PLC在磨礦工藝中的應用

江杰，孫文婷

（內蒙古科技大學，內蒙古 包頭 014010）

0 引言

選礦廠共有9 個并列的生產系列，每個系列為一條單獨的磨礦生產線。每條生產線的磨礦工藝流程為三段二閉路磨礦，一段為棒磨機開路磨礦，二段為球磨機與分級機組成的閉路循環，三段為球磨機與旋流器組成的閉路循環。現磁礦系列處理能力200 t/h 左右，因受給礦粒度不均勻、硬度復雜及人為操作因素的影響，整體磨礦過程波動較大，磨礦產品粒度也不穩定，處理能力偏低，沒有完全發揮設備的處理能力，在目前的生產條件下，無法再有效提高磨礦產量。為此包鋼選礦廠磨礦系統進行了磨礦分級自動控制工業試驗研究，以達到提高和穩定磨礦作業能力，保證磨礦產品的品位和粒度。

1 磨礦自動控制系統工藝流程

入磨礦石由礦倉給礦機發至集礦皮帶，再輸送到給礦皮帶，接著給至球磨機，進行一段球磨。一段球磨機的排礦產品給至螺旋分級機，通過分級，一次分級返砂至一段球磨機進行研磨。一次分級溢流作為磨礦分級半成品，進入下道浮選作業工藝。

本系統選用一段球磨分級作業，流程圖如圖1 所示。

2 磨礦自動控制系統原理

2.1 球磨機自動控制原理

該系統把整體球磨機控制系統分為三個控制模塊，分別是球磨機給礦量的控制、球磨機磨礦濃度的控制以及分級機溢流濃度的控制。

2.1.1 球磨機給礦量控制

球磨機給礦量控制是由核子秤實現的。通過核子秤主機將給礦量轉為標準信號送至主控機（PLC），主控機（PLC）參照設定給礦量調整圓盤給礦機電機轉動頻率，從而控制原礦量。磨機給礦量的控制采用磨機電流檢測信號判斷球磨機負荷。主控機（PLC）根據當前磨機電流判斷球磨機目前的工作狀態，自動計算生成合適給礦量值。通過設定的給礦量值與通過核子稱檢測到的原給礦量值進行比較，通過主控機輸出控制信號發送至變頻器，從而將給礦量控制在合理范圍內。球磨機給礦量控制系統原理框圖如圖2 所示。

圖1 磨礦工藝流程圖

圖2 給礦量控制框圖

2.1.2 球磨機磨礦濃度的控制

磨礦濃度的大小會影響礦漿的比重，影響礦粒在鋼球周圍的黏著程度和礦漿的流動性，直接影響到一次磨礦合格粒度的合格率，故對避免礦石的過粉碎，提高選別指標極為重要。對具體的磨礦分級過程來說，磨礦濃度有一個最佳范圍，磨礦濃度提高或降低都不利于磨礦效果，最佳磨礦濃度可以由磨礦分級過程的工藝指標分析以及尋求最佳控制目標得到。因此，穩定磨礦濃度對于提高球磨機的臺時處理量、保證溢流粒度量極其重要。球磨機內通過磨礦介質和原礦石以及給礦水三者研磨，從而獲得符合標準濃度的礦漿。

因此給礦水的控制是重點。系統中給礦水用電磁流量計來檢測，水量大小由電動閥調節。給礦水的計算公式：

給礦水的控制回路如圖3 所示。

圖3 給礦水控制回路

2.1.3 分級機溢流濃度的控制

由工藝過程分析可知，分級機溢流濃度即一段旋流器給礦濃度，直接影響旋流器的分級效率和產品質量，在原礦性質穩定、工藝流程穩定前提下，粒度和濃度存在線性關系：濃度小，則粒度細；濃度大，則粒度粗。通過在分級機溢流端下方安裝濃度計檢測分級機溢流濃度，通過調整分級機補加水量來保證其穩定在一定范圍，溢流排礦水的控制回路如圖4 所示。

圖4 排礦水控制回路

2.2 磨機控制系統的主控單元

上位機采用工業控制機完成數據集中管理任務，下位機采用PLC，用以完成獨立系統的分散控制功能，數據傳輸則通過高可靠的工業網絡來實現。

控制單元選擇AB 公司的SLC500 系列可編程序控制器，其中CPUD 單元選擇504 模塊。上位機選擇IPC610 工業控制機。網絡選擇DH+工業控制網，網路支持掛靠站點32 個，保證系統的可擴充性。

變頻器選擇具有遠程控制功能，含4～20 mA 輸入接口。工控機選用研華ADAM 系列模塊。ADAM 模塊主要采用ADAM-4000 系列以及ADAM-5000 系列兩種。

2.3 控制系統測試

本系統的程序設計選用西門子編程軟件STEP7。在STEP7 中用項目來管理自動化系統的軟件和硬件。創建項目，進行硬件組態及參數設置，硬件組態的任務是在STEP7 中生成與實際的硬件相同的系統，根據實際所選S7-300 的CPU、通信和模擬量輸入/輸出及數字量輸入/輸出模塊的具體型號在軟件中設置。硬件組態完成后則模擬設備連線，選擇上位機，本系統選MPI 協議為通信協議。最后則在主程序OB1 中完成程序編寫。

3 結語

本系統球磨機給礦量控制算法是從模糊控制的思想出發，根據球磨機電流的變化，總結出球磨機自動控制的模糊控制過程，通過PLC 的程序來實現，能很好地避免球磨機磨礦過程中易出現的“脹肚”問題。磨礦濃度和溢流濃度分別通過控制球磨機給礦水和螺旋分級機排礦水量的大小來實現，給礦水和排礦水由安裝在管道上的電動閥來控制。控制系統采用了西門子的S7-300 系列PLC來實現。檢測、執行儀表選型合理，使整個控制系統性價比較高。通過自動控制系統，改善了工人的勞動環境和勞動強度，大大提高了生產率。

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