选矿厂矿石破碎S7-300PLC控制系统梯形图软件设计(2)

1 绪论

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1.1 选矿自动化系统简介

国内选矿自动化研究和应用起步较晚，与国外相比，技术水平明显落后，许多矿山企业由于钢铁的需求量巨大、利润丰厚而不注重成本效益，科技投入少，运营成本高，生产效率低，损耗浪费严重。

我国现代化建设的迅速发展，对精矿的需求及品质要求越来越高，给生产提出了更大、更高的要求，于是，先进的技术在工业中的应用已经成为现代工业发展的必然趋势，磨矿分级作业和自动控制在选矿工艺中日显重要，矿山企业也越来越重视自动化的建设，运用现代电子技术不断改造传统产业是社会发展的需要，也是市场竞争的必然结果。在市场经济条件下如何提高选矿厂的效益成为摆在选矿工作者面前的重要课题，因此选矿自动化控制系统设计技术的发展是当务之急。

选矿自动化技术是指：在选矿生产中，采用仪表、自动装置、电子计算机等技术和设备，对选矿生产设备状态和选矿生产流程状况实行监测、模拟、控制，并对生产进行管理的 技术。且选矿生产的特点是生产具有连续性,各设备间联系紧密;原矿的物质组成复杂，性质多变，而且含腐蚀性及对人体有害物质;设备类型多、能耗大;生产车间潮湿、多尘，震动大[1]。

本次设计就是在这一前提下进行的。其中采用了德国西门子公司的PLC和WinCC组态软件,使得实际工作更加方便；同时，可节省大量的人力、物力资源,是今后几十年选矿厂技术改进的主要方向。为此，通过对破碎、磨矿工艺的分析和工艺要求，引进先进的工业控制机和PLC组成集中制系统，完成调节器难以实现的计算过程，保证控制系统的可靠性和长期稳定性，稳定生产过程。不管是对于生产流程和工艺设备已基本成型的老选厂，还是正在准备投入运行的新选厂，实现选矿生产过程自动化控制技术，可以挖掘设备的生产潜力，节约劳动力，大大提高劳动生产率，提高选矿回收率和精矿品位，改善劳动条件，降低药剂和电能的消耗，使选矿生产更加经济合理。

选矿生产的主要工艺过程为破碎、磨矿、分级、选别、浓缩脱水、过滤、精矿输送等工序。下面对各工序的控制目的和控制策略做个简要的介绍。

1.2选矿自动化的过程简述

1.2.1破碎过程自动化

破碎工序是选矿厂的第一道工序，该工序能否稳定正常的工作直接影响后续作业情况。破碎自动化系统，通过对油温、油位的检测实施对破碎机安全工作状

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态的分析和报警；通过对破碎机工作电流 和给矿量的检测和分析实施破碎机优化给矿的控制；通过对料仓料位的检测和各破碎机能力的分析实施自动布料和破碎机工作的优化平衡；最终使整个系统安全、稳定、高效的运行。

运用该系统后将大大的节约电能、降低油耗、提高破碎机工作效率、减少岗位人员配置、提高设备的安全可靠性、减少设备维修的费用、通过人性化的组态界面使操作起来简单方便，便于管理。

1.2.2磨矿过程自动化

磨矿分级过程的自动控制是一个比较复杂的控制过程，我们通过对各加水点加水量的控制、一段球磨机磨矿浓度控制、分级机溢流浓度控制、旋流器给矿浓度控制、旋流器给矿泵池液位与旋流器给矿压力的协调控制及旋流器给矿压力的自寻优控制等技术，使矿浆的粒度达到工艺要求的指标，并在保证粒度的前提下，实现磨机处理量的最佳化。

对于磨矿过程的关键工艺参数，我们利用先进的控制技术，结合企业多年的生产情况和优秀操作工所积累的丰富经验，开发出专家控制系统，该系统优化了磨矿分级的自动控制，使磨矿分级过程的自动化控制更加的智能。

磨矿分级自动控制系统有降低电能、钢球的损耗，提高金属的回收率，提高磨机的处理量，提高分级溢流粒度的合格率，降低工人的劳动强度等特点，是选矿综合自动化控制系统中非常重要的子系统。

1.2.3磁选过程的自动控制

磁选是整个选矿生产过程的关键环节之一，磁选效果的好坏直接影响金属回

收率和精矿品位。根据现场的实际情况，我们通过控制脱水槽的界面起到提质降尾的作用，减少金属流失；同时通过对强磁选机的控制，提高金属回收率和精矿品位。而对于弱磁选环节则要通过控制磨矿分级系统来保证精矿品位和回收率。

1.2.4浓缩过程自动控制系统

浓缩成一定浓度的合格矿浆，并输送给下一道工序，同时防止溢流水跑浑这是我们的控制目的。浓缩过程的输入与输出之间具有强耦合、强非线性；其中一个输入的变化都会引起两个输出的改变，每个输出又都与两个输入相关。我们通过智能解耦控制技术以底流浓度和大井界面高度为目标值对底流泵转速和絮凝剂添加量进行控制，使得大井界面维持一定的高度，同时使输送到下一工序的矿浆稳定在合格的范围内。

1.2.5精矿传送控制系统

通过对精矿输送皮带进行连锁控制，实现上料自动化，可以实现减员的目的。

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以上是选矿过程各个工序的自动控制概要性方案，将各个工序的控制系统通过计算机网络连接到一起，通过上层软件的综合智能管理，那么就形成了选矿过程综合自动化控制系统。本次设计我们主要以破碎阶段控制系统为主要内容。

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2 可编程控制器的介绍

2.1可编程控制器的概述

2.1.1可编程控制器的发展史

可编程控制器的发展史让我们追溯到20世纪的六十年代末，认识一下可编程控制器的发展史吧。在可编程控制器出现以前，继电器控制在工业控制领域占主导地位，由此构成的控制系统都是按预先设定好的时间或条件顺序地工作，若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线，因此，其通用性和灵活性较差。20世纪的六十年代，计算机技术开始应用于工业控制领域，由于价格高、输入输出电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广。

1968年，美国最大的汽车制造商一通用汽车公司(GM)为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠，功能更齐全，响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引起了开发热潮。主要内容是：(1)编程方便，可现场修改程序：(2)维修方便，采用插件式结构：(3)可靠性高于继电器控制装置：(4)体积小于继电器控制盘：(5)数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制盘竞争；(7)输入可为市电；(8)输出可为市电，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器等；(9)扩展时原系统改变最少；(10)用户存储器大于4kB。这些条件实际上提出将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想

[2]

。

1969年，美国数字设备公司(DEC公司)研制出了第一台可编程控制器PDP一

14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。可编程控制器自问世以来，发展极为迅速[2]。

1971年，日本开始生产可编程控制器。

1973年，欧洲开始生产可编程控制器。到现在，世界各国的一些著名的电气工厂几乎都在生产可编程控制器装置。可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。

2.1.2可编程控制器的特点

可编程控制器具有如下优点：

1、可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了

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