基于PLC和變頻器的選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳經(jīng)艷

摘要：針對目前重選金屬選礦的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，提出了基于PLC和變頻器的選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先分析了選礦毛毯機(jī)的工作原理和選礦機(jī)的控制要求，完成了對基于PLC和變頻器的選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)對選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)和PLC控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并最后給出了測試過程中的控制效果。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0012-02

1 引言

在現(xiàn)代工業(yè)中，選礦是一個(gè)比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程[1]，尤其是選取各種稀有金屬礦。由于礦山原料在生產(chǎn)的過中，往往伴隨著多種不同類的礦產(chǎn)原料，而且礦產(chǎn)原料的含量一般都很低，所以選取比較困難。如果選取不當(dāng)，不但會(huì)造成浪費(fèi)，也會(huì)對環(huán)境造成很大污染。傳統(tǒng)選料過程中對礦山選料機(jī)械裝置的調(diào)整和控制往往是采用人工的方式進(jìn)行控制，這種控制方式所得到的控制精度取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，容易導(dǎo)致礦山選料系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，同時(shí)依靠人工的控制方式工作效率很低[2] 。為了更好地提高礦山選料工作的效率，提高系統(tǒng)工作過程的自動(dòng)化，文中提出了一種基于 PLC 和變頻器控制的礦山選料控制系統(tǒng)。PLC 是一種工業(yè)用計(jì)算機(jī)，由于PLC 的靈活和強(qiáng)大的可編程特性，使得 PLC 技術(shù)現(xiàn)在被應(yīng)用于多種工業(yè)控制領(lǐng)域中。

2 選礦毛毯機(jī)的工作原理

選礦毛毯機(jī)主要用于選礦場和尾沙排放超標(biāo)的廢棄尾礦的再度提取利用，還可以用于磁鐵礦、磁黃鐵礦和燒烤后的赤鐵礦、褐鐵礦等礦里面的鎢、錫、銅等稀有金屬的回收。選礦毛毯機(jī)工作表面采用特制耐磨耐腐蝕易附毛毯，當(dāng)?shù)V料流過毛毯時(shí)，便將稀有金屬礦粘附在毛毯上，然后再用高壓水將稀有金屬礦從毛毯中沖洗出來。這種選礦機(jī)占地面積小，但工作面積大，處理能力因此也很大，回收效率高。是一種比較獨(dú)特先進(jìn)的重力選礦設(shè)備，是新型高效節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。原來的選礦毛毯機(jī)高壓沖水是通過人工沖水，這種人工沖水方式存在工作效率低，沖洗不干凈，工作環(huán)境差等缺點(diǎn)。

新型的選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)是將機(jī)座置于毛毯溝溝壁上的一對線性導(dǎo)軌上，機(jī)座在軌道上上下走動(dòng)，安裝在機(jī)座上的水槍會(huì)自動(dòng)動(dòng)噴水，完全模仿人工沖水。進(jìn)水閘門和出水閘門也會(huì)配合水槍輪流打開或關(guān)閉。

3 選礦毛毯機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

一般選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)主要包括以下部分組成：

（1）主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制和噴頭的噴水控制。主要是完成噴水頭的位置控制，通過移動(dòng)噴水頭的控制實(shí)現(xiàn)對粘附在毛毯上的稀有金屬礦進(jìn)行沖洗。為了提高工作效率，噴水頭在返回時(shí)移動(dòng)的速度應(yīng)該比工作時(shí)移動(dòng)的速度快，即要實(shí)現(xiàn)一個(gè)快退功能。由于尾礦的含量不一樣，因此也要求噴水頭工作時(shí)移動(dòng)的速度要能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以這個(gè)部分選用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)控制。目前交流變頻器調(diào)速已廣泛應(yīng)用到許多領(lǐng)域，而PLC 可以實(shí)現(xiàn)輸入、輸出信號的數(shù)字化，利用編程能實(shí)現(xiàn)多種功能[3]。在本系統(tǒng)中用PLC實(shí)現(xiàn)變頻器對電機(jī)的啟/停和正/反轉(zhuǎn)控制，用外部的電位器和變頻器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速控制。

（2）沖料控制。這個(gè)部分主要由PLC控制各種氣動(dòng)電磁閥。為了使尾礦中的稀有金屬礦粘附到毛毯上，需要將尾礦和水的混合物流過毛毯，毛毯上粘附一定的稀有金屬礦后，要關(guān)閉閥門，再由噴水頭來沖洗。

（3）收礦控制。噴水頭在沖洗毛毯時(shí)，要收集沖洗出來的稀有金屬，這個(gè)部分也是由由PLC控制各種氣動(dòng)電磁閥控制實(shí)現(xiàn)。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件是該選礦毛毯機(jī)的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，根據(jù)選礦毛毯機(jī)的工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、接觸器、電動(dòng)機(jī)、中間繼電器和氣動(dòng)控制系統(tǒng)組成。采用的控制器型號是 FX2N-48MR的可編程邏輯器件，同時(shí)也可以根據(jù)生產(chǎn)條件，選用其他品牌或型號的PLC替換。變頻器選用的普傳公司小功率變頻器。設(shè)定變頻器的參數(shù)是外部端子啟動(dòng)控制模式和模擬量控制頻率的相關(guān)參數(shù)，頻率根據(jù)現(xiàn)場原礦料的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為了提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的時(shí)候，PLC的輸出直接控制的是中間繼電器線圈，通過中間繼電器的觸點(diǎn)再來控制變頻器、電動(dòng)機(jī)和氣動(dòng)換向閥的電磁鐵。系統(tǒng)控制的三相異步電動(dòng)機(jī)主要有兩臺，一臺是水泵電機(jī)，因功率不大，采用的是電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)控制方式，另一臺三相異步電動(dòng)機(jī)是控制選礦毛毯機(jī)的機(jī)座上下運(yùn)行，需要進(jìn)行三相異步電機(jī)的調(diào)速，所以采用變頻器控制方式。PLC的I/O分配表如表1所示，電動(dòng)機(jī)的主電路設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC 控制軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)選礦毛毯機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分， 根據(jù)選礦毛毯機(jī)的控制和工藝要求，設(shè)計(jì)的第一槽的工作流程如圖2所示，因?yàn)槊坎鄹鞑考?dòng)作是一樣的，因此在設(shè)計(jì)程序時(shí)只要設(shè)計(jì)出一槽，其它的按槽號進(jìn)行依次循環(huán)運(yùn)行即可。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)已經(jīng)正式用于多個(gè)選礦廠，如圖3所示為其中一選礦廠的使用現(xiàn)場。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，基于PLC和變頻器的選礦毛毯機(jī)提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和速度， 減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力資源，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉玉瓊.基于PLC的礦山選料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2014（1）：61-63.

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[3]馬騰煒，周江偉.基于PLC和變頻器的的抓斗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2015（10）：60-63.