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　0引言

　　磨矿过程主要是将矿石经过磨矿处理成细粒度级的颗粒，提供给选别作业，它是选矿的中间工序。矿石经过物理的研磨、分级作用，颗粒由大变小到一定的程度，才能达到矿石的单体解离或近于单体解离，有利于选别工序的金属回收和金属富集，因此磨矿过程是影响选矿生产的关键环节，它起着承上启下的作用，是整个选矿厂的作业。瓶颈”，它直接制约着选矿产品质量和金属回收率。此外，磨矿作业能耗占选矿厂整个选矿过程的40%一60%，因此，为了提高磨矿效率、节能降耗、提高有用矿物的精矿品位和回收率和提高选矿厂的经济效益，实现磨矿过程的自动控制具有十分重要的意义。

　　1磨矿分级过程简述

　　云南某选矿公司的磨矿分级过程主要有两套一段棒磨机和三套二段球磨机，其主要工艺过程足：矿仓内的矿石经由振动给矿机和给矿皮带机送人棒磨机内，经过一段棒磨机、螺旋分级机组成的一段磨矿系统细磨后送人泵池，再经过由变频器控制的泵抽至旋流器，旋流器的溢流被送入浮选工序.大颗粒的矿石经过分矿器送人二段球磨机继续再磨。为了保证磨矿分级效果，必须在一段棒磨机的入口和出口处以及泵池分别加入一定流量的清水，即给矿水、排矿水和泵池补加水。

　　通过对该公司磨浮作业的综合分析，我们确定该磨矿过程的主要被控变量为一段棒磨机给矿量、给矿水量、排矿水量、泵池补加水量、泵池液位和泵池浓度等。

　　2控制系统的设计

　　2.1系统结构

　　控制系统工艺控制流程如图1所示。其中：UVF为变频器;FQT为流量检测累计;Fv为电动调节阀;FT为流量检测;TE为温度检测;IT为电流检测;LT为液位检测;DT为密度检测?。

　　本系统以西门子S7，400 PLC为下位主机，研华多媒体工业计算机为上位主机，配以检测仪表和执行仪表等，组成集检测、控制、监控管理等功能于一体的控制系统。下位主机负责数据采集和控制，可以脱离上位主机独立工作，上位主机负责控制系统的监控管理，在上位主机内插入一块CP561l通信卡，与下位PLC进行通信。本控制系统的组成结构如图2所示。

　　2.2 PLC的硬件配置

　　根据图1所示的磨矿分级作业的工艺控制要求，本系统共有两套完全相同的振动给矿机、给矿皮带机、一段棒磨机、分级机，此外还有三台二段球磨机。主要测控点有给矿流量、给矿水流量、排矿水流量、泵池补加水流量磨机前轴温度、磨机后轴温度、分级机温度、泵池液位、泵池矿浆浓度等，其巾实现控制的参数有给矿流量、给矿水流量、排矿水流量、泵池补加水流量、泵池矿浆浓度和泵池液位，考虑到加药控制部分、手动/自动切换和本地/远程控制等，经综合分析设计，本系统的PLC硬件配置为电源模块(PS405 4A)、CPU模块(CPU412—1)、数字量输入模块(SM421)和模拟量输出模块(SM432)各一个，两个数字量输出模块(SM422)，三个模拟量输入模块(SM431)，一个通信卡(CP5611)。其中的通信接口卡CP5611插在上位主机的PCI插槽上。

　　2.3控制系统的软件设计

　　软件系统设计包括下位主机PLC的控制软件和上位主机的监控软件的设计。PLC控制软件的设计在西门子专用的Step7编程软件环境下完成，主要包括硬件配置及参数设置、通信定义和用户程序的编写等。本系统的控制程序主要由主程序和磨给矿设备顺序控制、给矿量控制、给矿水控制、排矿水控制、泵池补加永控制、泵池浓度控制、泵池液位控制和电动阎伺服控制等子程序模块构成。每个子程序调用与否要根据上位机下传的相关控制参数进行判断。此外，还设计了1 s中断程序模块01332和100ms循环中断处理程序模块0835，1 s中断程序0832用来实现磨机的模糊控制和参数报警功能，100 ins循环中断处理程序0835则用来实现数据的采样和磨机参考电流值的计算以及磨机的“胀肚”判断等功能。本系统的主程序流程如图3所示”。

　　上位主机采用bbbbbbs XP操作系统，监控软件采用北京亚控公司的组态王软件开发。其主要功能包括磨矿工艺控制流图、控制面板操作、实时数据显示、设备运行状态显示、电动阀伺服操作控制、报警显示、历史趋势显示等。可实现控制系统的参数设定、设备启/停、控制方式选择和语音报警等多项功能。

3.主要控制方法

　　为保证控制系统具有高可靠性、高抗干扰能力，本系统采用了串级控制、模型控制、模糊控制、联锁控制、PID控制等多种控制方法，实现了磨矿分级的智能化控制。

　　3.1给矿流量的PID控制

　　给矿量由给矿控制回路进行控制，该控制回路外围设备由皮带秤、振动控制器和振动给矿机组成。该回路的输出值直接控制振动控制器，并通过振动控制器调节振动给矿机的转速，通过控制振动给矿机的振动量来调节给矿量。该控制回路设有。自动/手动”控制方式，只有当运输皮带机和给矿机都启动后，该回路才起作用;当给矿机停止时，为了避免误控制，该回路自动变为“手动”方式。

　　3.2模糊控制

　　模糊控制是控制系统根据球磨机的运行状态自动调整给矿量和其他参数的智能控制。当在上位机中选择“模糊控制”时，控制系统将自动根据一段球磨机的电流量及其变化规律，判断球磨机的运行状态，从而采取措施。模糊控制状态下，每隔30 min改变一次给矿量给定值”。

　　3.3联锁控制

　　当在上位机中选择“联锁”控制方式时，控制系统处于联锁控制状态。这时给矿设备的启动或停止与一段球磨机负荷量联锁，当一段球磨机出现“胀肚”时，控制系统将自动停止给矿，待“胀肚”解决后，自动恢复给矿。

　　3.4给矿水流量控制

　　给矿水流量由给矿水控制回路进行控制，该控制回路外围设备由电磁流量计、电动阀等组成。该回路的输出值直接控制电动阀开度，通过调节电动阀开度来控制给矿水量。该控制回路设有“自动/手动”和“数学模型”控制方式，选择“数学模型”控制方式时，给矿水的给定值将由数学模型自动算出。只有在自动控制方式下，“数学模型”控制才真正起作用。

　　3.5排矿水流量控制和一段溢流浓度控制

　　一段磨机排矿水流量由排矿水控制回路控制，该控制回路的外围设备由电磁流量计、电动阀等组成。该回路的输出值直接控制电动阀开度，通过调节电动阀开度来控制排矿水量。

　　该控制回路设有“自动/手动”和“数学模型”控制方式，选择“数学模型”控制方式时，排矿水的给定值将由数学模型自动算出。只有在自动控制方式下，“数学模型”控制才真正起作用。一段溢流浓度的控制主要通过排矿水量来控制。一段溢流浓度控制回路主要由软件功能实现，但溢流浓度的给定值必须设定在工艺要求范围内。

　　3.6泵池补加水控制和泵池浓度控制

　　泵池补加水可以单独实现PID控制，其外围设备由电磁流量计、电动阀等组成。该回路的输出值直接控制电动阎的开度，通过调节电动阀开度来控制泵池补加水量。

　　泵池浓度控制回路主要由密度计、PID控制器等组成，与泵池补加水控制回路共同构成串级控制(其主参数为泵池浓度，副参数为泵池补加水流量)。只有在上位机中将泵池浓度控制回路设置为“串级”.并且将泵池补加水控制回路设置为“自动”控制方式时，串级控制才起作用。

　　3.7泵池液位控制

　　泵池液位是确保旋流器正常工作的重要因素。泵池液位过低，容易出现“抽空”现象;泵池液位过高。容易造成溢出。故泵池液位必须控制在一个适当的范围内，以确保旋流器稳定高效运行。

　　泵池液位控制回路主要由PID控制器、超声波物位计、变频器和泵组成。泵池液位通过超声波物位计检测。并通过控制泵流量而控制，即控制泵的转速而控制。通过变频器控制泵，可以达到节能降耗的目的。

　　4结束语

　　本系统利用西门子S'/一400 PLC对大埙性、时变、非线性的磨矿分级过程实现了智能化控制。在控制过程中。采用了模糊控制、联锁控制、串级控制等多种控制方法，使系统具有控制精度高、调节速度快、抗干扰能力强、稳定可靠等特点。此外，本系统还实现了上位监控管理功能。该系统自2006年8月开始实施，同年“月开始投入生产运行，运行结果表明：该系统操作方便、控制灵活、质量可靠、功能强大，可实时准确地调节操作参数，进而提高磨矿分级的工效和产品质量，经济效益和社会效益显著。