概述選礦全流程自動(dòng)化控制信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

任建國(guó)

（新疆亞克斯資源開(kāi)發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

概述選礦全流程自動(dòng)化控制信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

任建國(guó)

（新疆亞克斯資源開(kāi)發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

以新疆亞克斯資源開(kāi)發(fā)股份有限公司黃山銅鎳礦4 000 t/d選礦廠全流程自動(dòng)控制信息處理系統(tǒng)為例，闡述了當(dāng)今選礦自動(dòng)化控制信息處理系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。

全流程自動(dòng)控制信息處理系統(tǒng) SCADA 效率分析系統(tǒng) 模糊控制 磨音頻檢測(cè)

新疆亞克斯資源開(kāi)發(fā)股份有限公司在新疆哈密市小黃山西建設(shè)的4 000 t/d選礦廠，從設(shè)備選型、監(jiān)控軟硬件的選購(gòu)、工藝控制、以及整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想都是嚴(yán)格按照《選礦全流程自動(dòng)控制信息處理系統(tǒng)》的框架來(lái)實(shí)施的。當(dāng)前《選礦全流程自動(dòng)控制信息處理系統(tǒng)》主要包括“自動(dòng)化控制系統(tǒng)”、“綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”、“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”與“大屏幕顯示系統(tǒng)”。

1 自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容

1.1 DCS控制系統(tǒng)

公司4 000 t/d選礦廠DCS系統(tǒng)設(shè)置1套冗余控制系統(tǒng)（控制器采用西門(mén)子公司的S7-417-4-2H控制系統(tǒng)，由2套控制器組成，現(xiàn)場(chǎng)I/O采用分布式I/O），以及與其它系統(tǒng)的通訊。中央控制室主要設(shè)置冗余SCADA服務(wù)器（共2臺(tái)）、工程師站（1臺(tái)計(jì)算機(jī)）、操作員站（4臺(tái)計(jì)算機(jī)）、以太網(wǎng)交換機(jī)和打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的模擬顯示、操作指令下達(dá)、報(bào)警顯示、歷史記錄、報(bào)表分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、WEB發(fā)布等功能。

1.2 破碎篩分控制系統(tǒng)

選礦破碎工藝流程采用常規(guī)二段二閉路碎礦流程，從采場(chǎng)放礦倉(cāng)開(kāi)始，包含圓振篩、中細(xì)碎、粉礦倉(cāng)等，到No.6號(hào)皮帶為止。控制如下：

1.2.1 破碎篩分過(guò)程順序控制

通過(guò)碎礦工藝過(guò)程中各主要輸送皮帶、設(shè)備間的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的逆序啟動(dòng)、順序停車(chē)，并可現(xiàn)場(chǎng)人工啟停車(chē)。

1.2.2 破碎篩分過(guò)程安全控制

（1）礦倉(cāng)料位檢測(cè)、顯示及報(bào)警

對(duì)中碎礦倉(cāng)、細(xì)碎礦倉(cāng)、粉礦倉(cāng)的料位進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)送至控制室PLC系統(tǒng)集中顯示。當(dāng)料位達(dá)到上限或下限時(shí)，系統(tǒng)在中央控制室及時(shí)報(bào)警。

上傳中碎礦倉(cāng)、細(xì)碎礦倉(cāng)料位信號(hào)給采場(chǎng)放礦倉(cāng)振動(dòng)放礦機(jī)，作為變頻調(diào)節(jié)參數(shù)之一。達(dá)上限時(shí)，自動(dòng)停放礦倉(cāng)振動(dòng)放礦機(jī)。

上傳中碎礦倉(cāng)、細(xì)碎礦倉(cāng)料位信號(hào)給3機(jī)（中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)、篩分機(jī)）效率分析系統(tǒng)，離線(xiàn)停機(jī)調(diào)整3機(jī)負(fù)荷分配量（排礦口、篩孔尺寸）上傳中碎礦倉(cāng)、細(xì)碎礦倉(cāng)料位信號(hào)給中碎、細(xì)碎帶式給料機(jī)自動(dòng)變頻，當(dāng)料位低于空倉(cāng)下限時(shí)，自動(dòng)停止給料（中碎機(jī)空轉(zhuǎn)），恢復(fù)到料倉(cāng)允許出料位時(shí)，重啟給料。

同時(shí)記錄中碎、細(xì)碎倉(cāng)下給料機(jī)給料累計(jì)時(shí)間，并對(duì)比，反饋給破碎3機(jī)效率分析系統(tǒng)，作為分析參數(shù)之一。

要求每一條皮帶都安裝拉繩開(kāi)關(guān)。在皮帶邊工作、巡檢中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及安全隱患時(shí)能立即停機(jī)。

（2）破碎機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)控

顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)設(shè)備的保護(hù)由其自身自帶的PLC控制系統(tǒng)完成。顎式破碎機(jī)設(shè)備參數(shù)信號(hào)可以經(jīng)過(guò)硬接線(xiàn)方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)，圓錐破碎機(jī)設(shè)備參數(shù)信號(hào)可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)（破碎機(jī)設(shè)備自帶通信接口及配套軟件）。DCS系統(tǒng)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)情況，綜合判斷，在中央控制室及時(shí)報(bào)警，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的顯示和控制。

（3）金屬檢測(cè)與除鐵

在1#、2#、3#皮帶上安裝金屬探測(cè)儀與除鐵器，當(dāng)探測(cè)到皮帶上有金屬塊時(shí)可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警和連鎖停皮帶，預(yù)防破碎給礦中的金屬物對(duì)破碎腔的損壞。

（4）皮帶運(yùn)輸機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)

通過(guò)對(duì)破碎工藝過(guò)程中1#～6#膠帶機(jī)跑偏、電機(jī)與減速機(jī)油溫，1#～3#膠帶機(jī)與中碎帶式給料機(jī)撕裂的異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)皮帶狀態(tài)的保護(hù)報(bào)警等功能。

（5）設(shè)備電機(jī)的過(guò)流監(jiān)視

1 #～6#膠帶機(jī)、中細(xì)碎帶式給料機(jī)、中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)、圓振篩、篩分除塵器、中細(xì)碎除塵器電機(jī)電流檢測(cè)。對(duì)設(shè)備電機(jī)的過(guò)流，將作相關(guān)處理和發(fā)出報(bào)警，防止電機(jī)因過(guò)流而燒壞。

1.2.3 破碎篩分過(guò)程自動(dòng)控制

破碎生產(chǎn)的過(guò)程控制主要實(shí)現(xiàn)3機(jī)效率分析、控制，以及關(guān)鍵礦量檢測(cè)與計(jì)量。

（1）粗碎機(jī)的給礦控制。PID調(diào)節(jié)指令來(lái)自1#皮帶機(jī)電子秤、圓振動(dòng)篩負(fù)荷（電流值）、中碎礦倉(cāng)料位、細(xì)碎礦倉(cāng)料位平衡，以上4個(gè)參數(shù)均沒(méi)達(dá)到上限，則應(yīng)自動(dòng)跟蹤以上4參數(shù)，變頻增加給料，反之有一項(xiàng)超過(guò)上限則應(yīng)減料。

（2）礦量檢測(cè)與控制。破碎腔內(nèi)料位檢測(cè)信號(hào)控制給料機(jī)變頻PID調(diào)節(jié)，防礦石溢出和空轉(zhuǎn)饑餓給礦。

破碎機(jī)工作量負(fù)荷信號(hào)（破碎機(jī)自帶接口及配套軟件，通過(guò)通信讀取信號(hào)）上傳，控制給料機(jī)變頻PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷最佳高效。

（3）對(duì)1#、4#、5#皮帶的礦量進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)量，信號(hào)送至控制室PLC系統(tǒng)集中顯示。

（4）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。（5）主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

1.3 磨礦分級(jí)控制系統(tǒng)

選礦磨礦工藝流程采用一段磨礦。控制如下：

1.3.1 磨選生產(chǎn)過(guò)程順序控制

通過(guò)磨選工藝過(guò)程中輸送皮帶、球磨機(jī)、渣漿泵等電氣設(shè)備的集中控制、邏輯控制與邏輯連鎖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的逆序啟動(dòng)、順序停車(chē)，并可現(xiàn)場(chǎng)人工啟停車(chē)（球磨機(jī)等大型設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)人工啟停）。

1.3.2 磨選生產(chǎn)過(guò)程安全控制

球磨機(jī)的自身設(shè)備的保護(hù)由其設(shè)備自帶的PLC控制系統(tǒng)完成，設(shè)備參數(shù)信號(hào)可以經(jīng)過(guò)通信方式進(jìn)入中央DCS控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)情況，綜合判斷，在中央控制室及時(shí)報(bào)警，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的顯示監(jiān)控。

1.3.3 一段磨礦分級(jí)自動(dòng)控制

根據(jù)選礦廠磨礦工藝流程特點(diǎn)，系統(tǒng)主要控制：（1）根據(jù)球磨機(jī)音頻檢測(cè)、球磨機(jī)功率檢測(cè)判斷磨機(jī)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)的給礦量的檢測(cè)與優(yōu)化控制；（2）實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)的給礦水優(yōu)化控制；（3）實(shí)現(xiàn)旋流器給礦流量、濃度、壓力、泵池液位的檢測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)旋流器分級(jí)過(guò)程控制；（4）實(shí)現(xiàn)旋流器溢流流量、濃度、粒度檢測(cè)；（5）實(shí)現(xiàn)磨機(jī)工況的信號(hào)分析、故障判斷、歷史資料歸檔、事故報(bào)警、故障保護(hù)等。

1.4 浮選控制系統(tǒng)

公司4 000 t/d選礦廠浮選工藝流程采用銅浮選、鎳浮選的流程。根據(jù)選礦廠浮選工藝流程特點(diǎn)，系統(tǒng)主要控制如下：

（1）實(shí)現(xiàn)浮選液位自動(dòng)控制；（2）實(shí)現(xiàn)浮選充氣量自動(dòng)控制；（3）實(shí)現(xiàn)浮選加藥量自動(dòng)控制；（4）攪拌槽內(nèi)礦漿pH值檢測(cè)；（5）浮選設(shè)備電機(jī)的電流、溫度、主機(jī)軸承溫度檢測(cè)；（6）風(fēng)機(jī)總管風(fēng)壓檢測(cè)；（7）泡沫槽泡沫液位、沖洗水量檢測(cè)；（8）風(fēng)機(jī)恒壓輸出變頻控制沖洗水量控制；（9）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（10）主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

1.5 加藥系統(tǒng)

對(duì)加藥系統(tǒng)的監(jiān)控如下：（1）藥劑攪拌槽工作狀態(tài)及槽內(nèi)藥劑量檢測(cè)；（2）藥劑箱液位檢測(cè)；(3）藥劑泵電機(jī)、攪拌電機(jī)與主機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)；(4）自動(dòng)加藥控制；(5）自動(dòng)給藥的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理；(6)各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（7）主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

1.6 精礦車(chē)間控制系統(tǒng)

對(duì)精礦脫水的監(jiān)控如下：（1）精礦濃密機(jī)底流流量、濃度檢測(cè)與控制；（2）精礦濃密機(jī)自帶控制系統(tǒng)的信號(hào)通過(guò)通信方式接入系統(tǒng)；（3）濃密機(jī)溢流水濁度檢測(cè)；（4）精礦礦漿攪拌槽電機(jī)的電流、溫度、主機(jī)軸承溫度檢測(cè)；（5）精礦礦漿攪拌槽液位檢測(cè)；（6）精礦濃縮機(jī)底流沖洗水閥控制；（7）精礦過(guò)濾給礦渣漿泵變頻器PID控制；（8）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（9）主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

1.7 尾礦車(chē)間自動(dòng)控制

對(duì)尾礦脫水的監(jiān)控如下：（1）尾礦濃密機(jī)底流流量、濃度檢測(cè)與控制。（2）尾礦濃密機(jī)自帶控制系統(tǒng)的信號(hào)通過(guò)通信方式接入系統(tǒng)；（3）尾礦濃縮機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)；（4）脫泥原礦輸送泵電機(jī)的電流、溫度檢測(cè)；（5）尾礦輸送泵電機(jī)的電流、溫度檢測(cè)；（6）尾礦濃縮機(jī)溢流水濁度檢測(cè)；（7）尾礦濃縮機(jī)底流沖洗水閥控制；（8）脫泥原礦輸送泵變頻器PID控制；（9）尾礦輸送泵變頻器PID控制；（10）各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；（11）主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

1.8 水系統(tǒng)自動(dòng)控制

供水系統(tǒng)檢測(cè)內(nèi)容：清水高位水池液位檢測(cè)；清水總管流量檢測(cè)（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個(gè)車(chē)間）；磨浮車(chē)間清水去水封流量檢測(cè)；回水總管流量檢測(cè)（分碎礦、磨礦、浮選、脫水等4個(gè)車(chē)間）；總回水流量檢測(cè)；回水池液位檢測(cè)。

供水系統(tǒng)控制內(nèi)容：回水池液位與回水泵連鎖控制；回水池液位檢測(cè)及清水注入自動(dòng)控制；供水工藝各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制；供水工藝主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警控制。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)與大屏幕拼接系統(tǒng)

2.1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

(1)根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際而定，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備、重要崗位等設(shè)置視頻監(jiān)控探頭并接入中央控制室，通過(guò)控制室操作臺(tái)，可完成對(duì)云臺(tái)鏡頭和監(jiān)控主機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)顯示、放大顯示、大小屏切換顯示、輪顯、全顯、存儲(chǔ)、回放、遙控等功能，為生產(chǎn)提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控平臺(tái)、信息資源共享平臺(tái)、分析決策平臺(tái)和指揮調(diào)度平臺(tái)。

(2)系統(tǒng)具備多級(jí)用戶(hù)權(quán)限和密碼認(rèn)證功能，只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶(hù)才能登陸觀看和控制攝像機(jī)動(dòng)作，同時(shí)必須保證設(shè)備的性能穩(wěn)定可靠、抗干擾、防水、防風(fēng)、防腐及抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)。

(3)采用視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備（紅外筒型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)紅外中速智能球機(jī)），保證中央控制室對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控。

(4)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備選用具有冗余電源的可靠設(shè)備。

2.2 大屏幕拼接系統(tǒng)

⑴ 主屏采用2×3共6臺(tái)67寸DLP顯示墻單元拼接。

⑵ 輔屏采用40寸液晶顯示屏12臺(tái)，一邊6臺(tái)，顯示尾礦和精礦濃縮機(jī)、磨浮車(chē)間、過(guò)濾車(chē)間及回水和尾礦泵站監(jiān)控系統(tǒng)視頻。

3 結(jié)論

亞克斯4 000 t/d選礦廠全流程自動(dòng)化控制信息處理系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作方便的原則。尤其是在磨礦這個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)磨礦分級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)施控制，并引入滯后函數(shù)調(diào)節(jié)整個(gè)過(guò)程，協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行。在閉路磨礦環(huán)節(jié)中引入模糊控制理論，實(shí)現(xiàn)了功率、音頻、旋流器沉砂、原礦性質(zhì)、最終精礦品位等多因素的綜合分析判斷，在磨礦分級(jí)作業(yè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的控制理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的結(jié)合，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)選礦行業(yè)起到了一定的指導(dǎo)作用。

收稿：2013-01-14