氧化鋁選礦監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
發(fā)布時間:2019-05-15 發(fā)布作者:
摘 要:本文介紹了氧化鋁選礦車間無傳動浮選監(jiān)控系統(tǒng)的組成、功能及實現(xiàn)方法,重點介紹基于西門子S7系列PLC控制器配置及功能實現(xiàn),利用國內(nèi)著名組態(tài)王實現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)顯示、記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。通過以太網(wǎng)模塊,將工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備融入局域網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
前言
隨著鋁行業(yè)產(chǎn)能擴大,鋁土礦資源的減少,礦石品位日益降低,越來越多的選礦技術(shù)受到青睞,無傳動選礦技術(shù)的應(yīng)用,為提高礦石指標及節(jié)能降耗開辟了一條新途徑,而該技術(shù)的工藝控制系統(tǒng),也得到高度重視。
系統(tǒng)的組成
控制系統(tǒng)由西門子S7-300和S7-200系統(tǒng)及智能監(jiān)控儀表組成,主要負責浮選槽液位、給礦流量、浮選過程進氣量、浮選藥劑添加量等對象,進而實現(xiàn)給礦濃度、給礦粒度、泡沫層厚度等選礦工藝關(guān)鍵參數(shù)的精準控制,同時利用以太網(wǎng)CP341模塊與上位機通訊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。選礦車間系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1。
其中,S7-300系統(tǒng)為本項目的核心控制元件,由CPU314,SM323輸入/出模塊、SM331模入模板、SM332模出模板及通訊器件CP343等部分組成,負責選礦車間的主流程監(jiān)控。絮凝劑的調(diào)配與添加控制由S7-200系統(tǒng)執(zhí)行,S7-224XPCN、模擬量輸入EM231、模擬量輸出EM231和通訊模塊CP243等部分組成,負責完成選礦車間絮凝劑的配方設(shè)置、現(xiàn)場調(diào)配及輸送。藥劑的調(diào)配與添加控制也由S7-200系統(tǒng)執(zhí)行,由完成選礦車間藥劑的配方設(shè)置、現(xiàn)場調(diào)配及輸送。選礦廠浮選作業(yè)中,按需要準確地添加各種藥劑是控制工藝過程的重要操作手段,對選礦效果、生產(chǎn)指標、經(jīng)濟指標影響很大,尤其是礦石性質(zhì)不穩(wěn)定的時候,更是如此,為獲得較好的工藝指標、提高加藥控制的準確性和可靠性、節(jié)省藥劑、減少加藥工人同有害藥劑的接觸和勞動強度,迫切需要實現(xiàn)藥劑的自動添加、調(diào)整和計量。
LONGTEC系列控制器選用長陸系列UNI800測力分析儀,主要負責單回路相對獨立對象的智能調(diào)節(jié)控制,在本項目負責定量給料機的控制,即通過采集V型皮帶的壓力、線速度等參數(shù),計算物料的流量,控制下礦量,同時具有開關(guān)量報警等功能。該系列儀表與上位機采用串口RS-485通訊,性價比高,容易實現(xiàn)。控制系統(tǒng)的功能
1.磨礦部分
這部分主要是礦石的輸送、破碎及研磨,利用長陸UNI800系列控制給料量,UNI900B稱重控制器具有4-20mADC流量模擬量和(無源結(jié)點)累積量脈沖輸出,具有的DP通訊功能,把儀表各種參數(shù)直接送入PLC,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,方便與上下工序銜接控制。從而實現(xiàn)配比控制、配方管理、計量管理與運行狀態(tài)管理等。配置有2路PID控制輸出接口(4-20mADC控制電流輸出),與變頻器構(gòu)成閉環(huán),兩路控制電流比例可設(shè)置,使給料設(shè)備和皮帶秤速度比例可調(diào),從而可改變料層厚度,提高配料精度。利用S7-300系統(tǒng)實現(xiàn)磨機的前后加水量控制,每一路供水都是完整的閉環(huán)系統(tǒng),有
電磁流量計、電動調(diào)節(jié)閥及旁通管路組成,實時調(diào)節(jié)磨機加水量。同時,S7-300系統(tǒng)還負責破碎機、傳送帶等各設(shè)備的順序啟停控制,以實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的聯(lián)鎖保護。
2.浮選控制部分
鋁土礦浮選作業(yè)是復(fù)雜的物理化學過程,浮選效率好壞不僅與入選礦石類型、品位、氧化程度及磨礦粒度等關(guān)系密切,同時還與浮選藥劑制度和操作條件有關(guān)。浮選過程檢測參數(shù)包括給入槽礦漿流量、中礦循環(huán)量、藥劑加入量、礦漿充氣量、浮選槽及礦漿槽液位等。
在鄭州研究院選礦車間,浮選作業(yè)主要采用無傳動浮選工藝系統(tǒng)實現(xiàn),利用S7-300系統(tǒng)實現(xiàn)重要參數(shù)的全天候監(jiān)控,重點對浮選槽液位(即泡沫層厚度)、中礦循環(huán)量、礦化器充氣量(瞬時和累計)等參數(shù)進行精準控制。由于多級浮選過程復(fù)雜,串級較長,
我們的過程控制模型多數(shù)采用經(jīng)驗?zāi)P汀@纾ㄟ^控制泡沫層厚度,來自動調(diào)整浮選槽的礦漿排出量,使液位穩(wěn)定在預(yù)定的設(shè)定值上,從而穩(wěn)定泡沫排出量及其礦化品位值。當?shù)V石性質(zhì)或藥劑制度變化時,液位與排出泡沫品位的關(guān)系發(fā)生變化,為獲得要求的品位值,需要調(diào)整液位的設(shè)定值,并通過液位定值控制系統(tǒng)來實現(xiàn)泡沫排出量及其品位。為了檢測實際液面的高度,采用超聲波液位計進行非接觸式的液位差測量,通過浮球加托盤測量。同時,液面的高度與中礦輸出量與給料泵的進礦量密切相關(guān),根據(jù)試驗生產(chǎn)計劃產(chǎn)量,采用PID+目標分段設(shè)定的控制方案。在生產(chǎn)調(diào)試期間,給料泵由低負荷到高負荷運行,到達目標液位時開始根據(jù)生產(chǎn)計劃分幾檔頻率運行給料泵,同時檢測礦化器出口壓力,調(diào)節(jié)中礦循環(huán)量,通過智能PID自適應(yīng)控制調(diào)節(jié)閥,達到較好的的液位范圍。
浮選槽系統(tǒng)的各個浮選槽之間有很強的獨立性,同時彼此間又有關(guān)聯(lián),根據(jù)需要,控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能有液位的顯示與控制、進氣量的顯示累計與控制、中礦循環(huán)量與液位的聯(lián)鎖控制、給料泵頻率的調(diào)節(jié)與給料泵壓力的關(guān)聯(lián)控制、系統(tǒng)給水量的調(diào)整等。
除了浮選槽液位控制外,浮選過程控制還包括浮選過程設(shè)備順序控制、給藥量前饋控制、礦漿pH值控制、礦漿電位控制、浮選礦漿充氣量控制等,筆者結(jié)合按照多參數(shù)綜合控制及過程較優(yōu)控制等理論,都取得較好控制效果。
上位機軟件功能和設(shè)計
上位機監(jiān)控軟件我們選用了國產(chǎn)組態(tài)軟件組態(tài)王6.53,負責系統(tǒng)通訊及監(jiān)控功能:現(xiàn)場各設(shè)備數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)報表及記錄、數(shù)據(jù)運算處理、報表查詢、曲線查詢、故障報警和用戶權(quán)限配置等。
1.系統(tǒng)主畫面
系統(tǒng)主畫面顯示礦石給料量、磨機加水量、浮選槽液位、礦漿壓力、給氣量、給氣累計量、給水累積量、系統(tǒng)設(shè)備啟停、設(shè)備狀態(tài)等參數(shù)(如圖2)。
2.數(shù)據(jù)記錄及查詢
數(shù)據(jù)記錄及查詢是實驗過程中一項重要的工作,首先需要獲取足夠的原始數(shù)據(jù),通過對原始數(shù)據(jù)的記錄,便于科研人員分析實驗結(jié)果,還原真實的實驗過程,軟件利用MicrosoftOfficeAccess數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄。可按年、按月、按日對已有數(shù)據(jù)查詢,并對查詢結(jié)果進行分析,并以表格或者曲線的方式顯示,還可以生成EXCEL報表格式。查詢畫面如圖3。
3.系統(tǒng)的通訊功能
本系統(tǒng)通訊分為兩部分:
①S7系列與上位機采用西門子公司的以太網(wǎng)模塊。
②長陸系列UNI800利用DP協(xié)議與S7通訊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時交換。同時,采用S7-200PLC串口通過RS485接口,使用USS協(xié)議對十六臺浮選機用SIEMENSMM440變頻器進行總線控制,降低了接線的成本和難度,提高了系統(tǒng)的擴展性。
結(jié)束語
隨著鋁土礦資源的日益貧化和市場競爭的日益激烈,充分有效地利用有限的資源、提高企業(yè)的市場競爭力,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高效節(jié)能。本系統(tǒng)利用西門子S7系列控制器及長陸UNI800系列控制控制器,通訊順暢,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰,設(shè)計簡潔,運行可靠,具有很高性價比及推廣價值。