設備與應用bookmark0基于std工控機的濃密自動控制系統(tǒng)姜諳男孫豁然鄭建明王建福2（1.東北大學資源土木學院，遼寧沈陽110006；2.山東黃金集團新城金礦，山東萊州261438統(tǒng)。該系統(tǒng)在紅布金礦成功應用，具有性價比高，穩(wěn)定可靠的特點。本文對控制任務，控制方案，系統(tǒng)特點，系統(tǒng)設計進行了介紹。

成為發(fā)展的方向。在山東萊州紅布金礦，我們利用std總線工控機和先進控制策略，開發(fā)的濃密機自動控制系統(tǒng)，取得了預期的效果。

1系統(tǒng)的控制任務1.1放礦濃度和浸前濃度的作用濃密機的工作原理就是利用重力沉降將固體懸浮液（精礦）分離為上層清液及下部高濃度的礦漿。下部礦漿放到調漿槽，適量加水調成合適濃度礦漿，進入浸出工序。為表述方便，本文稱從濃密機放出礦漿的濃度為放礦濃度，進入浸出工序的礦漿濃度為浸前濃度。

影響濃密機處理量的最重要因素是礦粒的利用濃密機處理精礦是很多礦山的重要工藝過程。該工藝的傳統(tǒng)操作是由人工來完成的，操作工憑借經(jīng)驗來確定放礦的時間和放礦閥門的開度。傳統(tǒng)方法工作枯燥，需要人工反復開合放礦閥門，而且經(jīng)驗估計的放礦濃度誤差大，從而影響了濃密效果和后繼工序的效率。尤其高效濃密機技術的發(fā)展，對操作和控制提出了更高的要求。計算機自動控制放礦已大學資源土木工程學院碩士研究生，主要從事系統(tǒng)工程及計算機在礦山的應用的研式：冶金礦山設計與建設由人工輸入計算機，結合這些參數(shù)，微機通過重力加速度，m/s2；d顆粒直徑，m；液體的動力粘度，pas；v液體的運動粘度，m2s.隨著懸濁液濃度的增加，顆粒在沉降過程中互相碰撞、干涉，造成沉降速度降低，此速度稱為干涉沉降速度un符合：表示；n礦漿性質決定的常數(shù)。

其它字符含義同式。

由這兩個公式可以知道，放礦的濃度的不同會明顯影響顆粒的沉降速度，從而影響濃密機處理量。

浸前濃度的取值直接影響了浸出的效率。

要使浸出的效率最好，礦漿浸前濃度應該保持在最佳范圍。

1.2控制任務本系統(tǒng)的主要任務是在保持濃密機最佳工作效率的同時為浸出工序提供最佳的礦漿浸前濃度。而要保證濃密機的最佳工作效率則需要控制放礦濃度。濃密機液面保持在小范圍內變化，而調漿槽液面的監(jiān)控是為了防止軟管泵吸空或調漿槽溢流。

2系統(tǒng)方案結合上述分析，我們選擇放礦濃度、濃密機內礦漿的液面、調漿槽液面和浸前濃度為受控變量，選擇放礦閥開度、調漿水閥開度及排漿軟管泵流量為控制變量。濃密機和調漿槽采模糊（fuzzy）算法確定放礦濃度的設定值，浸前濃度的設定值由現(xiàn)場選礦工藝技術人員設定，并可根據(jù)浸出的指標進行調整和修正。關于放礦閥和調漿水閥如何開，開多少，通過fuzzy+pid算法確定。該工藝過程的自動控制系統(tǒng)管路示意圖見。

3控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)31濃密機放礦濃度控制回路如上所述，保證濃密機的放礦濃度在最佳范圍是很重要的，所以放礦濃度控制回路，是本系統(tǒng)最關鍵的控制回路。通過人工輸入的礦石變化情況和有關工藝參數(shù)，經(jīng)過模糊推理設定最佳放礦濃度設定值。采用濃度計實現(xiàn)放礦濃度的檢測，并將其與最佳放礦濃度設定值比較，如大于設定濃度，根據(jù)其設定濃度的差值，調節(jié)排礦水電動調節(jié)閥的開度，控制排礦量的大小，直到放礦濃度等于設定濃度，排礦過程穩(wěn)定為止?？刂圃砣缢?。

3.2浸前濃度控制回路潘立的控制回路。礦礦石的性質等動態(tài)的參數(shù)調漿槽礦漿的濃度，從而進行控制?？紤]到y(tǒng)射線濃度計的成本很高，約1.8萬元。我們利用放礦濃度和浸前濃度的數(shù)學關系，計算出在設定的浸前濃度下調漿槽的加水量，將調漿槽的濃度控制巧妙轉化為調漿水量的控制，既簡化了控制回路，又節(jié)省了購買射線濃度計較大的開支。調漿槽的加水量計算公式如下：調漿槽應加水流量，m3/s；放礦流量，m3/s；一實際放礦濃度；一浸前濃度的設定值。

調漿水控制回路（已知yi>72）?？刂苹芈啡缢荆?.3微機系統(tǒng)硬件實現(xiàn)考慮到現(xiàn)場的環(huán)境和控制任務，對系統(tǒng)的可靠性要求較高，選用fy―1系列std總線工控機，該系列產(chǎn)品特點是性價比高，性能可靠，能適應惡劣環(huán)境，采用標準的接口插槽，減少硬件接口的設計工作量，維護和擴展方便。硬件系統(tǒng)配置如所示。

系統(tǒng)要求cpu有較強運算能力，因此，cpu模塊選用ms 80增強型cmos微機處理器。hd64180內部除了中央處理器外，芯片內還集成了中斷控制器、存儲器管理單元以及兩通道dma控制器、兩個通道異步串行通信接口、一個同步串行通信接口和可編程定時器等單元，可降低系統(tǒng)組成成本。系統(tǒng)支持模塊選用了ms―9210高分辨率顯示器接口及鍵盤接口板。

板上采用ms―6845作為視頻通道的crt控制器，還固化有繪圖軟件。該板配接crt顯示器和一個標準鍵盤，構成控制系統(tǒng)的輸入和監(jiān)視輸出裝置。系統(tǒng)i/ 0接口模塊包括模擬量接口模塊和開關量接口模塊。ms―11070為模擬量輸入板，該板包括一個測量放大器和12位32通道a/d轉換器，采用ac/dc變換器供電，抗干擾能力強。我們選用美國dal-性問題，它是一個256w1m位的32腳的dip插座，它帶有一個內部實時時鐘，一個非易失性的ram控制電路和一個嵌入式的鋰電池，適用于任何8k8，32k8，128k8或512ik8的edec寬的cmos靜態(tài)ram.它與一個cmos靜態(tài)ram配對使用，實時時鐘監(jiān)視vcc是否超出容限，當這種情況出現(xiàn)時，內部鋰電池自動接通，防止時間和數(shù)據(jù)丟失，徹底解決了存儲器的易失性問題。

3.4微機系統(tǒng)軟件實現(xiàn)整個程序由hd64180微處理器匯編語言開發(fā)，由于它兼容z80匯編語言，為熟悉z80匯編的用戶編程提供了方便。大量的編程工作先由pc機開發(fā)和調試，然后固化到eeprom存儲器中。系統(tǒng)最終完成之前，還需要在現(xiàn)場進行儀器儀表的調試和程序的測試修正?？刂葡到y(tǒng)的軟件由控制程序、表格和專用漢字字庫組叫公產(chǎn)的他21%狒來解決ramc易失釀isftg s設計墩程序由主控程序、驅動程序、中斷處理程序和功能子程序等模塊組成。子程序包括初始化程序，鍵盤輸入掃描程序，系統(tǒng)校正程序，crt顯示程序，a/d轉換程序，d/a轉換程序，模糊算法處理程序，計算判別程序，報警程序等。主控程序流程圖如所示。

4系統(tǒng)特點及應用情況41系統(tǒng)特點：（1）該系統(tǒng)性能價格比高，性能穩(wěn)定可靠。std工控機的選用使系統(tǒng)具有很強的適應惡劣環(huán)境的能力。采用標準的接口，具有良好的兼容性，方便系統(tǒng)的擴展和升級。

+pid控制算法，對于該系統(tǒng)的多耦合，非線性特點具有很強的適應力，具有純滯后補償功能，提高系統(tǒng)的實時性和自適應控制能力。

（4）系統(tǒng)采取了一系列安全保護措施，包括防止數(shù)據(jù)易失性措施，軟件陷阱技術及現(xiàn)場儀器儀表的檢測和報警等。

42系統(tǒng)的應用情況該系統(tǒng)在紅布金礦投入運行一年多來，工作狀況穩(wěn)定可靠，在溢流保持澄清，放礦濃度穩(wěn)定的狀態(tài)下，提高了濃密機的處理量，同時提高了浸出效率創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟效益。并且降低了操作人員的操作難度和勞動強度，改善了工作環(huán)境。

5結論濃密自動控制系統(tǒng)的應用，提高了礦山工人和管理人員學習現(xiàn)代技術的熱情，促進了礦山企業(yè)的技術進步和管理水平的提高。該系統(tǒng)在紅布金礦的成功應用表明：基于std總線和模糊控制的濃密自動控制系統(tǒng)具有先進性和推廣價值。筆者深信：隨著微機檢測和控制技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)必將在礦山得到更多的應用，并發(fā)揮出愈來愈大的作用?！?/p>