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选矿厂磨机给矿自动控制系统设计研究 摘 要 :以给矿控制间路和负荷控制回路组成闭环串级控制系统，内环实现恒定给矿控制，串级实现负荷控制.较好地解决了给矿控制中给矿粒度不定，控制作用滞后等问题。并将PROFIBUS现场总线技术,PLC、组态软件等成功应用于选矿现场，有利干选矿厂综合自动化的进一步实现。 关 键 词 :球磨机;申级控制;现场总线;组态;PLC 球磨 机 给 矿量自动控制的过程是通过改变给矿变频电机的频率，使球磨机给矿量按设定值的要求变化，在给矿皮带上安装电子皮带秤检测给矿量，采用变频器调节给矿机的频率控制给矿量。然而，由于矿仓内的结矿现象造成了给矿量的波动，而给矿量的波动无法消除也无法预测。另外，按照设备的使用要求，在给矿机与电子皮带秤之间必须有一段距离，这也造成了控制作用的滞后。 1 工艺简介及问题 矿石 进 出 矿仓过程中，会发生自然偏析现象，从而导致矿石粒度的不均，使球磨机给矿粒度不定。当球磨机给矿粒度较大时，返砂量将增多，当装载量超过其负荷时，将发生“胀肚”现象，影响正常生产;反之，当粒度变细时，球磨机负荷量减轻，造成“空砸”。上述两种情况都将降低球磨机的效率，在生产过程 中是不允许的。另外，矿石可磨性的变化也会带来类似的问题。同时，还要考虑井下矿石和地表矿石在硬度上的差别，因此，对于这两种矿石应区别对待.传统上通过简单恒定给矿方式对于磨矿过程虽然有好处，但仍存在一些问题。针对上述情况，本文采用将PID调节器和采样调节器有机结合的磨机负荷给矿的控制策略，并将PROFIBUS现场总线、PLC、组态软件等技术应用于选矿现场，实现选矿生产过程的优化控制、优化运行和优化管理，从而提高了金属回收率、精矿品位，减少了资源消耗和操作人员，提高了设备运转率，有利于进一步实现选矿厂的综合自动化。 2 控制系统构成 控制 系 统 是由给矿控制回路和负荷控制回路组成的闭环串级控制系统。图1为给矿控制系统原理图。 图1 给矿控制系统原理图。 内环 实 现 恒定给矿控制，串级实现负荷控制。其中，给矿控制回路由电子皮带秤检测给矿量，通过变频调速器控制给矿机转速，调节原矿给矿量，在给矿量设定值不变的清况下进行恒定给矿调节;负荷控制回路根据电耳传感器检测到的球磨机负荷量变化情况调整给矿量的设定值，使球磨机处于较好的磨矿状态，提高球磨机磨矿效率，增加处理量，保证球磨机的稳定运行。采样调节器、变频器、给矿机和电子皮带秤构成串级系统中的副回路，以改善控制系统的动态性能、提高抗扰动能力;PID调节器、球磨机和检测环节(电耳传感器)构成主回路，保证主被控参数(给矿量)的动态特性和稳态精度。当主被控参数受到扰动发生变化时，作为主调节器的PID将及时修改副调节器(采样调节器)的给定值，由给矿量闭环及时调节给矿量，保证系统的稳定。 3 控制原理 本系 统 中 采用磨机负荷给矿，即串级控制，利用负荷检测仪(电耳传感器)对球磨机装载量进行测量，同时利用电子皮带秤对磨机的瞬时给矿量进行在线自动测量。PID调节器和采样调节器为常规控制算法。当磨机装载量在规定的范围内时.PID调节器将保持输出不变，并将此值作为给矿量的设定值，由采样调节器对给矿量实现闭环调节，使给矿量保持相对稳定。给矿量的调整是通过变频调速器改变给矿机转速来实现的，当磨机装载量超出规定范围时，PID调节器根据其变化情况，适当调节给矿量的设定值，由采样调节器按改变后的设定值对给矿量进行闭环调节，使磨机给矿量维持在新的量值上，从而使磨机装载量回到规定的范围内。这样既保证了磨机装载量处于最佳状态，又保证了给矿量的相对稳定，从而为下一道工序创造了更良好的条件。球磨机装载量的设定值及允许波动范围根据现场工况由工人设定。 根据 现 场 测试，系统从开始调节频率到电子皮带秤检测到矿量变化需1.0-1.5min,滞后时间较长，若采用常规的PID算法，对被控参数偏差的控制不能及时地实时反映出来，造成控制超调、甚至发生振荡。本系统采用采样控制方式，按偏差进行周期性断续控制，当调节输出一个值后，保持该值不变，直到滞后时间到达，控制作用才在被控变化中起作用，并根据偏差大小进行下一步的动作口在此控制过程中，控制周期T≥滞后时间t。同时，为实现无静差，使用P1算法;为减小超调量，缩短调整时间.采用积分分离对PI算法进行优化，使误差减小到一定范围时，积分项才起作用。 4 现场总线设计方案 该 系统 除 具有球磨机给矿自动控制功能外，还需要实时监控工艺流程，完成报表、统计、远程浏览等其它功能。根据以上控制系统的特点和要求，采用基于现场总线的监督控制与数据采集系统，网络结构如图2所示。选择西门子S7-300系列PLC (CPU315-2DP)作为主控制器(主站点).主站点之间通过CP342-5通讯处理模块与PROFIBUS现场总线