概述選礦全流程自動化控制信息處理系統結構及現場運用

任建國

（新疆亞克斯資源開發股份有限公司 哈密 839000）

概述選礦全流程自動化控制信息處理系統結構及現場運用

任建國

（新疆亞克斯資源開發股份有限公司 哈密 839000）

以新疆亞克斯資源開發股份有限公司黃山銅鎳礦4 000 t/d選礦廠全流程自動控制信息處理系統為例，闡述了當今選礦自動化控制信息處理系統的組成和結構。

全流程自動控制信息處理系統 SCADA 效率分析系統 模糊控制 磨音頻檢測

新疆亞克斯資源開發股份有限公司在新疆哈密市小黃山西建設的4 000 t/d選礦廠，從設備選型、監控軟硬件的選購、工藝控制、以及整套系統的設計思想都是嚴格按照《選礦全流程自動控制信息處理系統》的框架來實施的。當前《選礦全流程自動控制信息處理系統》主要包括“自動化控制系統”、“綜合自動化數據處理系統”、“視頻監控系統”與“大屏幕顯示系統”。

1 自動化技術內容

1.1 DCS控制系統

公司4 000 t/d選礦廠DCS系統設置1套冗余控制系統（控制器采用西門子公司的S7-417-4-2H控制系統，由2套控制器組成，現場I/O采用分布式I/O），以及與其它系統的通訊。中央控制室主要設置冗余SCADA服務器（共2臺）、工程師站（1臺計算機）、操作員站（4臺計算機）、以太網交換機和打印機，實現現場生產過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、歷史記錄、報表分析、數據存儲、WEB發布等功能。

1.2 破碎篩分控制系統

選礦破碎工藝流程采用常規二段二閉路碎礦流程，從采場放礦倉開始，包含圓振篩、中細碎、粉礦倉等，到No.6號皮帶為止。控制如下：

1.2.1 破碎篩分過程順序控制

通過碎礦工藝過程中各主要輸送皮帶、設備間的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實現設備的逆序啟動、順序停車，并可現場人工啟停車。

1.2.2 破碎篩分過程安全控制

（1）礦倉料位檢測、顯示及報警

對中碎礦倉、細碎礦倉、粉礦倉的料位進行檢測，檢測信號送至控制室PLC系統集中顯示。當料位達到上限或下限時，系統在中央控制室及時報警。

上傳中碎礦倉、細碎礦倉料位信號給采場放礦倉振動放礦機，作為變頻調節參數之一。達上限時，自動停放礦倉振動放礦機。

上傳中碎礦倉、細碎礦倉料位信號給3機（中碎機、細碎機、篩分機）效率分析系統，離線停機調整3機負荷分配量（排礦口、篩孔尺寸）上傳中碎礦倉、細碎礦倉料位信號給中碎、細碎帶式給料機自動變頻，當料位低于空倉下限時，自動停止給料（中碎機空轉），恢復到料倉允許出料位時，重啟給料。

同時記錄中碎、細碎倉下給料機給料累計時間，并對比，反饋給破碎3機效率分析系統，作為分析參數之一。

要求每一條皮帶都安裝拉繩開關。在皮帶邊工作、巡檢中發現問題及安全隱患時能立即停機。

（2）破碎機工作狀態監控

顎式破碎機、圓錐破碎機設備的保護由其自身自帶的PLC控制系統完成。顎式破碎機設備參數信號可以經過硬接線方式進入中央DCS控制系統，圓錐破碎機設備參數信號可以經過網絡通信方式進入中央DCS控制系統（破碎機設備自帶通信接口及配套軟件）。DCS系統根據接收的數據情況，綜合判斷，在中央控制室及時報警，可以遠程實現對設備狀態的顯示和控制。

（3）金屬檢測與除鐵

在1#、2#、3#皮帶上安裝金屬探測儀與除鐵器，當探測到皮帶上有金屬塊時可以實現報警和連鎖停皮帶，預防破碎給礦中的金屬物對破碎腔的損壞。

（4）皮帶運輸機工作狀態檢測

通過對破碎工藝過程中1#～6#膠帶機跑偏、電機與減速機油溫，1#～3#膠帶機與中碎帶式給料機撕裂的異常狀態監測，實現皮帶狀態的保護報警等功能。

（5）設備電機的過流監視

1 #～6#膠帶機、中細碎帶式給料機、中細碎圓錐破碎機、圓振篩、篩分除塵器、中細碎除塵器電機電流檢測。對設備電機的過流，將作相關處理和發出報警，防止電機因過流而燒壞。

1.2.3 破碎篩分過程自動控制

破碎生產的過程控制主要實現3機效率分析、控制，以及關鍵礦量檢測與計量。

（1）粗碎機的給礦控制。PID調節指令來自1#皮帶機電子秤、圓振動篩負荷（電流值）、中碎礦倉料位、細碎礦倉料位平衡，以上4個參數均沒達到上限，則應自動跟蹤以上4參數，變頻增加給料，反之有一項超過上限則應減料。

（2）礦量檢測與控制。破碎腔內料位檢測信號控制給料機變頻PID調節，防礦石溢出和空轉饑餓給礦。

破碎機工作量負荷信號（破碎機自帶接口及配套軟件，通過通信讀取信號）上傳，控制給料機變頻PID調節，實現負荷最佳高效。

（3）對1#、4#、5#皮帶的礦量進行檢測與計量，信號送至控制室PLC系統集中顯示。

（4）各設備邏輯連鎖與邏輯控制。（5）主要設備保護與報警控制。

1.3 磨礦分級控制系統

選礦磨礦工藝流程采用一段磨礦。控制如下：

1.3.1 磨選生產過程順序控制

通過磨選工藝過程中輸送皮帶、球磨機、渣漿泵等電氣設備的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實現設備的逆序啟動、順序停車，并可現場人工啟停車（球磨機等大型設備現場人工啟停）。

1.3.2 磨選生產過程安全控制

球磨機的自身設備的保護由其設備自帶的PLC控制系統完成，設備參數信號可以經過通信方式進入中央DCS控制系統，DCS系統根據接收的數據情況，綜合判斷，在中央控制室及時報警，可以遠程實現對設備狀態的顯示監控。

1.3.3 一段磨礦分級自動控制

根據選礦廠磨礦工藝流程特點，系統主要控制：（1）根據球磨機音頻檢測、球磨機功率檢測判斷磨機負荷，實現球磨機的給礦量的檢測與優化控制；（2）實現球磨機的給礦水優化控制；（3）實現旋流器給礦流量、濃度、壓力、泵池液位的檢測與控制，實現旋流器分級過程控制；（4）實現旋流器溢流流量、濃度、粒度檢測；（5）實現磨機工況的信號分析、故障判斷、歷史資料歸檔、事故報警、故障保護等。

1.4 浮選控制系統

公司4 000 t/d選礦廠浮選工藝流程采用銅浮選、鎳浮選的流程。根據選礦廠浮選工藝流程特點，系統主要控制如下：

（1）實現浮選液位自動控制；（2）實現浮選充氣量自動控制；（3）實現浮選加藥量自動控制；（4）攪拌槽內礦漿pH值檢測；（5）浮選設備電機的電流、溫度、主機軸承溫度檢測；（6）風機總管風壓檢測；（7）泡沫槽泡沫液位、沖洗水量檢測；（8）風機恒壓輸出變頻控制沖洗水量控制；（9）各設備邏輯連鎖與邏輯控制；（10）主要設備保護與報警控制。

1.5 加藥系統

對加藥系統的監控如下：（1）藥劑攪拌槽工作狀態及槽內藥劑量檢測；（2）藥劑箱液位檢測；(3）藥劑泵電機、攪拌電機與主機工作狀態檢測；(4）自動加藥控制；(5）自動給藥的數據統計處理；(6)各設備邏輯連鎖與邏輯控制；（7）主要設備保護與報警控制。

1.6 精礦車間控制系統

對精礦脫水的監控如下：（1）精礦濃密機底流流量、濃度檢測與控制；（2）精礦濃密機自帶控制系統的信號通過通信方式接入系統；（3）濃密機溢流水濁度檢測；（4）精礦礦漿攪拌槽電機的電流、溫度、主機軸承溫度檢測；（5）精礦礦漿攪拌槽液位檢測；（6）精礦濃縮機底流沖洗水閥控制；（7）精礦過濾給礦渣漿泵變頻器PID控制；（8）各設備邏輯連鎖與邏輯控制；（9）主要設備保護與報警控制。

1.7 尾礦車間自動控制

對尾礦脫水的監控如下：（1）尾礦濃密機底流流量、濃度檢測與控制。（2）尾礦濃密機自帶控制系統的信號通過通信方式接入系統；（3）尾礦濃縮機工作狀態監測；（4）脫泥原礦輸送泵電機的電流、溫度檢測；（5）尾礦輸送泵電機的電流、溫度檢測；（6）尾礦濃縮機溢流水濁度檢測；（7）尾礦濃縮機底流沖洗水閥控制；（8）脫泥原礦輸送泵變頻器PID控制；（9）尾礦輸送泵變頻器PID控制；（10）各設備邏輯連鎖與邏輯控制；（11）主要設備保護與報警控制。

1.8 水系統自動控制

供水系統檢測內容：清水高位水池液位檢測；清水總管流量檢測（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個車間）；磨浮車間清水去水封流量檢測；回水總管流量檢測（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個車間）；總回水流量檢測；回水池液位檢測。

供水系統控制內容：回水池液位與回水泵連鎖控制；回水池液位檢測及清水注入自動控制；供水工藝各設備邏輯連鎖與邏輯控制；供水工藝主要設備保護與報警控制。

2 視頻監控系統與大屏幕拼接系統

2.1 視頻監視系統

(1)根據工程現場實際而定，對關鍵設備、重要崗位等設置視頻監控探頭并接入中央控制室，通過控制室操作臺，可完成對云臺鏡頭和監控主機的控制，實現現場圖像實時顯示、放大顯示、大小屏切換顯示、輪顯、全顯、存儲、回放、遙控等功能，為生產提供一個網絡集中監控平臺、信息資源共享平臺、分析決策平臺和指揮調度平臺。

(2)系統具備多級用戶權限和密碼認證功能，只有經過授權的用戶才能登陸觀看和控制攝像機動作，同時必須保證設備的性能穩定可靠、抗干擾、防水、防風、防腐及抗惡劣環境能力強。

(3)采用視頻網絡監控設備（紅外筒型網絡攝像機和網絡紅外中速智能球機），保證中央控制室對各監控點的監控。

(4)網絡存儲設備選用具有冗余電源的可靠設備。

2.2 大屏幕拼接系統

⑴ 主屏采用2×3共6臺67寸DLP顯示墻單元拼接。

⑵ 輔屏采用40寸液晶顯示屏12臺，一邊6臺，顯示尾礦和精礦濃縮機、磨浮車間、過濾車間及回水和尾礦泵站監控系統視頻。

3 結論

亞克斯4 000 t/d選礦廠全流程自動化控制信息處理系統按照結構簡單、運行可靠、操作方便的原則。尤其是在磨礦這個環節，對磨礦分級控制系統實施控制，并引入滯后函數調節整個過程，協調系統穩定地運行。在閉路磨礦環節中引入模糊控制理論，實現了功率、音頻、旋流器沉砂、原礦性質、最終精礦品位等多因素的綜合分析判斷，在磨礦分級作業領域中實現了先進的控制理論與現場實踐的結合，對當前國內選礦行業起到了一定的指導作用。

收稿：2013-01-14