確定的因素。而模糊控制不需要掌握控制對(duì)象的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型，是根據(jù)控制規(guī)則決定控制量的大小，這種控制方法對(duì)于存在滯后或隨機(jī)干擾的系統(tǒng)具有良好的控制效果。PLC適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，可將模糊控制器方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，將PLC構(gòu)成模糊控制器用于瓷過(guò)濾機(jī)的清洗是一種新的嘗試，不僅使控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，而且取得了較好的控制效果。 2 模糊控制器設(shè)計(jì) 模糊控制器包括輸入量模糊化、模糊推理和解模糊三個(gè)

20、局部。 a 選定模糊控制器的輸入輸出變量，并進(jìn)展量程轉(zhuǎn)換。 b 輸入量模糊化：確定各變量的模糊語(yǔ)言取值及相應(yīng)的隸屬函數(shù)。 設(shè)E的模糊子集為NB、NM、NS、Z0、PS、PM、PB，語(yǔ)言變量取7個(gè)值，A1= NB、A2= NM、A3= NS、A4= 0、A5=PS、A6=PM、A7=PB，計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的隸屬度； 論域?yàn)?6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6； Ec和U的模糊子集為NB，NS，NM，0，PS，PM，PB； 論域?yàn)?6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6。 E為e偏差模糊化后的模糊量；Ec為ec偏差變化率模糊化后的

21、模糊量，U為模糊控制量。 u為U解模糊化后的準(zhǔn)確量。 然后將E、Ec和U模糊化，根據(jù)控制的經(jīng)歷可得出變量E、Ec和U的模糊化量化表。將檢測(cè)信號(hào)的連續(xù)變化量液位、水溫、視覺、清洗劑分成七檔。所分的檔次越多，洗滌的精度越高，但會(huì)增加推理規(guī)則。根據(jù)推理規(guī)則來(lái)自動(dòng)選擇出最恰當(dāng)?shù)淖钫_礦槽液位、清洗方式、清洗時(shí)間、漂洗次數(shù)、清洗動(dòng)作、適量和適型的清洗劑等多項(xiàng)參數(shù)，并執(zhí)行最正確的模糊清洗程序。推理規(guī)則就是把人類清洗的典型模糊經(jīng)歷數(shù)字化。如臟污程度輕，而且水溫高，就會(huì)用低的功率、短的清洗時(shí)間等方法來(lái)處理。具體應(yīng)用時(shí)可根據(jù)不同的輸入組合，采用不同的規(guī)則即可。決定瓷過(guò)濾板清洗效果的主要因素有：過(guò)濾板的臟污程度、

22、超聲波的功率、超聲波的頻率、洗滌液的溫度、洗滌劑濃度、清洗方法、清洗時(shí)間、硝酸草酸濃度和流量等等。 c 建立模糊控制規(guī)則。這是規(guī)則歸納和規(guī)則庫(kù)的建立，是從實(shí)際控制經(jīng)歷過(guò)渡到模糊控制器的中心環(huán)節(jié)。總結(jié)清洗系統(tǒng)手動(dòng)控制經(jīng)歷，得出模糊控制規(guī)則表，共有56條規(guī)則。 d 根據(jù)模糊推理合成規(guī)則，可計(jì)算出相應(yīng)的模糊控制量，由此得出模糊控制查詢表。 e 確定模糊推理和解模糊化方法。PLC根據(jù)實(shí)際輸入量的模糊值E和Ec通過(guò)查詢表得到實(shí)際控制量U。解模后輸出的模糊結(jié)果，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確的控制量加到各被控對(duì)象上去，完成控制任務(wù)。 瓷過(guò)濾板清洗采用模糊控制，各類傳感器用來(lái)采集各方面的相關(guān)信息。液位、水溫、視覺、清

23、洗劑等傳感器可分別測(cè)定清洗槽液位的高度、洗滌液的溫度、排出的清洗液透光率用來(lái)判斷清洗液的性質(zhì)和程度、被洗瓷過(guò)濾板是否洗凈判斷被測(cè)過(guò)濾板臟污的性質(zhì)和程度及槽清洗劑的當(dāng)前濃度和性質(zhì)。并將這些信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入PLC，由模糊控制清洗程序來(lái)完成。 3 模糊控制算法的PLC程序?qū)崿F(xiàn) 編制梯形圖首先是將模糊化過(guò)程的量化因子置入PLC的保持繼電器中，然后利用A/D模塊將輸入量采集到PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)，經(jīng)過(guò)限幅量化處理后，根據(jù)所對(duì)應(yīng)的輸入模糊論域中的相應(yīng)元素，查模糊控制量表求出模糊輸出量，再乘以輸出量化因子即可得實(shí)際輸出值，由D/A模塊輸出對(duì)加熱器、清洗劑加料、超聲波清洗機(jī)、硝酸草酸泵、主軸和攪拌變頻器轉(zhuǎn)

24、速等進(jìn)展調(diào)節(jié)。模糊控制算法通常由模糊化、模糊控制邏輯推理庫(kù)、解模糊等單元組成，形成模糊控制模塊，并將它嵌入到PLC。模糊控制模塊具有儲(chǔ)存和計(jì)算能力，存貯著模擬優(yōu)秀操作工清洗瓷過(guò)濾板的典型經(jīng)歷，編輯成由模糊邏輯理論設(shè)計(jì)的一套控制規(guī)則和推理程序，自動(dòng)進(jìn)展判斷和處理，還具有學(xué)習(xí)、記憶和尋優(yōu)的“人工智能。進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，形成模糊量指令，再運(yùn)用模糊控制規(guī)則作出模糊決策。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到瓷過(guò)濾板的聯(lián)合清洗上，使清洗由簡(jiǎn)單的“能洗，開展到具有高洗凈度、低損傷率、高漂洗比、節(jié)水節(jié)能等高層次功能。 4.1.3自動(dòng)配酸子程序 自動(dòng)配酸是將單獨(dú)貯罐的濃度98%濃硝酸用純潔水自動(dòng)配制成濃度60%稀硝酸的過(guò)程。當(dāng)配酸

25、到達(dá)上限時(shí)上限可預(yù)先設(shè)定 或當(dāng)自動(dòng)配酸完畢后，供酸泵自動(dòng)停頓運(yùn)行。在自動(dòng)配酸非正常運(yùn)行時(shí)，假設(shè)發(fā)生嚴(yán)重報(bào)警或故障時(shí)，則瓷過(guò)濾機(jī)立即停機(jī)。 4.1.4手動(dòng)操作子程序 在自動(dòng)過(guò)濾或自動(dòng)清洗運(yùn)行中，可切換至人工操作，單獨(dú)開/停各電磁氣動(dòng)閥、電動(dòng)機(jī)、泵或超聲清洗機(jī)等設(shè)備。為了方便操作設(shè)置了“轉(zhuǎn)自動(dòng)過(guò)濾和“轉(zhuǎn)自動(dòng)清洗兩種操作方式，均可很方便返回原來(lái)的自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 4.1.5模擬量轉(zhuǎn)換、參數(shù)設(shè)定、故障報(bào)警計(jì)時(shí)、遠(yuǎn)程通訊子程序 系統(tǒng)還編制了模擬量轉(zhuǎn)換、參數(shù)設(shè)定、故障報(bào)警計(jì)時(shí)、遠(yuǎn)程通訊子程序。 4.1.6恒壓反沖壓力調(diào)節(jié)、超聲清洗機(jī)智能識(shí)別、保護(hù)平安聯(lián)鎖智能定時(shí)保護(hù)；濾板保護(hù) 子程序 系統(tǒng)還編制了恒壓反沖壓

26、力調(diào)節(jié)、超聲清洗機(jī)智能識(shí)別、保護(hù)平安聯(lián)鎖智能定時(shí)保護(hù)；過(guò)濾板保護(hù) 子程序。 4.2 觸摸屏的畫面組態(tài)設(shè)計(jì) 根據(jù)瓷過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)的工藝和監(jiān)控要求進(jìn)展畫面規(guī)劃，共需組態(tài)十七個(gè)人機(jī)交互功能畫面，具有動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集、事件歷史儲(chǔ)存、報(bào)警記錄、趨勢(shì)曲線顯示、平安保護(hù)設(shè)計(jì)、操作說(shuō)明、口令修改、報(bào)表分析、數(shù)據(jù)報(bào)表打印及使用幫助等應(yīng)用功能。觸摸屏的各類組件存單元與PLC中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的單元相關(guān)聯(lián)。 4.2.1初始畫面、選擇畫面、過(guò)濾運(yùn)行、清洗運(yùn)行、自動(dòng)配酸、手動(dòng)操作和檢修操作的畫面組態(tài) 初始畫面：剛通電時(shí)進(jìn)入初始畫面，并可進(jìn)入到選擇畫面可設(shè)開鑰及參數(shù)設(shè)置權(quán)限。 選擇畫面：從選擇畫面可分別切換到所有其余畫面，而

27、其余畫面都能返回到選擇畫面。 過(guò)濾運(yùn)行、清洗運(yùn)行、自動(dòng)配酸畫面：a. 過(guò)濾運(yùn)行畫面上顯示專家控制過(guò)濾機(jī)過(guò)濾工藝流程動(dòng)態(tài)圖，圖中如水管、氣管、酸管和壓縮空氣管路，分別用不同顏色的管路形象動(dòng)態(tài)顯示帶有方向性的流動(dòng)；泵、電機(jī)、閥門和超聲清洗機(jī)啟/停用兩種顏色分別顯示；主軸與攪拌動(dòng)畫模擬顯示，并實(shí)時(shí)顯示過(guò)濾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)全過(guò)程。如圖3所示；b. 清洗運(yùn)行畫面顯示模糊控制過(guò)濾機(jī)超聲清洗工藝流程動(dòng)態(tài)圖與過(guò)濾畫面類似如圖4所示；c. 配酸畫面顯示配酸工藝流程圖同上類似。 手動(dòng)操作及檢修操作畫面：兩畫面都可單獨(dú)操作單個(gè)設(shè)備的啟/停，完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。 4.2.2操作員、管理員參數(shù)設(shè)定、操作記錄、報(bào)警信息和故障

28、診斷畫面的組態(tài) 操作員、管理員參數(shù)設(shè)定畫面：兩畫面可對(duì)PLC的工藝參數(shù)進(jìn)展預(yù)先設(shè)定，并都有可一鍵操作的“參數(shù)默認(rèn)鍵，參數(shù)默認(rèn)是預(yù)先設(shè)定好的典型參數(shù)。如需修改參數(shù)可通過(guò)修改觸摸屏來(lái)完成。而 “管理員參數(shù)設(shè)定 觸摸鈕為口令域管理員可修改此密碼。 操作記錄畫面：是對(duì)運(yùn)行記錄、暫停、急停、設(shè)備損壞及每班生產(chǎn)狀況等歷史數(shù)據(jù)通過(guò)歸檔事件消息進(jìn)展記錄儲(chǔ)存，為生產(chǎn)管理提供現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)。 報(bào)警處理畫面：用于查詢報(bào)警歷史記錄、運(yùn)行檔案和打印報(bào)警報(bào)表。報(bào)警容分為：料位過(guò)高、液位過(guò)高、氣壓缺乏、真空壓力過(guò)高、主軸及攪拌變頻器報(bào)警、超聲清洗機(jī)報(bào)警等。 故障診斷畫面：用于進(jìn)展設(shè)備的故障診斷、故障排除和設(shè)備調(diào)試。 4.2.

29、3 料位趨勢(shì)圖、反沖洗壓力趨勢(shì)圖、部參數(shù)修改、節(jié)能、清屏操作和報(bào)表輸出畫面的設(shè)計(jì) 料位趨勢(shì)圖、反沖洗壓力趨勢(shì)圖：共組態(tài)2組實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，一組顯示礦槽料位傳感器歷史曲線、另一組顯示反沖洗壓力傳感器歷史曲線，每個(gè)變量都是以每10 s從PLC讀取一次趨勢(shì)值。 部參數(shù)修改畫面：是管理員用來(lái)修改一般不需要經(jīng)常作改動(dòng)的部參數(shù)。 節(jié)能畫面：是記錄、顯示主軸變頻器與攪拌變頻器的累積用電數(shù)及實(shí)時(shí)節(jié)電數(shù)。 清屏操作畫面：用于在運(yùn)行時(shí)人工清潔觸摸屏，“清屏功能激活后，在清屏?xí)r段60s將鎖定畫面和畫面所有的功能鍵，用延時(shí)進(jìn)度條指示至完畢的剩余時(shí)間，清屏后恢復(fù)原樣。 報(bào)表輸出畫面：用于打印輸出各類數(shù)據(jù)、記錄及報(bào)表。 5

30、系統(tǒng)的保護(hù)、平安聯(lián)鎖、故障報(bào)警功能及可靠性和平安性設(shè)計(jì) 5.1 保護(hù)功能 真空保護(hù)：在自動(dòng)過(guò)濾運(yùn)行中，假設(shè)因瓷過(guò)濾板開裂破損、真空管路泄漏等引起真空壓力過(guò)高默認(rèn)：-0.03MPa，瓷過(guò)濾機(jī)則能智能識(shí)別立即進(jìn)入急停狀態(tài)，并且通知操作工立即處理。 皮帶輸送機(jī)保護(hù)：位于瓷過(guò)濾機(jī)底部的皮帶輸送機(jī)在自動(dòng)過(guò)濾運(yùn)行中，假設(shè)由于*種情況停頓運(yùn)行，瓷過(guò)濾機(jī)立即進(jìn)入暫停狀態(tài)，并立即通知操作工處理，以防止濾餅堵塞下料口； 密碼功能保護(hù)：在進(jìn)入“管理員參數(shù)設(shè)定畫面時(shí)設(shè)有密碼功能預(yù)先管理員可修改密碼。 5.2 平安聯(lián)鎖功能 自動(dòng)過(guò)濾運(yùn)行時(shí)，濾桶液位計(jì)與過(guò)濾泵和循環(huán)閥聯(lián)鎖：過(guò)濾運(yùn)行中假設(shè)濾桶液位未到達(dá)下限設(shè)定值時(shí)，程序保

31、證了過(guò)濾泵和循環(huán)閥都將不能啟動(dòng)，以防止過(guò)濾泵吸空造成泵機(jī)械密封干燒損壞。 酸計(jì)量泵與加水閥聯(lián)鎖：為了防止在無(wú)水時(shí)硝酸就進(jìn)入瓷過(guò)濾機(jī)管道，對(duì)機(jī)體造成腐蝕損壞，程序保證了加水閥未翻開時(shí)酸計(jì)量泵嚴(yán)禁啟動(dòng)； 自動(dòng)過(guò)濾程序與自動(dòng)清洗程序聯(lián)鎖：為防止自動(dòng)過(guò)濾后不清洗就再次過(guò)濾開車，而導(dǎo)致?lián)p壞過(guò)濾板，程序保證了過(guò)濾運(yùn)行八小時(shí)后，必須經(jīng)過(guò)一小時(shí)的清洗，方能夠允許再次自動(dòng)過(guò)濾開車； 公共的10 m3硝酸箱與每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的1 m3硝酸箱聯(lián)鎖：為了防止稀硝酸泄漏，當(dāng)1 m3硝酸箱液位到達(dá)設(shè)定值上限時(shí)，程序能夠自動(dòng)停頓10 m3硝酸箱上的供酸泵進(jìn)酸。 超聲波清洗機(jī)與槽體料位計(jì)聯(lián)鎖：在任何情況下超聲清洗，料位計(jì)檢測(cè)槽體料

32、位液面高度，程序嚴(yán)格保證了超聲振子盒全部浸沒在槽體液面以下，才能允許啟動(dòng)超聲清洗機(jī)，以防止干燒損壞超聲振子盒及超聲電源。 真空泵冷卻水閥聯(lián)鎖：為了防止真空泵機(jī)械密封由于無(wú)冷卻水導(dǎo)致過(guò)熱損壞，程序嚴(yán)格保證了真空泵上的冷卻水閥先開30 s后可根據(jù)實(shí)際修改，此時(shí)真空泵才能允許啟動(dòng)。 酸計(jì)量泵出口閥聯(lián)鎖：為了防止硝酸倒流通過(guò)分配器進(jìn)入真空泵，從而腐蝕損壞真空泵，因此在酸計(jì)量泵出口管道處安裝自動(dòng)球閥，而程序保證了酸計(jì)量泵與此閥同時(shí)開或停。 5.3 故障報(bào)警功能 當(dāng)普通報(bào)警發(fā)生時(shí)，過(guò)濾機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)行并顯示報(bào)警信息；當(dāng)嚴(yán)重故障報(bào)警發(fā)生時(shí)，過(guò)濾機(jī)立即進(jìn)入暫?；蚣蓖顟B(tài)，并發(fā)出故障信號(hào)通知操作工處理。 5.4 可靠性和平安性設(shè)計(jì) 隨著工礦綜合自動(dòng)化程度的提高，單機(jī)自動(dòng)化逐步接入生產(chǎn)線自動(dòng)化，因此，須對(duì)瓷過(guò)濾機(jī)自控系統(tǒng)的可靠性和平安性進(jìn)展特殊設(shè)計(jì)，以滿足日益提高的工礦自動(dòng)化要求。輸入/輸出端感性元件兩端并聯(lián)續(xù)流二極管直流或阻容電路交流；采用軟/硬件互鎖，硬件互鎖是在輸出線接入對(duì)立動(dòng)作的常閉觸點(diǎn)。采用定時(shí)接通電路；采用延時(shí)切斷電路。 6 遠(yuǎn)程通訊及軟硬件抗干擾措施 6.1 遠(yuǎn)程通訊 單機(jī)自動(dòng)化接入生產(chǎn)線自動(dòng)化，