1前言鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選礦廠是近年新建的選廠，是目前國(guó)內(nèi)大型選廠之一。年處理原礦900萬(wàn)t，年產(chǎn)精礦300萬(wàn)t.原礦平均品位29.97%，設(shè)計(jì)精礦品位64%.其主要設(shè)備（如破碎機(jī)、球磨機(jī)、濃縮機(jī)、礦漿泵、過(guò)濾機(jī)等）均由國(guó)外進(jìn)口。生產(chǎn)流程約有數(shù)字量i/o 9700個(gè)、摸擬量i/o1300多個(gè)，調(diào)節(jié)回路約240個(gè)。如何提高該廠過(guò)程自動(dòng)化控制水平，進(jìn)而提高產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，這是該廠設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要課題。經(jīng)過(guò)對(duì)北美幾個(gè)礦山進(jìn)行實(shí)例考察和幾年的研究與經(jīng)濟(jì)技術(shù)多方案比較，最后采用了dcs +plc的控制系統(tǒng)方案。現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹如下。

2工藝流程及控制要求工藝流程如所示。按工藝流程和生產(chǎn)組織分為：破碎工區(qū)、磨礦-磁選工區(qū)、浮選工區(qū)、尾礦與精礦輸送工區(qū)、過(guò)濾工區(qū)。

生產(chǎn)工藝各主要環(huán)節(jié)的設(shè)備、工藝原理與控制內(nèi)容分述如下。

破碎工區(qū)主要設(shè)備有：原礦倉(cāng)、破碎給礦皮帶、三套中破碎機(jī)組、六套細(xì)破碎機(jī)組、振動(dòng)篩、中間礦倉(cāng)、皮帶、卸礦車等。

工藝原理：原礦由皮帶從采場(chǎng)運(yùn)到儲(chǔ)礦倉(cāng)（原礦倉(cāng)），經(jīng)振動(dòng)給礦機(jī)和皮帶機(jī)送給一次振動(dòng)篩。篩上物料進(jìn)人中破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的物料和一次篩分機(jī)篩下的物料一起進(jìn)入二次篩分。篩上的物料經(jīng)皮帶機(jī)送至中間料倉(cāng)，然后再由倉(cāng)下的小皮帶送到細(xì)破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)破碎。破碎后的物料人三次篩分。

篩上的物料經(jīng)皮帶返回中間料倉(cāng)，再次破碎，篩下的物料與二次篩下的物料一起經(jīng)皮帶送到磨礦料倉(cāng)。

主要控制內(nèi)容：原礦倉(cāng)中設(shè)有超聲波料位計(jì)和電阻式料位計(jì)，用以顯示儲(chǔ)礦量和對(duì)原礦運(yùn)送皮帶的連鎖控制；皮帶機(jī)設(shè)有跑偏、堵漏、上下工藝連鎖保護(hù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)、開(kāi)停車順序控制及運(yùn)行狀態(tài)顯示；破碎機(jī)設(shè)有功率控制、輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)控制及主輔機(jī)連鎖；中間料倉(cāng)與磨礦倉(cāng)設(shè)有超聲波料位計(jì)和電阻式料位計(jì)，用以顯示儲(chǔ)礦量和對(duì)上料皮帶、布料小車和出料皮帶的連鎖控制、料倉(cāng)自動(dòng)布料控制；破碎工區(qū)人口和出口處皮帶設(shè)有金屬探測(cè)器和清除器；人口皮帶和中間礦倉(cāng)皮帶設(shè)有皮帶電子稱，用于計(jì)量：所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)控制（包括開(kāi)、停驅(qū)動(dòng)控制、開(kāi)、停狀態(tài)反饋、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和報(bào)警、機(jī)旁與集中轉(zhuǎn)換等）。

磨礦-磁選工區(qū)磨礦-磁選系統(tǒng)分三個(gè)系列，每個(gè)系列的主要設(shè)備有：兩臺(tái)磨機(jī)、旋流器組、一個(gè)080m濃縮機(jī)和弱、中、強(qiáng)磁選機(jī)組等。

工藝原理：（以一個(gè)系列為例進(jìn)行說(shuō)明）。

一段磨機(jī)接受經(jīng)磨礦倉(cāng)倉(cāng)下的氣動(dòng)閥門、給料皮帶運(yùn)來(lái)的干礦、一次旋流器的沉沙和清水。一段磨機(jī)的溢流礦漿經(jīng)泵池和旋流泵送至一次旋流器泵，一次旋流器的溢流礦漿給到二次泵池并經(jīng)泵送至二次旋流器，二次旋流器的沉沙給二段磨機(jī)，而溢流礦漿則輸出給弱磁機(jī)、中磁機(jī)進(jìn)行磁選。磁選尾礦進(jìn)人080m濃縮機(jī)，磁選精礦進(jìn)入53m濃縮機(jī)。

080m濃縮機(jī)底流給強(qiáng)磁機(jī)，強(qiáng)磁精礦給o50m濃縮機(jī)，尾礦給0140m濃縮機(jī)。

主要控制內(nèi)容：磨礦倉(cāng)下給料系統(tǒng)設(shè)有氣動(dòng)閥門電氣控制、皮帶變頻調(diào)速、電子稱等，構(gòu)成恒定給礦調(diào)節(jié)系統(tǒng)：比例加水、返砂量流量檢測(cè)；磨機(jī)設(shè)有功率檢測(cè)與控制；磨機(jī)系統(tǒng)還設(shè)有粒度、品位檢測(cè)；磨機(jī)泵池設(shè)有液位檢測(cè)和加水調(diào)節(jié)控制；旋流泵出口設(shè)有濃度和壓力檢測(cè)，泵本身采用變頻調(diào)速；旋流器壓力控制；二次旋流器出口設(shè)有濃度、流量、品位、壓力檢測(cè)；080m濃縮機(jī)有功率檢測(cè)、力矩檢測(cè)、提耙控制；底流設(shè)有濃度、流量、壓力檢測(cè)，泵采用變頻調(diào)速，構(gòu)成濃度控制系統(tǒng)；所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)控制；磁選機(jī)由本機(jī)自帶的plc控制，與系統(tǒng)構(gòu)成上、下位機(jī)關(guān)系。

浮選工區(qū)浮選系統(tǒng)有三個(gè)系列，每個(gè)系列主要設(shè)備有a、b兩系列浮選機(jī)組和一個(gè)053m濃474縮機(jī)。

工藝原理：（以一個(gè)系列為例進(jìn)行說(shuō)明）053m濃縮機(jī)底流滎送給礦漿分配器，然后送給粗選機(jī)。粗選精礦去精選。精選精礦給到045m濃縮機(jī)，尾礦返回粗選，粗選尾礦給一掃選。一掃選精礦給二掃選，尾礦給080m濃縮機(jī)。二掃選精礦給三掃選，尾礦返回一掃選。三掃選精礦給0140m濃縮機(jī)，尾礦返回二掃選。

主要控制內(nèi)容：浮選槽的液位、溫度、各種藥劑添加量的檢測(cè)及控制；精礦、尾礦品位檢測(cè)；浮選機(jī)運(yùn)行控制；各種閥門控制；053m濃縮機(jī)的控制與080m濃縮機(jī)類似，但沒(méi)有提耙控制，以及所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)控制。

2.4尾礦與精礦輸送工區(qū)該工區(qū)包括尾礦系統(tǒng)和精礦管道輸送系統(tǒng)的首端主泵站兩部分。主要設(shè)備有：尾礦系統(tǒng)由1臺(tái)0140m濃縮機(jī)和一個(gè)栗站組成。

精礦系統(tǒng)由2臺(tái)045m濃縮機(jī)、一個(gè)喂料泵站和一個(gè)主泵站組成。

處理后經(jīng)尾礦栗站泵送至尾礦湖；精礦經(jīng)045m濃縮機(jī)濃縮處理后，合格的礦漿由主泵站泵送至約20km遠(yuǎn)的精礦終端泵站，濃度沒(méi)達(dá)到要求的礦漿根據(jù)礦漿濃度大小由喂料栗站分別返回礦漿分配器或045m濃縮機(jī)。

的控制與053m濃縮機(jī)類似：尾礦泵站、精礦主泵站泵調(diào)速控制、各種閥門控制；尾礦、精礦的濃度、流量、壓力、ph值、品位的檢測(cè)與控制；喂料泵與礦漿分配器的連鎖控制、高位料箱料位檢測(cè)；精礦主泵系統(tǒng)主機(jī)與液壓、潤(rùn)滑等輔機(jī)的聯(lián)鎖控制由栗系統(tǒng)的plc控制，與系統(tǒng)控制構(gòu)成上、下位機(jī)；精礦系統(tǒng)還有管道刮管器位置檢測(cè)等，以及所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)控制。

2.5過(guò)濾工區(qū)過(guò)濾工區(qū)包括精礦管道輸送終端泵站和過(guò)濾間兩部分。主要設(shè)備有：終端泵站有2臺(tái)030m濃縮機(jī)、一個(gè)泵站（包括礦漿分配器）過(guò)濾間有兩個(gè)礦漿分配器、10套過(guò)濾機(jī)組（包括真空泵、卸料小皮帶、空壓機(jī)等）、4條皮帶、4臺(tái)圓盤給料機(jī)、1臺(tái)抓斗等。

工藝原理：正常生產(chǎn)時(shí)，由精礦主栗站礦漿分配器，然后泵至過(guò)濾間的礦漿分配器和過(guò)濾機(jī)組進(jìn)行過(guò)濾處理，濾餅落到出料小皮帶上，當(dāng)小皮帶上的犁式卸料器抬起時(shí)，產(chǎn)品精礦由皮帶送至燒結(jié)廠；濾液送至濾液泵站泵送給水處理系統(tǒng)；當(dāng)燒結(jié)廠暫時(shí)不需要精礦時(shí)，小皮帶上的犁式卸料器落下時(shí)，產(chǎn)品精礦卸到料堆上儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)需要時(shí)，用抓斗裝至圓盤給料機(jī)上，然后卸到皮帶上，輸送至燒結(jié)廠。

如果精礦輸送管道停運(yùn)一段時(shí)間，啟用時(shí)必需先用水沖洗。此時(shí)礦漿濃度降低，低濃度的礦漿送至030m濃縮機(jī)，經(jīng)濃縮達(dá)到濃度要求后再送到終端泵站，進(jìn)而進(jìn)行過(guò)濾處理。

控制內(nèi)容：030m濃縮機(jī)在非正常生產(chǎn)時(shí)做為事故池使用，所以控制比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有底流濃度控制；終端泵站與首端喂料泵站的控制差不多；皮帶的控制與破碎工區(qū)的皮帶完全相同；過(guò)濾機(jī)組的控制有主、輔機(jī)連鎖、開(kāi)停機(jī)控制、過(guò)負(fù)荷控制、精礦輸出皮帶稱計(jì)量，濾液泵池液位與泵調(diào)速閉環(huán)控制；以及所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)控制。

3控制系統(tǒng)的硬件配置根據(jù)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求和“集散”

原則，本系統(tǒng)分9個(gè)控制室。1號(hào)控制室控制破碎工區(qū)；2號(hào)控制室控制磨礦-磁選工區(qū)；3號(hào)控制室控制浮選工區(qū)；4號(hào)控制室控制藥劑配置；5號(hào)控制室控制尾礦、精礦輸送工區(qū)的尾礦系統(tǒng)；6號(hào)控制室控制尾礦、精礦輸送工區(qū)的精礦系統(tǒng)；7a控制室控制過(guò)濾工區(qū)的精礦輸送終端栗站；7b號(hào)控制室控制過(guò)濾工區(qū)的過(guò)濾系統(tǒng)；8號(hào)控制室為中央控制室。

控制系統(tǒng)硬件配置如所示。

（又稱plc）構(gòu)成。

controller）集成功能控制器（冗余）、i/o總線和i/o模件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)篼速公路等硬件構(gòu)成控制系統(tǒng)；采用vme控制臺(tái)電子單元、crt、打印機(jī)等設(shè)備構(gòu)成操作系統(tǒng)；系統(tǒng)采調(diào)軍臺(tái)選礦廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究用ltd、ntd冗余網(wǎng)絡(luò)。

供連鎖、容錯(cuò)、計(jì)算、信號(hào)選擇以及控制操作；fst程序庫(kù)是由算術(shù)和位運(yùn)算、分支與控制、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存取和處理、輸人和輸出、邏輯、移位以及時(shí)間相關(guān)功能等1000多種功能組成；ifc經(jīng)由數(shù)據(jù)高速公路接收指令。

ifc控制器由mpu卡、i/o驅(qū)動(dòng)卡、雙工（cia）通信卡、應(yīng)用模塊、電源、框架等組件組成，裝在ifc機(jī)箱里；應(yīng)用模塊有100、320、500點(diǎn)三種規(guī)格可選；控制器的冗余為：1：1到1：4（本系統(tǒng)有1：1和1：3兩種）；ifc通過(guò)cia電纜與數(shù)據(jù)高速公路連接。

i/o模件系統(tǒng)由i/o卡和端子盤兩個(gè)獨(dú)立部分組成。i/o卡通過(guò)軟件定義為輸人或輸出，它裝在i/o卡箱里；端子盤分為輸入、輸出兩種；卡箱和端子盤可分開(kāi)安裝，之間用電纜連接。i/o系統(tǒng)也可構(gòu)成冗余系統(tǒng)。i/o卡箱與ifc機(jī)箱之間用i/o電纜連接，最遠(yuǎn)可達(dá)5000英尺。

控制臺(tái)電子單元操作系統(tǒng)提供人機(jī)操作接口、實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)報(bào)警、棒圖、趨勢(shì)圖、歷史記錄、生產(chǎn)報(bào)表打印等。

三種容量。

plc系統(tǒng)采用plc-5/40控制器、i/o總線和i/o模件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)篼速公路等硬件構(gòu)成控制系統(tǒng)。

plc通過(guò)dh+數(shù)據(jù)高速公路連接成plc網(wǎng)。

businterface）等設(shè)備接到ifc的i/o總線。使plc成為dcs的一個(gè)子系統(tǒng)。在磨礦磁選控制系統(tǒng)，plc通過(guò)擴(kuò)展多功能控制器emux直接連到數(shù)據(jù)高速公路上。

4基本控制電路的設(shè)計(jì)與可靠性研究本系統(tǒng)共有幾千臺(tái)、套設(shè)備，分為三大類。一類為普通設(shè)備，它的開(kāi)、停一般不直接影響到工藝生產(chǎn)線上的其它設(shè)備的運(yùn)行，如除塵系統(tǒng)的泵、噴水閥門等。另一類稱為重要設(shè)備，它的運(yùn)行直接影響到工藝生產(chǎn)線上的其它設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如振動(dòng)篩、皮帶機(jī)等。還有一類設(shè)備，如球磨機(jī)、破碎機(jī)，它們是工藝生產(chǎn)線上的最重要的設(shè)備，稱為關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)這些設(shè)備的各自特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的控制電路。

普通設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制電路為普通設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制電路簡(jiǎn)化原理圖。為方便起見(jiàn)，將一些連鎖保護(hù)電路簡(jiǎn)化、省略。圖中hk為集中控制方式（remote）與機(jī)旁控制方達(dá)到了設(shè)計(jì)要示，有些主要指標(biāo)已超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，有效地提高了選廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

它不僅為該廠的生產(chǎn)發(fā)揮重要作用，而且也為將來(lái)的設(shè)計(jì)和其它廠礦的自動(dòng)化改造提供有益經(jīng)驗(yàn)。一林振輝鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司設(shè)計(jì)院鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司設(shè)計(jì)調(diào)軍臺(tái)選礦廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究