隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，礦山設(shè)備的控制系統(tǒng)逐漸走向自動(dòng)化方向發(fā)展，本文主要介紹某選廠磨礦分級作業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用。

一、磨礦分級作業(yè)控制內(nèi)容

磨礦作業(yè)是選礦生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，磨礦作業(yè)能耗約占整個(gè)選礦過程總能耗的一半左右，而且是影響經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，它直接制約著選礦產(chǎn)品質(zhì)量和選礦回收率。磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量(粒度特性、單體解離度、濃度等)，對選礦的后續(xù)作業(yè)有很大的影響，因此在選礦中居于十分重要的地位。磨礦控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，具有隨機(jī)干擾因素多、過程機(jī)理復(fù)雜、非線性、大滯后、慣性大、各環(huán)節(jié)變量相互耦合作用大、參數(shù)的時(shí)變性和難以建立 的數(shù)學(xué)模型等復(fù)雜特性等特點(diǎn)。磨礦作業(yè)的給礦量、磨礦濃度、磨機(jī)負(fù)荷量、料球比、溢流濃度及細(xì)度等參數(shù)，對磨礦作業(yè)效率、產(chǎn)品合格率等有著直接的影響。磨礦控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，具有隨機(jī)干擾因素多、過程機(jī)理復(fù)雜、非線性、大滯后、慣性大、各環(huán)節(jié)變量相互耦合作用大、參數(shù)的時(shí)變性和難以建立 的數(shù)學(xué)模型等復(fù)雜特性等特點(diǎn)。因此實(shí)現(xiàn)磨礦作業(yè)的優(yōu)化控制需要從檢測手段、數(shù)據(jù)分析處理方法、控制技術(shù)等方面進(jìn)行的開發(fā)?，F(xiàn)場主要測控內(nèi)容包括：

（1）給礦量的檢測和控制。在兩條給礦皮帶上各設(shè)一臺(tái)電子皮帶秤，用于檢測球磨機(jī)的給礦量和累計(jì)量。

（2）通過控制給礦機(jī)的振動(dòng)量來調(diào)節(jié)給礦量。原有給礦機(jī)為技術(shù)較為落后電磁振動(dòng)給料機(jī)，礦量調(diào)節(jié)范圍十分有限，將振動(dòng)給料機(jī)給礦機(jī)改為電機(jī)偏振式給礦機(jī)，并將原來的人工控制改為由變頻器控制。

（3）通過采集的數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)定給礦水量。

（4）球磨機(jī)筒體內(nèi)部的裝載量通過球磨機(jī)的電機(jī)電流量及球磨機(jī)筒體發(fā)出的噪音量，進(jìn)行聯(lián)合檢測，根據(jù)兩個(gè)變量的大小及變化情況 判斷球磨機(jī)的負(fù)荷量以及鋼球量情況，并根據(jù)負(fù)荷量合理控制給礦量，確保球磨機(jī)在較好狀態(tài)下運(yùn)行。

（5）由于該選礦廠的磨礦分級作業(yè)為一段閉路磨礦，沒有中礦返回再磨，可通過數(shù)據(jù)推理，設(shè)定分級溢流濃度的相關(guān)參數(shù)。

（6）給水量由電磁流量計(jì)檢測，通過電動(dòng)閥來控制。

二、現(xiàn)場測控點(diǎn)設(shè)計(jì)及硬件配置

磨礦分級作業(yè)工藝流程通過電子皮帶秤檢測磨礦給料量，變頻器控制給礦機(jī)給礦量，電磁流量計(jì)檢測水流量，電動(dòng)閥控制水流量，電流變送器來檢測電機(jī)電流，音頻檢測儀檢測球磨機(jī)噪音，溫度傳感器檢測磨機(jī)軸承溫度。用西門子S7-315PLC作磨浮系統(tǒng)控制主機(jī)，控制系統(tǒng)監(jiān)控管理，通過CP5611使PLC與計(jì)算機(jī)通訊。磨機(jī)控制優(yōu)化的關(guān)鍵是磨機(jī)負(fù)荷的檢測，球磨機(jī)筒體內(nèi)部的裝載量通過球磨機(jī)的電機(jī)電流量及球磨機(jī)筒體發(fā)出的噪音量聯(lián)合進(jìn)行檢測。電流有單峰值特性，會(huì)隨磨機(jī)負(fù)荷變化，但易受電網(wǎng)電壓和分級機(jī)返砂的影響。現(xiàn)場噪音有磨機(jī)筒體噪音和其他干擾噪音(如電動(dòng)機(jī)噪音，齒輪噪音等)。在實(shí)際工程中一方面要檢測電網(wǎng)電壓變化和分級機(jī)電流排除這方面的影響，另一方面將磨機(jī)筒體噪音和干擾噪音區(qū)分開來，提取出磨機(jī)筒體噪音信號。根據(jù)磨機(jī)電流和磨機(jī)筒體噪音兩個(gè)變量的大小及變化情況 判斷球磨機(jī)的負(fù)荷量以及鋼球量情況，通過模糊數(shù)學(xué)方法來計(jì)算出磨機(jī)負(fù)荷量，并根據(jù)負(fù)荷量合理控制給礦量，使球磨機(jī)的工作狀態(tài)優(yōu)。

三、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

磨礦控制系統(tǒng)設(shè)一臺(tái)PLC，分別對1#、2#磨礦系統(tǒng)進(jìn)行控制。在控制室采用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，計(jì)算機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)連接功能，可以在遠(yuǎn)程對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，為了減少遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)對監(jiān)控主機(jī)的影響，允許5臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)訪問監(jiān)控畫面。

四、控制系統(tǒng)監(jiān)控管理

一個(gè)優(yōu)秀的控制系統(tǒng)不僅有完善的控制功能，也必須有完善的管理功能。操作人員不僅能夠通過監(jiān)控界面方便地進(jìn)行控制操作，例如進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定、控制方式的選擇等，也能夠通過畫面了解控制系統(tǒng)的當(dāng)前及過去運(yùn)行情況，如參數(shù)的數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史運(yùn)行狀態(tài)等。

五、應(yīng)用情況

2011年11月該選廠通過以上要求對控制系統(tǒng)開始實(shí)施，2012年5月投入正常生產(chǎn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了磨礦分級作業(yè)生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化，全套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，原來經(jīng)常出現(xiàn)的磨機(jī)“脹肚”等現(xiàn)象基本消除，原礦處理量由原來的19t/h提高到23t/h左右，原系統(tǒng)溢流濃度和磨礦細(xì)度波動(dòng)頻繁，幅度達(dá)9%，現(xiàn)可以穩(wěn)定在2%以內(nèi)，回收率由原來80%提高到82%。生產(chǎn)報(bào)表由每天人工填表改為系統(tǒng)自動(dòng)生成，班組人員配置由原來8人減為4人。管理人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場的生產(chǎn)過程，并通過信息化管理將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場控制參數(shù)。生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

綜上，磨礦分級作業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制能夠有效提高其生活生產(chǎn)能力，同時(shí)降低其故障維修率，是以后礦山設(shè)備的必然趨向。