全流程自动化控制系统设计方案

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1、-*罗河铁矿选矿全流程自动化控制系统设计方案*金建立计研究工程*二九年八月罗河铁矿选矿全流程自动化控制系统设计方案. z.-目 录前言1一. 公司简介21.公司概况22.工程业绩表4二.设计概要81.设计依据82.设计原则83.设计目标9三. 系统设计111系统构成111.1过程控制系统111.2网络通讯系统131.3网络数字监控系统132监控及操作设计142.1上位机监控142.2系统操作163过程控制设计173.1破碎过程自动控制系统17工艺过程17控制思想18系统控制方案193.2 磨选及浓缩过程自动控制系统22工艺过程分析223.2.2 控制思想25系统控制方案283.3 恒压供水控制

2、434控制系统主控单元444.1硬件设计444.2 软件设计474.3 控制设备选择524.4 系统其它设计535多媒体电视监控系统555.1系统优势555.2 设计原则575.3 系统功能585.4系统构成595.5系统设计方案62四. I/O点统计65五. 设备表86. z.-前言冶金行业的选矿厂工艺流程包括破碎、筛分、磨矿和选别等几个主要生产过程，国内大多数矿山存在生产环境恶劣、自动化水平较低，磨机给料采用手动给矿，人工观察出矿浆粒度、浓度，根据人工判断磨机负荷对给矿机的运行状况和水路进展调节。由于调节不及时，运行不稳定，常常使磨机出现“空腹或“胀肚的现象，影响整个磨选工艺流程的稳定性。

3、因此，对选矿厂实施自动控制意义重大。同时，由于选矿厂工艺流程的特点，大的用电设备较多，如破碎机、磨机等，有的甚至是高压设备，成为生产环境中的干扰源，如高压电磁场干扰、强电信号干扰、大型用电设备启停信号的干扰等，只有采用合理有效的防干扰措施，才能使自动控制系统正常稳定地运行。结合国内黑色矿山选矿厂自动化的运行情况和罗河铁矿选矿厂的实际流程，此次罗河铁矿选矿厂的全流程自动控制方案的设计本着“简捷、平安、实用、可靠的原则，采用目前国际领先的通讯技术方式，该控制系统的实施能及时掌握和了解工艺流程中各设备的运行工况、工艺参数的变化，有效优化工艺流程，保证工艺流程稳定、平安的运行，并降低运行本钱，提高管理

4、水平，使之长期稳定地运行，对罗河铁矿的生产具有重要的意义。. z.-一. 公司简介1.公司概况*金建立计研究工程*简称金建公司成立于1996年，是一个集黑色、有色、黄金矿山工程设计、自动化控制、工程施工、新产品开发为一体的综合性高科技企业。经过10多年来的不懈的努力和追求，金建公司现已成为国内业内知名的工程技术公司，工程工程普及全国各地以及俄罗斯、哈萨克斯坦、委内瑞拉、朝鲜、缅甸、越南、苏里南等世界10多个国家。金建公司不断引进国内外先进技术，培养专业人才，凭借雄厚的技术力量和人才优势，在矿山数字化方面取得了不俗的业绩，踏实的工作作风、诚信的企业品质为金建赢得了良好的声誉。在矿山工业控制和自动

5、化领域十年的经历积累，使公司在工矿企业生产自动化、楼宇自动化系统，特别是在选矿厂生产过程智能控制、卷扬机提升交流及直流自动控制、矿山井下通风及排水控制、充填系统自动控制、井下人员车辆定位、井下无线通讯、工业电视监控系统、工矿企业局域网及办公自动化系统、物资管理智能控制等方面取得了显著成效，成功实施了大量矿山自动控制工程，其中选矿自动控制工程四十余项，提升自动控制五十余项，井下通风、排水、充填自动控制十余项，尤其是由我公司设计实施的全数字化矿山系统，目前已将招金股分大尹格庄金矿、夏甸金矿打造为业内数字矿山的典型代表，成为文明生产和平安生产示范矿山。与此同时，金建公司还不断加强同国内外高等院校及科

6、研院所的合作，进展科研、技术创新和人才培养，特别是与东北大学的合作，开发出针对黑色冶金矿山的行业软件，并以软件开发、系统集成、网络工程、综合布线及平安监控工程为根底，为冶金行业提供信息化整体解决方案。2.工程业绩表序号单位工程项目备 注一选 矿1*省招金集团夏甸金矿选矿厂磨矿分级自控系统工程老2*凌钢集团保国铁矿*公司选矿厂磨矿分级自控系统工程3*黄金集团*焦家金矿焦家金矿选矿厂磨矿分级自动控制工程4金洲集团金盛矿业*15万立方米加气砖生产线自控系统工程5*省招金集团夏甸金矿选矿厂磨矿分级自控系统工程6*省招金集团夏甸金矿选矿厂破碎段自控与供配电系统工程7*钢铁公司选矿厂磁性系列磨矿分级自控研

7、究与试验工程8安钢集团舞阳矿业*公司选矿厂磨矿分级自控系统工程9金洲集团千岭矿业*选矿自动控制系统工程10*地矿资源股份鹤庆北衙金矿选矿自动控制系统工程11*省招金集团夏甸金矿井下排水设计及排水自动化工程12*恒邦冶炼股份公司公司硫三氰化自动控制系统工程13*钢铁公司选矿厂选矿自控系统工程14安钢集团舞阳矿业*公司选厂破碎段自动控制系统15*地矿资源股份鹤庆北衙金矿选矿高效浓密机及絮凝剂填加自动控制系统16*省招金集团金翅岭金矿井下排水设计及排水自动化工程17安钢集团舞阳矿业赵案庄铁矿充填系统自动控制工程18*省招金集团夏甸金矿井下通风系统远程控制及在线监测开发应用19*自治区矿产实验研究所油

8、篓沟金矿破碎、磨矿分级及加药自动控制系统20*省招金北疆矿业*计量和药剂添加自动控制系统序号单位工程项目备 注21*集团乳山金矿选矿破碎、磨矿分级及加药自动控制系统22*钢铁公司选矿厂外购精矿再磨系统磨矿分级自控23*恒邦冶炼股份公司公司1500t/d选厂自动控制系统工程24*恒邦冶炼股份公司公司金精炼自动控制系统工程25*金陶股份*供排水自控设备26*省招金集团夏甸金矿中央控制室大屏幕27XX建龙二矿三选选矿厂选矿全流程自动控制28包钢集团公司设备备件供给公司五系列磨矿自动化系统29招远大尹格庄金矿4000t/d选厂全流程自动控制 井下通风排水30招远夏甸金矿选矿厂2000t/d选厂全流程自

9、动控制31*日河铜矿*日和铜业浮选自动控制系统序号单位工程项目备 注二提 升1*省庐江县龙桥矿业*龙桥铁矿混合井提升自动化工程2*省招金集团夏甸金矿2盲竖井2.5卷扬机全自动直流电控系统工程3*省招金集团夏甸金矿7矿区1.6卷扬机全自动直流电控系统工程4*省招金集团夏甸金矿北耩井3.0卷扬机全自动直流电控系统工程5*省招金集团夏甸金矿7矿区2卷扬机全自动直流电控系统工程6*省招金集团金亭岭金矿3盲竖井提升信号系统自动控制工程7*省招金集团夏甸金矿井下排水设计及排水自动化工程8*省龙桥矿业股份*1400kW直流提升机谐波滤除装置工程9*有色金属公司凤凰山铜矿主井提升机自动化电控改造工程10*省招

10、金集团金翅岭金矿井下排水设计及排水自动化工程11*省招金集团金翅岭金矿直径2.5米提升机自动化电控改造工程12*省招金集团夏甸金矿竖井摩擦式4.54提升机直流电控系统应用工程13*恒邦冶炼股份公司JKMD2.84摩擦式竖井提升机直流电控系统应用工程14*省*集团千岭矿业* 155盲竖井提升机直流电控系统应用工程15*省招金集团河东金矿盲竖井直径1.6米提升机直流电控系统应用工程16*省*集团千岭矿业*信号系统与平安门17*XX燕山银业*直径.6m提升机变频电控改造工程18*省招金集团河东金矿直径2米提升机电控19*黄金集团有限公沂南金矿JKMD-2.254提升机全数字直流电气控制系统20*金陶

11、股份*供排水自控设备序号单位工程项目备 注21*有色金属公司凤凰山铜矿副井罐笼提升机自动化电控改造工程22*省招金集团金翅岭金矿直径1.6米提升机变频自动化电控改造工程23*省招金集团夏甸金矿综合操作台24建龙*矾山磷矿JKMD-3.25箕斗提升机全数字直流电气控制系统25*双鸭山市建龙矿业*直径1.6米提升机全数字直流电气控制改造系统26牟平金矿直径2米提升机信号系统与平安门27枣庄第二石膏矿直径2米提升机变频电控改造28*XX燕山银业*直径.2m提升机变频电控改造工程29*XX燕山银业*直径.6m提升机变频电控改造工程30招金矿业金翅岭直径1.6m提升变频自控31双鸭山建龙矿业两台3.5m

12、提升机变频自控系统32华夏建龙矿业科技*日和直径2.5m提升变频自控33华夏建龙矿业科技*东平变频直径1.6m提升自动化两台34招金矿业股份*河东金矿直径1.6米提升机变频电控两台35*矿业集团*变频提升电控36XX燕山银业风井提升电控改造37招远市前孙家金矿提升变频电控38*有色公司凤凰山铜矿560kW直流提升机电控设备提升机电控设备39*恒邦冶炼股份*600kW提升自控装载站系统40招金矿业股份*大尹格庄金矿副井501KW、主井2000KW直流电机提升系统自动控制41华夏建龙矿业科技*东平185kW变频提升自动化壹台42蓬莱市大柳行金矿提升机75kw电机变频电控系统. z.-二.设计概要1

13、.设计依据以矿方提供的图纸、方案资料为设计依据。2.设计原则(1)系统的合法性方案的设计、安装、调试、维护符合国家行业有关规定和有关部门技术防范要求。(2)系统的可靠性原则在控制原理、工控设备选型上，尽量选择抗干扰能力强、电磁兼容性和平安性符合现场工业要求的国际品牌或国内知名品牌产品；对控制系统软件的设计和配置上保证所提供的软件是当今国际计算机控制领域公认的、稳定可靠的、工业标准的实时操作软件，具有很高的容错能力。(3)系统的先进性原则充分考虑自动控制领域技术的迅速开展，参考目前自动控制设备的开展水平，融合具有国际先进性、成熟的技术，在自动控制系统硬件和系统软件的选型上首选国际市场的成熟产品，

14、确保控制系统在交货时是目前市场上最先进的、最新版本的产品。(4)系统的易维护性原则系统要易于管理、易于维护，操作简便。(5)系统的可扩展性原则本着长远开展的观点，考虑到技术更新、设备增加和改造的需要，该系统的软硬件应能方便地进展调整、修改、扩大，在采用新技术的同时保护现在的投资。(6)系统的开放性原则所有的网络必须是完全开放的总线技术，符合国际公认的IEC61158网络标准总线，网络应具备良好的可连通性和互操作性，具备成熟的第三方连接能力，控制协议是广泛应用的标准协议，能表达当今计算机技术和信息技术的开展水平。(7)系统完善性原则保证提供的系统是完整的、可靠的、完全满足现场生产的需要，确保系统

15、的硬件、软件的完整性和兼容性。(8)性能价格比原则在确保系统性能有效、稳定可靠的根底上，考虑系统先进性的同时，在满足自动控制的要求下，尽量降低系统造价，以到达最正确的性能价格比。3.设计目标罗河铁矿300万吨/年选矿自动化工程，采用先进的检测仪表、电气控制设备和现场总线控制系统，融先进控制技术、通讯技术、信息技术、网络技术、计算机技术于一体，构建罗河铁矿选矿厂过程自动控制系统和优化控制平台，实现生产过程自动化、控制智能化，将罗河铁矿选矿厂建立成国内领先、国际先进的数字化工厂。在生产工艺和设备不断完善的根底上，选矿厂自动化系统应到达以下建立目标：(1)、对破碎过程实行全过程自动控制，在中碎缓冲矿

16、仓、细碎缓冲矿仓、圆振筛缓冲矿仓及粉矿仓，实现矿仓综合自动布料。通过在圆锥破碎机上安装雷达料位计和功率变送器，实现圆锥破碎机的功率控制，实现选矿工艺的“多碎少磨。(2)、对磨矿生产过程进展优化控制、优化运行与优化管理，保证全流程生产稳定；通过检测磨机负荷、旋流器给矿浓度、压力等生产工艺指标，优化产品质量，使磨矿能力和效率最大化；通过检测浮选过程给矿量及给矿浓度，实现浮选过程自动加药，稳定选别指标，提高经济效益。(3)、通过设备监测与设备平安管理，到达保障设备平安、减少故障停机时间和提高设备作业率的目的。(4)、通过对工业现场实施闭路电视监控，能够及时了解整个生产流程的工作情况和各工序的生产情况

17、，随时了解各主要生产环节的实时生产状况，处理突发事件，为自动化控制操作提供可靠依据，同时兼顾安防作用，有利于控制中心的集中控制、实时调度、统筹安排生产。(5)、通过自动化系统的实施，减少污染，节能降耗，改善作业环境与劳动强度，实现文明生产。. z.-三. 系统设计1系统构成该套自动化系统由过程控制系统、网络通讯系统、网络数字监控系统组成。1.1过程控制系统主要包括现场仪表、一次元器件、工程师站、操作员站、远程I/O站、驱动设备、控制软件等。*罗河铁矿全流程自动控制系统的控制范围包括：破碎筛分、磨矿分级、浮选、磁选、浓缩脱水等生产过程，生产工艺流程各工序的自动化控制系统的设计包含了主控单元设计、

18、现场仪表设计、相关控制设备的电气接口设计、软件系统设计等。设计中尽量使用现场总线，最大限度地减少现场布线工作量，对于变频、自带PLC的设备以及带有通讯功能的仪表，通过总线通讯读取数据。对于功率大于15KW的设备电机安装电机智能保护控制器，对电机实现全方位的保护。各控制子系统设计内容及实现的主要功能包括：(1)破碎控制系统破碎主要设备及皮带的集中与局部联锁;中细碎圆锥破碎机给料自动控制、与破碎机自带控制系统的OPC通讯，实现对圆锥破碎机的状态监控；矿仓料位检测与布料自动控制；主要皮带电流、跑偏、打滑、撕裂检测与报警；给料皮带金属探测与报警，除铁器的自动控制；3#带及9#带矿量检测；风机的自动控制

19、。(2)磨选控制系统球磨机、旋流器分级过程自动控制，包括给矿、给水量自动控制，磨矿浓度自动控制，球磨机音频、功率检测；圆盘给料机及给矿皮带的联锁与控制；旋流器泵池液位、给矿浓度、给矿压力、溢流浓度的自动控制及溢流粒度的检测；球磨机、渣浆泵变频运行参数、监测、控制，通过DP总线与球磨机随机小型PLC控制柜和变频器DP通讯卡通讯，进展数据采集和控制； 浮选控制系统，包括浮选加药自动控制；浮选槽液位自动控制；泵池液位控制；鼓风机风压的检测控制；品位自动检测，包括精矿、尾矿品位检测；(3)浓缩脱水控制系统浓缩脱水控制系统，包括浓密机运行状态监控；陶瓷过滤机状态监控；精矿矿量计量；(4)恒压供水控制系统

20、恒压供水系统，包括水泵变频控制；水系统液位检测报警；水系统压力检测。1.2网络通讯系统网络通讯系统实现的功能主要有以下几个方面：1网络浏览、网络诊断、通讯组态、支持编程上传/下载和数据通讯效劳，以及基于网络架构的数据库事务处理软件；2能够根据现场情况，支持星型、树型、总线型和环形等多种拓朴构造。3具备良好的可连通性和互操作性，能够提供成熟的接口连接其他主流的第三方设备。4通过自愈式光纤环网方式实现以太网冗余连接，即骨干网上任何一点的光纤连接意外断开，系统都能通过反向环的方式提供后备以太网链路，保证系统可靠性。5支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯构造。数据块传送和报文发送都可通过组态完成，

21、不需额外的复杂编程。1.3网络数字监控系统罗河铁矿的闭路电视监控系统设计为全数字化网络视频监控系统，采用技术先进的网络化数字监控，将传统的模拟视频信号转换为数字信号，通过计算机网络来传输、智能化的计算机软件来处理。 在选厂生产工艺流程的主要设备和重点部位安装摄像机，并于现场就近安装网络视频效劳器，将传统的视音频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，并由视频效劳器完成硬盘录相功能，现场录相能防止因效劳器故障影响所有视频信号的录相；现场信号转换后经光纤传输至各车间机柜，由交换机集中，转换后再通过光纤至控制中心，大大减少了布线工作量，且传输介质主要以光纤为主，仅采用少量视频线，不存在现场信号

22、干扰问题；在控制室设有监控效劳器，安装监控控制软件，实现对厂区内监控点的控制管理；在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件，给予相应的权限就可成为监控工作站。2监控及操作设计2.1上位机监控可编程控制器、上位机软件、组态软件、网络通讯、web效劳软件均采用德国西门子产品，采用远程I/O以及工业以太网等先进的网络通讯技术，实时动态显示现场设备状态及主要设备的工艺参数，并对远程设备下达各种指令。(1)上位机组态画面与现场设备相对应，显示带动态过程变量和设备状态的生产流程图，使生产过程一目了然,操作人员通过计算机可方便地对生产过程进展操作和监控。(2)报警功能:现场设备出现故障或变量超出预警值

23、时，屏幕会弹出报警画面或故障设备参数，并伴有声响警示灯报警提示操作人员予以处理，预警功能能有效地将事故扼制于萌芽状态，对于出现故障的现场设备则能及时发现处理，有效减少故障停车时间。(3)显示变量趋势图实时趋势和历史曲线，能同时显示多个模拟量数值的趋势,并具有历史数据回忆和储存功能，方便选厂流程考察和数据分析。(4)设备的远程启停：有权限的相关操作人员根据在线检测的设备运行、故障等状态，可实现设备的集中启停及远程单台启停。(5)事件记录及故障报警记录：操作员操作记录、工艺参数或设备状态改变及报警信息可实现记录。(6)产量显示、数据报表：产量报表及设备运行时间报表有利于掌握生产情况。(7)选厂各种

24、生产信息通过WEB远程发布，送达生产厂长、生产矿长、矿中心调度室及各级领导，按权限实现网上浏览。2.2系统操作具有自动和手动两种相对独立、互为备用的控制方法。远程控制功能包括远程集中控制和远程单台控制功能，在远程集中自动控制方式运行时，设备的启停由PLC控制系统按照工艺的要求顺序自动启动及停顿，远程单台控制是由操作人员在计算机上点击相应操作按钮启停相应的设备；现场手动则是由操作人员在现场控制箱上操作完成的。 在每台设备旁边设计机旁箱或现场控制箱(柜，现场检修人员或巡检人员在现场设备检修时或发现问题时现场操作，如：现场检修，现场就地运行以及平安停车和平安保护设施等。 在集中自动运行时，在设备启动

25、之前，必须由控制室发出开车信号，只有当现场所有的设备均返回正常信号后，系统才能启动运行。现场设备的正常信号作为系统启动运行的联锁条件。 在现场手动运行时，现场控制箱上的远程就地开关打到就地方式，此时不仅从控制程序上断开回路，而且从电气连接上断电，从而保证现场设备的绝对平安。在现场控制箱上设有应急平安开关，当集中自动控制时，如有特殊情况，可将控制回路立即断开，以保证设备和人员的平安。 全部电气设备实现相互联锁，设备启动顺序原则上按照物料走向的逆向顺序依次启动，正常停机的顺序按照物料走向的正向顺序依次延时停车，延时的时间间隔应足以能处理该设备上的剩余物料；故障引起的紧急停车，原则上是故障设备之前的

26、所有设备立即停车，故障设备之后的设备顺序延时停车，延时的时间间隔应足以能处理该设备上的剩余物料。3过程控制设计3.1破碎过程自动控制系统3.1.1工艺过程罗河铁矿选厂破碎筛分的工艺流程：井下矿石经粗破碎后由箕斗从主井提升至箕斗矿仓后，经1#带、2#带后由3#带运至中碎圆锥破碎机进展中碎，中碎产品经4#带转运至筛分分配矿仓后，由5台带式给料机给入5台圆振动筛进展筛分分级，筛下产品经8#带、9#带，由10#带布料至球磨粉矿仓，筛上产品经6#和7#带转运至细碎分配矿仓，再由两台圆锥破碎机细碎后，排入4#带形成闭路循环。其工艺流程图如图1所示。图1 破碎系统流程图3.1.2控制思想破碎系统自动控制的设

27、计思想是：整个生产过程实现自动化控制，实时监控设备运行状态如电动机运行电流，轴承温度，润滑系统油流、油压、油温、皮带打滑、跑偏等并参与系统运行联锁，保护设备平安运行，防止事故停车，重要设备如圆锥破碎设备平安启动条件参与系统启停联锁；现场紧急停车信号作为系统启动的联锁条件，逆流程启动，顺流程停车；上位机界面设置系统自动控制启停延时时间；对缓冲矿仓和粉矿仓实现料位予警及自动布料控制。3.1.3系统控制方案(1)圆锥破碎机的检测通过检测圆锥破碎机的油温、油压、油箱液位等参数以及圆锥破碎机的故障状态，实现对圆锥破碎机的状态监控；圆锥破碎机的平安联锁由其本身自带的控制系统完成，其重要信号需送到集中控制系

28、统，实现整个系统的联锁和显示；在系统集中自动控制时，圆锥破碎机的开停指令将由控制系统控制。(2)圆锥破碎机的控制通过在圆锥破碎机上安装雷达料位计和功率变送器，在皮带给料机上安装变频调速装置，对圆锥破碎机的给矿量及功率进展实时监测，采用模糊控制技术，实现圆锥破碎机的恒功率控制，实现选矿工艺的“多碎少磨，充分利用圆锥破碎机效率高能耗少的特点，提高碎矿系统的生产能力，降低破碎系统本钱。破碎机控制原理图如下：图2 破碎机控制原理图(3)矿仓自动检测在中碎缓冲矿仓、细碎缓冲矿仓、圆振筛缓冲矿仓及粉矿仓安装雷达料位计，实现料位实时检测和上下限报警,矿仓料位信号参与系统联锁。(4)矿仓综合自动布料在细碎缓冲

29、矿仓、圆振筛缓冲矿仓安装格雷母线位置检测装置，控制布料小车实现矿仓综合自动布料系统，合理安排布料小车布料周期及布料地点，为破碎流程平稳高效运行做好根底。自动布料的过程如下列图：.图3 矿仓自动布料过程雷达料位计行车给料皮带变送器矿石(5)皮带状态检测对主要皮带安装皮带跑偏、打滑及撕裂检测装置并进展电流监测，实现皮带机的状态监测和平安保护，保证矿石的物流正常。(6)金属物自动检测在中细碎破碎机给矿的皮带上安装金属探测器及自动除铁装置，除铁装置与皮带同时启停，及时去除皮带上矿石中所含的金属块；金属探测器对未除掉的大块金属进展检测，并及时报警，以保证后续设备的平安。(7)对风机及除尘器实现自动控制，

30、转运站风机、除尘器与相关皮带联锁，圆振筛分风机、除尘器与圆振筛联锁，中细碎分风机、除尘器与圆锥破碎机联锁，及时启停，能够充争保证除尘效果，并到达节能降耗的目的。(8)矿量自动检测在3胶带、9#胶带加装皮带称检测破碎系统处理量及磨矿系统粉矿量。(9) 破碎主要设备实现全流程集中联锁启停及局部联锁，破碎流程中原矿仓至中细碎、中细碎至筛分、筛分至粉矿仓，此三局部的设备分别实现局部联锁。(10)完成所有设备的实时状态监控，设备运行时间统计，设备故障记录及设备故障时间统计。3.2 磨选及浓缩过程自动控制系统3.2.1工艺过程分析罗河铁矿选矿厂的磨选过程，总体工艺流程为阶段磨矿、阶段选别、两级脱水。磨矿流

31、程由两段磨机加旋流器组成闭路循环；选别流程为浮选脱硫、两段弱磁选；尾矿回收为强磁加重选；脱水为浓密加过滤两级机械脱水。本次控制对全流程主体设备进展检测和控制，辅助设备的运行信号和启动停顿运行信号也引到控制系统，参与系统联锁。 磨选工艺流程：原矿经圆盘给料机下料到带式输送机，经皮带称计量后进入到一段球磨MQG4060，一段球磨机排矿自流进入一次旋流器给矿泵池，经渣浆泵打入500旋流器组进展分级，一次旋流器溢流进入后续选别作业，一次旋流器沉砂自流返回到一段球磨进展再磨，形成闭路循环；一次旋流器溢流由泵扬送至硫矿浮选系统,浮选的硫精矿矿浆经浓缩机浓缩后由泵扬送至陶瓷过滤机,硫精矿滤饼进入硫精矿矿仓直

32、接外运。浮选的尾矿由泵送至弱磁粗选作业，磁选粗精矿进入二段旋流器给矿泵池，由泵输送至350旋流器组进展分级，分级溢流进入弱磁精选作业，最终铁精矿矿浆由泵输送至过滤系统的磁选浓缩后由陶瓷过滤机过滤，弱磁粗选和精选尾矿合并自流进入弱磁尾矿浓缩机浓缩。弱磁选尾矿经中矿浓缩机浓缩后，其底流由泵扬送至圆筒隔渣筛分矿箱，均匀分配给4台Slon-2000湿式高梯度强磁选机抛尾，强磁选精矿自流至强磁精矿浓缩机，经浓缩后由泵打入二流矿浆分配器，均匀给入24台1500螺旋溜槽进展提精选别，螺旋溜槽的尾矿同高梯度强磁选机的尾矿合并进入一台43浓缩机浓缩，浓缩机尾矿底流由尾矿总泵站通过隔膜泵扬送至付冲尾矿库堆存。螺旋

33、溜槽的精矿由泵输送至过滤系统的红矿浓缩机浓缩，浓缩机的底流由泵扬送至过滤机同磁矿一同过滤，滤饼进入铁精矿矿仓直接外运。其工艺流程图如图4所示。图4 选别工艺流程图3.2.2 控制思想3.2.2.1 控制目的稳定磨矿工艺流程，在保证磨矿产品满足浮选作业要求的的根底上，稳定磨矿系列台时处理能力。3.2.2.2 控制因素在磨矿分级过程中，影响系列处理能力及磨矿产品粒度的因素有：给矿量、矿石粒度及硬度、旋流器沉砂量、磨矿浓度、磨机转速、介质充填率、衬板状况及球荷球比等，上述因素的多变性及随机性，增加了磨矿分级过程控制的难度，经过对罗河铁矿选矿厂的磨矿过程分析，选取对影响磨矿效果比拟直接的因素进展检测和

34、控制：给矿量、给矿水水量、磨机音量、磨机功率、旋流器压力、旋流器给矿浓度、旋流器泵池补加水水量球磨排矿水量等作为检测数据。选取给矿量，球磨机给矿水水量、旋流器泵池补加水水量球磨排矿水量、旋流器给矿浓度等作为控制变量，而磨机充填率，磨矿浓度，旋流器溢流浓度作为被控制变量，将其它的变量作为系统的随机干扰。3.2.2.3 控制方法为了保证磨矿系统效率最正确，必须保证磨机充填率在最正确范围、控制两个浓度及进展合理的负荷分配。1磨机充填率使用功率变送器检测磨机工作过程中的磨机充填率，该信号输入至主控机参与磨机最正确充填率的控制，通过动态实时调节给矿量及加球量来保证磨机充填率在最正确范围。2必须控制磨机磨

35、矿浓度在最正确磨矿浓度范围内由于在球磨机排矿端直接安装浓度计有困难，通常采用理论计算出一段球磨应添加的给矿水量，以此为依据控制给矿水量的大小，确保一段磨机磨矿浓度的稳定。3必须控制旋流器给矿浓度稳定在一定范围内由工艺过程分析可知，旋流器给矿浓度直接影响分级效率和产品质量，在原矿性质稳定、工艺流程稳定、设备稳定的前提下，粒度和浓度存在一定的线形关系，即浓度小，粒度细，浓度大，粒度粗，通过在旋流器给矿管道安装浓度计检测旋流器给矿浓度，调整泵池补加水量球磨排矿水量来保证其稳定在一定范围。4必须在保证旋流器溢流浓度稳定一定范围内的前提下，使磨矿系统给矿量最大。5给矿量在保证旋流器溢流浓度稳定在一定范围

36、的前提下，对球磨机功率、磨机音强进展采样处理，动态调整一、二段磨机的磨矿负荷，确定最正确给矿量，调整给矿、集矿皮带频率来调整给矿量的大小。6采用软件逻辑、硬件继电器联锁，控制磨矿分级设备的顺序启停。3.2.2.4 实现功能控制系统主要实现以下功能：1在一定范围内，控制系统可以根据矿石性质的变化，自动调整给矿量的大小，保证球球磨机在最正确充填状态工作。2控制系统能保证磨矿浓度和旋流器给矿浓度稳定在一定范围内，保证磨矿效果和分级效果，即保证了磨矿系统的磨矿粒度。3通过检测磨机磨机躁音频谱检测、磨机功率及旋流器给矿量等多因素的控制方案，来保证磨机的充填率在最正确范围内，使磨机的磨矿效率最高。4通过检

37、测旋流器给矿端、溢流端流量和浓度，计算沉砂量。5浮选药剂按进入浮选矿量自动添加，浮选液位的自动控制。6精矿、尾矿品位的检测。7主体工艺设备可实现自动联锁及顺序控制。3.2.3系统控制方案3.2.3.1 控制系统组成按照构造简单，运行可靠，操作方便的原则，将磨选控制过程分为以下几个组成局部： 磨矿能力的测控 给矿量的测控 球磨机磨矿浓度的测控 旋流器给矿、溢流浓度的测控 矿浆泵池液位测控 浮选流程的测控 磁选机给矿浓度的测控 浓密机底流浓度的测控 主要设备工作状态的检测及平安预警3.2.3.2 磨矿能力的测控（） 磨矿能力检测磨机功率、音强与负荷关系表最正确磨矿区域磨机音强磨机功率磨机功率磨机音

38、强磨机负荷图5 磨矿负荷关系趋势图由磨矿负荷关系趋势图5可以看出，磨机运行过程中，在磨机给矿量小，磨机负荷低时，磨机音强信号高，磨机功率小；随着给矿量增加、磨机负荷大时，磨机音强信号降低同时磨机功率消耗增高；到达一定量时，音强信号继续降低，但是磨机功率也开场下降。使用功率变送器检测磨机工作过程中的磨机负荷，该信号输入至主控机参与磨机负荷的控制。功率变送器输出信号的上下与球磨机内磨矿效率的上下正比相关，装载量越多，功率变送器信号输出越高，但是在发生胀肚趋势的情况下，功率变送器信号反而降低，在功率最高时的磨矿效率最正确，所以保证磨机工作在功率信号接近最正确值的邻域内，同时可以通过实物标定将磨机胀肚

39、趋势点的功率信号作为胀肚信号比拟值，即临界点，当功率信号大于临界点时，磨机功率正常，按原定控制过程工作。当功率信号小于临界点时，说明磨机具有胀肚趋势，控制过程进入胀肚保护局部。（） 磨机胀肚保护过程功率信号高于临界点后又减少，说明磨机负荷发生变化，既磨机内存矿过多或给矿粒度变粗或矿石硬度变大引起磨机排矿变慢，此时可控制变频器输出信号，减少给矿量，直到功率信号上升，接近*个定值后再恢复原给矿量，正常情况下，原给矿量是满足磨机处理能力的，导致磨机有胀肚趋势的原因一般是原矿粒度及硬度发生变化造成的。同时，通过检测旋流器溢流浓度，既计算旋流器沉砂比，有利于一次球磨机工作状态的调整，当一次球磨机工作处于

40、正常状态时，旋流器沉砂比相对稳定，当磨机有胀肚趋势或矿石性质变硬时，旋流器沉砂量变大；反之，则减小。可由旋流器沉砂量的变化适当调节球磨机给矿量及沉砂水量的大小，使一次球磨机工作处于相对稳定，保证磨矿浓度稳定在最正确范围。采用磨机频谱分析、功率和旋流器沉砂变化来判断磨机工作状态，不仅判断出磨机负荷、磨机状态的变化趋势，同时也使控制系统的自诊断、自校正得到了可靠的保证，为控制系统磨矿效率的检测提供了根底数据；并在其中之一发生故障时，系统仍能正常工作，起到了两者的相互保护作用。这一过程是以先进的模糊控制理论为控制根底和指导思想，模糊控制的输入为多输入即磨机嗓音频谱分析、磨机功率、旋流器沉砂和旋流器溢

41、流浓度等工艺参数检测值。多因素的综合判断使得磨机状态的分析与单一检测更准确、更及时、更可靠。在单一检测条件下，一旦设备出现故障，则整个控制系统的运行就会失去控制依据而导致系统的瘫痪，而对于多因素来讲就不会出现这种情况，当*一因素的检测设备或信号检测失败时，其他因素会立即进展补偿，保证控制系统的正常稳定运行。实物标定可以将磨机胀肚趋势点的音强信号和功率信号以及旋流器沉砂作为胀肚信号比拟值-即临界点，当信号高于临界点时，磨机工作正常，按原定控制过程工作。当信号接近临界点时，说明磨机具有胀肚趋势，控制过程进入胀肚预先处理保护局部。保护过程：当控制信号接近临界点，说明磨机内存矿过多或给矿粒度变粗或矿石

42、硬度升高的趋势开展，可控制输出给矿信号减小持续一段时间，直到检测信号恢复正常，接近*个定值后再恢复原给矿量。磨机空砸保护的原理与胀肚保护过程类似。为了保证控制效果，必须保证球磨机始终运行在磨矿效率较高的状态。控制系统通过对功率、音强信号的比照分析以及变化趋势，确定当前的最正确矿量，当矿石粒度均匀、硬度变小、加球适当时，可以自动调节台时处理量高于常规值。实现自动最优给矿。（） 给矿量的设定控制系统通过对磨机功率信号和磨机音强信号进展比照分析，确定系统当前的运转情况。同时根据信号的历史记录以及趋势分析来确定系统的矿石性质，主要是矿石易磨程度的变化情况。并根据磨矿系统的当前给矿量推算出下一时刻磨矿系

43、统的应给矿量，这一过程的连续工作，就能保证控制系统稳定地工作在最正确磨矿效率内。最正确矿量的模糊推理如图6所示：图6 矿量模糊推理示意图3.2.3.3给矿量的测控给矿量的检测系统采用皮带称对原矿量进展检测，并输出420mA标准信号到控制系统。 矿量的控制通过皮带秤主机将给矿量信号转化为标准信号送至PLC，参照控制系统设定的最优给矿量，自动调整振动电机的频率，从而控制给矿量的大小。根据对磨矿能力的测控，控制系统在PLC内自动设定矿量的给定值在一定范围内，检测值为由皮带秤测定的流量值，比拟检测值与给定值，如产生偏差，超出允许限度，则PLC进展调节控制，并将控制信号输出至变频调速器，调节电机的振动频

44、率，消除给矿量的偏差。该过程的连续运行，能保证给矿量维持在最正确给矿点附近，保证磨机始终工作在最正确工况点，从而可以充分发挥磨机效率，稳定磨矿过程，保证产品质量，此控制方法即可保持PID控制的无静差、稳定好的优点，又具有模糊控制对参数适应性和调节速度快的特点。图7 矿量检测控制原理图3.2.3.4 一、二段磨机磨矿浓度的测控浓度的设定值磨矿浓度的大小影响矿浆的比重、矿粒在钢球周围的粘着程度和矿浆的流动性，直接影响到磨机磨矿合格粒度的比率，对防止矿石的过粉碎，提高磨矿指标至关重要。对具体的磨矿分级过程来说，磨矿浓度有一个最正确范围，磨矿浓度过高或过低都不利于磨矿效果，最正确磨矿浓度可以由磨矿分级

45、过程的工艺指标分析得到。通常情况下，当原矿粒度较细、硬度较低、品位较高、目的矿物结晶粒度较粗时，磨矿浓度可适当降低；反之原矿性质较差时，可适当提高磨矿浓度。这个指标要想通过人工操作来保证稳定是很难的，因此，稳定磨矿浓度对于提高球磨机的台时处理能力、保证溢流粒度是极其必要的。一般闭路磨矿条件下，磨机给矿是由新给矿和沉砂量组成的，要控制磨矿浓度，就必须控制沉砂补加水量。根据生产实践，在给矿及旋流器浓度稳定的情况下，沉砂量的波动不大，因此，只要根据本厂的原矿粒度及矿石特性，标定出正常的返砂比，即可由给矿量的多少及沉砂比，按磨矿浓度的要求计算出所需的补加水量。 浓度的检测与控制闭路磨矿按磨矿浓度的要求

46、计算出所需的补加水量，补加水计算公式如下：其中：Qg-磨机给矿量 Qf-磨机沉砂量 Km-磨矿浓度 Kg-给矿浓度 Kf-沉砂浓度 C-磨机沉砂比上式中，Wf为需要的补加水量，Km、Kg及Kf、Kg均认为是常数，计算出的N1、N2也为常数。将补加水量的计算值与检测值进展比拟，再经过PID整定输出至电动阀自动调节水量，以到达控制磨矿浓度的目的。一段磨机磨矿浓度控制原理图如图8所示：图8 一段磨机磨矿浓度控制原理图补加水量控制原理方框图如图9所示：图9水量控制原理图3.2.3.5旋流器给矿浓度、压力、溢流浓度测控给矿浓度的SV设定值稳定生产指标，到达生产工艺要求的一个具体参数就是一次旋流器溢流粒度

47、是否满足选别工艺的要求，在实际生产中通常是控制旋流器给矿浓度来间接控制旋流器溢流粒度，这在实际生产中也是可行的和行之有效的。同时,通过粒度分析仪检测旋流器溢流矿浆粒度,使分级效果到达工艺要求;通过检测旋流器给矿浓度，动态调整旋流器给矿泵池补加水量，保证旋流器给矿浓度稳定在工艺要求的范围内。浓度的PV检测与CV控制值采用检测旋流器给矿浓度来配水的控制方案。根据生产工艺要求，控制系统根据原矿不同，输入不同的旋流器给矿浓度设定值，将旋流器给矿浓度计的检测值与设定值进展比拟，根据比拟偏差的大小，调节补加水量大小，始终使旋流器给矿浓度计的检测值维持在浓度设定值的设定偏差范围内，从而到达控制旋流器给矿浓度

48、的目的。给矿浓度控制原理方框图如图10所示：图10 旋流器给矿浓度控制原理图为了保证旋流器给矿浓度的稳定与旋流器分级产品质量的稳定，必须保证旋流器给矿压力稳定在一定范围内，只有通过控制旋流器给矿泵池液位和变频控制旋流器给矿速度，才能保证旋流器的工作状况最正确，防止分级产品合格率的波动。在给矿泵池上设置补加水的电磁流量检测，并采用调节阀调节加水量，来控制旋流器给矿浓度；给矿泵池通过变频调整渣浆泵的转速来控制给矿泵池的液位在*个范围内，同时尽可能的减少对磨矿工序的波动；并通过综合调整旋流器给矿浓度、给矿压力等操作参数来保证旋流器溢流粒度。旋流器组给矿压力控制原理方框图如图9、图11所示。图11 旋

49、流器给矿压力控制原理图3.2.3.6 矿浆泵池液位的测控矿浆泵池液位、补加水量控制原理方框图如图12、图13所示。图12泵池液位控制原理图补加水水量控制原理图如图13所示：图13 补加水水量控制原理图3.2.3.7 浮选流程测控1药量控制：根据球磨机给矿皮带电子秤计量瞬时入磨矿量，按照工艺给定单位药剂制度，动态计算出药剂添加量，通过控制加药电磁阀开启时间动态控制浮选药剂添加量。图14 药量控制原理图2浮选液位控制：浮选液位是保证浮选工艺正常稳定的一个重要条件。浮选液位高，容易造成跑槽，浮选尾矿进入精矿中，降低精矿品位；浮选液位低，浮选泡沫刮出量减少，造成金属回收率降低。通过在浮选槽安装超声波液

50、位计及浮球装置，检测浮选液位，控制浮选槽电动闸板阀，调节浮选槽液位在正常水平，保证浮选指标。图15 浮选液位控制原理图3浮选充气量控制：浮选充气量是保证浮选工艺正常稳定的一个重要条件。充气量偏大会导致浮选泡沫体积过大，厚度过厚、密度过密，导致精矿品位降低；充气量偏小会导致浮选泡沫体积过小，厚度偏小、密度疏松，泡沫带出的精矿少，且泡沫刮出量少，造成金属回收率降低。通过检测鼓风机出口气体流量，通过调节电动阀门来控制适宜的风量，稳定浮选工艺指标。图16 浮选充气量控制原理图3.2.3.8磁选机给矿浓度的测控给矿浓度的SV设定值为了保证磁选效果,必须控制磁选机给矿浓度稳定在工艺要求的范围内,磁选机给矿

51、浓度可以由工艺设备提供,同时在生产过程中进展修改完善,它作为控制系统对磁选机给矿浓度进展控制的目标。浓度的PV检测与CV控制值采用检测磁选机给矿浓度来配水的控制方案。根据生产工艺要求，输入相应的磁选机给矿浓度设定值，将磁选机给矿浓度计的检测值与设定值进展比拟，根据比拟偏差的大小，调节补加水量大小，始终使磁选机给矿浓度计的检测值维持在浓度设定值的设定偏差范围内，从而到达控制磁选机给矿浓度的目的。其控制原理和配水方案和旋流器给矿浓度控制类似。图17 磁选机给矿浓度控制原理图3.2.3.9 浓密机底流浓度压滤脱水、强磁选、重选等给矿浓度的测控给矿浓度的SV设定值为了保证压滤脱水、强磁选、重选等作业浓

52、度的要求，必须控制其给矿浓度稳定在工艺要求的范围内,底流浓度由生产工艺提供,同时在生产过程中进展修改完善,它作为控制系统对压滤脱水、强磁选、重选等给矿浓度进展控制的目标。浓度的PV检测与CV控制值通过在浓密机底流给矿泵管道上安装浓度计，根据生产工艺要求，输入相应的浓度设定值，将浓度计的检测值与设定值进展比拟，根据比拟偏差的大小，调节底流泵变频器，始终使给矿浓度计的检测值维持在浓度设定值的设定偏差范围内，从而到达控制压滤脱水、强磁选、重选等给矿浓度的目的。图18 浓密机底流浓度控制原理图3.2.3.10 主要设备工作状态的监测及平安预警通过与球磨机、浓密机、陶瓷过滤机自带的PLC通讯或OPC通讯

53、，读取各主要设备的主要工作参数，如球磨机自动保护系统参数润滑站油温、油压、油流及电机温度、轴瓦温度等，浓密机运行状态、工作电流，陶瓷过滤机真空泵运行状态、电流、管道真空度等，在上位机进展监控。3.3 恒压供水控制选厂用水量相当大，一旦缺水，整套选矿系统不能工作，所以，对水量的控制是选厂正常生产的前提。最大限度使用循环用水，最小限度使用新水，这是水量控制系统的关键所在，时刻分析厂区用水情况，根据各个泵站的水量存储情况、环水水池液位及回水情况来合理选择开停水泵及使用新水量，对水池液面实时监控，以防水面过高或过低，影响正常生产及造成资源浪费。整个选厂用水包括环水、清水两局部，由于厂区生产用水要求水压

54、稳定，因此采用恒压供水系统来保证。系统由水泵机组、水泵变频器、压力传感器、管路系统组成，环水系统采用12SH-9双吸离心泵5台，三用两备；新水系统采用6SH-6A双吸离心泵4台，三用一备。系统根据选厂正常用水压力设定恒压供水水压，根据压力传感器检测的实际水压值来选择启动水泵的数量。启动时先启第一台水泵，如果压力低于设定值，先开的水泵转为工频，然后启动第二台水泵，再进展压力比拟，假设仍低于设定值，则此台水泵也转为工频，继续启动下一台泵，依此类推，直到水压到达设定值或所有水泵运行为止。同理，当水压高于设定值时，按次序停顿水泵。系统具有定时换泵的功能，假设是*台水泵连续工作到达设定工作时间，系统将自

55、动启动备用泵并停顿原工作水泵，以延长设备使用寿命。4控制系统主控单元4.1硬件设计根本设计思想为了适应冶金行业工业现场环境的复杂性、恶劣性，在系统可靠性设计方面做了大量的工作，可以适应湿度、温度、电网、噪声、震动等因素变化较大的工业场合。系统显示直观，操作方便，运行可靠。测控系统的核心单元采用抗工业恶劣环境能力强，长期运行可靠的PLC实现，完成皮带机电流、矿仓料位、破碎机功率、原矿量、一段磨机功率、一段磨机音强、一段磨机给矿水量、旋流器溢流浓度、一段球磨排矿水量旋流器泵池补加水量、二段球磨机给矿浓度、二段球磨机功率、二段球磨机音强、泵池液位、旋流器浓度、二段球磨机排矿水量等、三段球磨机音强、功

56、率、排矿水、高频筛浓度等模拟量的检测、并对皮带给料机，振动放矿机、电动调节阀、中矿泵变频器进展输出控制。同时完成破碎系列全部皮带、给矿皮带、集矿皮带、皮带给料机、电机工作、变频器故障、电机故障、给矿异常、水路故障、球荷球比异常等开关量信号的输入与输出。考虑实际生产情况，上位机采用工业控制机完成数据集中管理任务，PLC作为下位机，完成独立系统的分散控制功能，数据传输通过高可靠的工业网络实现。控制系统除了上述的常规功能以外，还具有以下独特的功能特点：等电位设计具有良好的接地系统防止设备因过压而遭损坏；抗干扰设计具有防止因信号干扰而影响控制效果。主要包括：所有控制电缆均选择屏蔽电缆，将电源电缆与控制

57、电缆分开；采取必要的措施抑制变频器谐波的影响；保证控制系统正常运行。德国SIEMENS公司控制方案拥有数十个制造厂的德国SIEMENS公司是世界上最大的自动化设备生产厂之一，产品可靠，适合冶金矿山行业采用。A、控制器单元主控单元采用德国西门子公司的S7300系列，整个控制系统由六套PLC组成，分别完成破碎流程、磨选流程、反浮选流程的信号采集与控制，六套PLC通过工业以太网环网与中央控制室相连，中央控制室操作员站及工程师站通过工业以太网对现场工艺流程数据进展显示和过程控制。B、上位机单元上位机采用研祥IPC810系列工业控制机。C、网路与传输上位机与PLC之间采用光纤连接，PLC和各子站之间采用

58、PROFIBUS网络连接，实现了数据传输的高可靠性。图16 主控系统主体构造4.2 软件设计整个控制系统在软件设计上融入了模糊控制理论。由于磨机磨矿过程的复杂性和参数的时变性及大滞后性，无法定量地判断磨机的工作状态和矿石的易磨程度的变化，只能定性地或极端判断，这种判断是无法实现磨机的准确控制的。因此，为了实现磨机的准确控制，必须将磨机的性能、磨矿系统的工艺过程、矿石的易磨程度的变化等诸多因素与生产实践结合起来，建立模糊控制规则，进展模糊推理，得出模糊推理结果，反模糊化，与各控制对象的PID控制结合起来，组成Fuzzy+PID的控制闭环，从而实现磨机的准确控制。1) 这些输出值经限幅处理后作为P

59、ID控制器的输入，PID控制器的输出指导控制系统中的执行机构进展生产。模糊控制原理框图如下： 模糊控制器PLC计算控制变量 传感器器被控对象给定值A/D模糊量化处理模糊控制规则模糊决策非模糊化处理模糊决策D/A执行机构图17 模糊控制原理图由上图可知，模糊控制系统与常规控制的主要差异在于采用了模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系统的核心，一个模糊控制系统的优劣，主要取决于模糊控制器的构造、所采用的模糊规则、合成推理算法，以及模糊决策的方法等因素。模糊控制器Fuzzy Controller-FC也称为模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Controller-FLC)，由于其所采用的模糊控制器是

60、一种语言型控制器，故也称为模糊语言控制器Fuzzy Language Controller-FLC。模糊控制器的组成框图如下列图所示。 知识库模糊化接口输入数据库输出推理机规则库解模糊接口图18 模糊控制器的组成4.2.1模糊化接口模糊控制器的输入必须通过模糊化才能用于控制输出的求解，因此它实际上是模糊控制器的接口。它的主要作用是将真实确实定量输入转化为一个模糊矢量。对于一个模糊输入变量e，其模糊子集通常可以作如下方式划分： 、e =负大，负小，零，正小，正大 =NB，NS，ZO，PS，PB 、e =负大，负中，负小，零，正小，正中，正大 =NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB、e =负大，负中，负小，零负，零正，正小，正中，正大 =NB，NM，NS，NZ，PZ，P