ADVANTECH宝钢集团梅山矿业公司选矿厂山东片自动化项目磨矿系统改造方案 |
任务：
磨矿分级是选矿生产过程中的关键环节，控制好磨矿过程，对于节能降耗、提高最终产品的质量和产量意义重大。磨矿过程控制的目标是：通过调节给矿量和给水量，使二次分级的溢流粒度和浓度满足工艺要求，同时使磨机的台时产量达到最大。磨矿分级系统是一个带纯时延的时变多变量系统，要对它实行有效控制难度较大。
因此，为高质量地实现磨矿过程的自动控制，关键解决如下几个问题：
1. 实现出磨粒度的在线检测
2. 给水调节系统的可靠运行
3. 切实可行的先进控制方案
解决方案及系统架构：
一． 磨矿控制方案概述：
磨矿过程自动控制的目标为：
1. 出磨粒度均匀，粒度和浓度满足工艺要求；
2. 在粒度和浓度满足工艺要求的前提下，使磨机的台时产量最高（能耗量低）。
二． 磨矿控制内容：
1. 一次球磨给矿量自动控制
给矿量控制的目标是通过改变给矿变频电机的频率，使矿石入磨台时量按设定值的要求变化。主要内容有：
a. 给矿量检测（已有电子皮带秤）；
b. 一次磨机电耳检测，避免“胀肚”；
c. 矿仓料位检测与上、下限报警提示，根据主厂房矿仓料位情况，自动控制给矿机切换。原则是有料轮流工作，无料自动切换并报警提示。
d. 给料变频电机的频率控制；
给矿量设定值随粒度和浓度控制效果而变化，由磨矿优化算法得出。
2. 一次磨机浓度控制
3. 二次磨机浓度控制
4. 二次分级浓度及粒度控制
5. 磨机状态监控及保护
主要内容有：
a. 供油压力监测
b. 大瓦温度监测
c. 磨机负荷监测
d. 系统连锁保护
对球磨机同步电机功率因数自动补偿控制留有接口。
6. 自动加球
根据磨机给料情况自动控制加球数量和频率。
三． 系统硬件设计：
磨矿自动控制系统具有如下特点：
（1） 模拟量为主导，阀门、流量计、电子秤和电耳等均为模拟量。
（2） 控制算法复杂，为达到良好的控制效果，必须对系统进行建模，并采用先进控制方法，这将导致算法的复杂性加大。
（3） 站点多。根据低配室及信号采集点的实际布局，需设5个站点，因此对系统联网的方便性和可靠性提出了更高的要求。
基于上述原因，本系统采用基于研华ADAM系列模块的集散控制方案。
研华ADAM系列模块是一种内置微处理器、传感器的智能化设备。它通过RS-485通讯协议发送或接收ASCII码格式的命令，因此可实现复杂算法编程。ADAM模块主要采用ADAM-4000系列和ADAM-5000系列两种。ADAM-4000系列是一个体积小巧的数据采集控制家族，适用于数据采集点分布不太集中的场合。ADAM-5511系列通过多通道I/O模块来实现控制和数据采集，实际上是基于PC的可独立完成数据采集和控制的可编程控制器，适用于数据点比较集中的场合。
研华ADAM系列模块具有以下特点：
＊ 安装极为方便
由于采用了RS-485协议和使用了ADAM-4000系列的远程I/O模块，只要一根双绞线就可以实现现场I/O信号和ADAM-5511之间的连接，这不仅大大减小了接线工作量，也使整个系统更为简捷可靠。
＊ 适用于复杂的过程控制
ADAM-5511内置80188CPU和ROMDOS，因此可运行C和C++等高级语言编译的应用程序，从而可以实现复杂算法的编程，并通过ADAM-5511实现复杂的过程控制算法。ADAM-5511还为算法的调试提供了手段。
＊ 配置灵活
有模拟量输入输出、数字量输入输出、计数器等不同功能模块可供选用，可直接连接多种类型的传感器，适用于测量温度、压力、流量、电压、电流以及多种类型的数字信号；信号类型（电流、电压）及输入、输出范围有多种选择；参数可编程设定；通过ADAM系列网络中继器，不仅可以测量更远距离的信号，还可以扩展网络节点的数量；ADAM-4000和5000系列还为用户提供软件包，从而支持了ADAM模块与FIX、INTOUCH、GENIE等组态软件的通讯。
＊ 较高的可靠性和通信能力
有较宽的供电电源范围（10-30VDC）；模块的输入输出全部为隔离保护方式，具有较高的抗干扰能力；内建看门狗定时电路，在系统死机时能恢复处理器，上位机离线或掉电，都不会影响ADAM-5511的正常数据采集和控制；采用RS-485串行通信协议，具有较高的传输速率（1200BPS-38.4KBPS），传输距离可达1200米；一根双绞线即可实现多点通信，可实现控制程序的在线下载，在使用多个ADAM-5511时，下载程序不会影响其余ADAM模块的正常运行。
四． 站点安排
磨矿自动控制拟采用集散控制系统方案。选用台湾研华（ADVANTECH）公司的ADAM-5511系列PLC作为控制器，每个系统设1个站点，共设5个站点，分别用于1-5系列中一、二次球磨的负荷、粒度等的控制。站点位置安排在130DPS的控制柜内。每系列站点通过RS485网络与远程I/O（安装在操作箱和两台机旁柜内）模块相连，实现数据关系和联锁控制。
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