秦智勇

摘要：就国内破碎过程控制现状而言，对破碎过程料位的控制大部分都是凭借人工经验去判断，或者采用的是传统的控制方法去控制料位，并不能达到理想的控制效果。在破碎过程控制系统中采用先进的控制方法有利于节约能源、降低人工成本和生产原料成本、提高生产质量、延长机械设备的使用寿命和保护生产安全。本文主要分析探讨了选矿破碎过程料位控制系统，以供参阅。

关键词：选矿；破碎；料位控制；系统

选矿工艺在冶金工业中占有十分重要的地位，破碎过程作为选矿工艺中的首要环节，其控制技术的研究始终广受关注。为了保证选矿破碎过程的稳定，破碎机机腔料位参数的控制是该工艺的关键，连续稳定生产要求机腔料位应控制在左右。面向复杂的选矿破碎过程参数进行优化控制，自适应时变的选矿破碎过程特性，是选矿破碎过程控制技术的核心所在。

1选矿破碎过程料位控制系统硬件结构

鉴于自动化系统的控制核心在于现场控制级，需结合选矿破碎过程控制过程的工艺要求及生产现场状况。考虑系统开发及实际的现场控制要求，鉴于西门子的PLC内置的集成功能丰富、可靠性高、操作方便快捷、通讯能力强大，所以SIEMENS57-300PLC成为了选矿破碎过程料位控制系统的控制器首选。由于破碎过程控制系统设备庞大，生产线铺的较长，而57-300PLC具有远程通讯功能，有着以太网、profibus，RS-485等多种通讯方式，满足大部分的通讯要求，便于设计集散的分布式控制系统。分布式集散控制系统得益于57-300PLC模块的强大功能，其远程监控能使管理者不用亲临现场即能掌控生产现场的各种生产运转，更有利于企业的全局规划和部署。整个控制系统的监控层经交换机、光纤环网进入控制层Ethernet。控制层则通过Profibus现场总线与现场执行层互换信息。监控层功能是对料位的高度值进行设定，以及系统中的给料机、皮带机、破碎机等的运行状态和各项生产参数进行监控，并完成采集信号的存储、处理和分析，利用屏幕画面，随时了解掌握现场的运行状况，画面中的各类参数具有实时性，还可对运行过程进行干预控制。控制层通过PLC的I/O可以接受现场传感器实时传来的检测信号，如给料机给料量，皮带机的传输量，料位的高低值等。接收的现场数据传送给上位机监控层，并与设定值比较，经由控制算法运算，作出准确的判断修改，再由PLC的I/O发送控制命令信号。现场层主要是执行机构和传感器等现场设备的数据采集。其中料位仪从破碎机料仓采集到料位信号，经料位仪传感器转换成4-20mA的DC电流信号，再无线传输给PLC主控制器，控制器根据采集到的料位信号通过控制算法计算得控制量的输出值，然后输出指令调节给料机的给矿流量输入，使破碎机机腔料位跟随设定料位曲线。本系统采用西门子的57-300系列PLC作为主控制器，再根据现场的实际布局情况，选择了两块远程I/O模块。实现破碎机料位控制指令和现场状态指挥等，CPU与远程I/O之间的接口通讯是采用PROFIBUS-DP来实现的，通过PLC控制器，可以完成对给料、料位等参数的控制。

2选矿破碎过程料位控制系统软件设计

2.1软件开发平台

对于不仅工艺要求高，而且技术复杂的选矿破碎生产控制系统而言，有一个优秀的软件开发环境至关重要。（1）下位机PLC控制程序开发平台一STEP7。STEP7可在个人计算机上提供57-300/400系列PLC的编程环境。有梯形图、语句表、功能块图三种程序编辑器供用户选择，可以实现程序的输入、编辑、测试、诊断和检索功能，也可以在线作系统监控及故障的检测。能够方便的上载和下载程序。（2）上位机组态监控软件开发平台一组态王。在工程应用实际中常采用计算机监控系统作为监控，其开发平台常用的有inTouch、Wincc、组态王和MCGS等。组态王是一款受众广泛的工控组态软件，吸收了国内外同类产品的优点，不断对其功能进行改进和完善，使其功能更加强大。组态王的配置界面相当丰富且简捷易用，还具有动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、工程报表、数据与曲线等诸多的强大功能。（3）数据库管理系统一KingHistorian数据库。组态王自带的KingHistorian数据库能自动完成对实时数据的报警和存盘处理，还可以根据需要把相关信息以事件的方式发送给系统的其他部分，以触发其他相关的事件，有利于实时处理，提高系统运行效率。

2.2系統软件功能与流程

选矿破碎过程控制系统软件可以实现对生产数据的采集，调节料位的设定值，显示破碎机料位、给料量的实时曲线和历史曲线，打印出报表及查询报警记录，还可对选矿破碎过程进行干预控制。选矿破碎过程控制系统的软件功能以下四部分组成：（1）系统安全监控：破碎机料位值过高或过低的报警条件的设定，当检测到破碎机料位值超出了所设的300mm范围时，系统会及时的发出警报提醒。为了能够更好的保护系统安全，系统给与了各个操作员高低不等的操作权限。（2）智能监控：对选矿破碎过程控制系统重要参数的检测，比如破碎机及给料机等设备运行情况、破碎机料位、给料机和皮带机给料量等，由检测到的参数及设定参数的变化值来调控系统参数。（3）参数调节：主要调控选矿破碎过程控制系统的各个监测参数，如料位信息，为求参数满足工艺要求，亦可以对参数手动或自动地修改。（4）数据管理：记录并保存破碎机料位、给料机给料量等生产信息和事件，便于以后的查阅。选矿破碎过程控制系统启动主程序后，首先初始化给料量、料位值等一系列参数，接下来启动破碎过程控制主监控界面、破碎过程工艺流程界面、安全报警界面以及数据信息报表打印界面和给料量及料位值的实时曲线界面等监控系统。当启动给料机、破碎机、皮带机等设备的信号被接收到时，设备启动子程序开始运行并启动所要求设备。在破碎车间的所有设备运行正常后，再调用破碎过程控制系统料位控制子程序对破碎机机腔料位进行控制。当设备故障发出故障信号时，马上读取故障状态字并报警及显示报警信息，管理者或者操作人员可以对故障进行处理，有的故障处理可以在监控系统上完成，有的则必须到生产现场去排除故障。当有停止信号被接收到时，则依次停止各个生产设备。

参考文献：

[1]胡纯.选矿破碎过程料位控制系统研究[D].中南大学.2014.

[2]刘海军.选矿自动控制系统的研究与应用[D].内蒙古科技大学.2017.

[3]王宣宇.破碎给矿控制系统实现关键技术分析[J].煤炭技术.2011（16）.

（作者单位：满矿集团有限公司）