概述选矿全流程自动化控制信息处理系统结构及现场运用

任建国

（新疆亚克斯资源开发股份有限公司 哈密 839000）

概述选矿全流程自动化控制信息处理系统结构及现场运用

任建国

（新疆亚克斯资源开发股份有限公司 哈密 839000）

以新疆亚克斯资源开发股份有限公司黄山铜镍矿4 000 t/d选矿厂全流程自动控制信息处理系统为例，阐述了当今选矿自动化控制信息处理系统的组成和结构。

全流程自动控制信息处理系统 SCADA 效率分析系统 模糊控制 磨音频检测

新疆亚克斯资源开发股份有限公司在新疆哈密市小黄山西建设的4 000 t/d选矿厂，从设备选型、监控软硬件的选购、工艺控制、以及整套系统的设计思想都是严格按照《选矿全流程自动控制信息处理系统》的框架来实施的。当前《选矿全流程自动控制信息处理系统》主要包括“自动化控制系统”、“综合自动化数据处理系统”、“视频监控系统”与“大屏幕显示系统”。

1 自动化技术内容

1.1 DCS控制系统

公司4 000 t/d选矿厂DCS系统设置1套冗余控制系统（控制器采用西门子公司的S7-417-4-2H控制系统，由2套控制器组成，现场I/O采用分布式I/O），以及与其它系统的通讯。中央控制室主要设置冗余SCADA服务器（共2台）、工程师站（1台计算机）、操作员站（4台计算机）、以太网交换机和打印机，实现现场生产过程的模拟显示、操作指令下达、报警显示、历史记录、报表分析、数据存储、WEB发布等功能。

1.2 破碎筛分控制系统

选矿破碎工艺流程采用常规二段二闭路碎矿流程，从采场放矿仓开始，包含圆振筛、中细碎、粉矿仓等，到No.6号皮带为止。控制如下：

1.2.1 破碎筛分过程顺序控制

通过碎矿工艺过程中各主要输送皮带、设备间的集中控制、逻辑控制与逻辑连锁，实现设备的逆序启动、顺序停车，并可现场人工启停车。

1.2.2 破碎筛分过程安全控制

（1）矿仓料位检测、显示及报警

对中碎矿仓、细碎矿仓、粉矿仓的料位进行检测，检测信号送至控制室PLC系统集中显示。当料位达到上限或下限时，系统在中央控制室及时报警。

上传中碎矿仓、细碎矿仓料位信号给采场放矿仓振动放矿机，作为变频调节参数之一。达上限时，自动停放矿仓振动放矿机。

上传中碎矿仓、细碎矿仓料位信号给3机（中碎机、细碎机、筛分机）效率分析系统，离线停机调整3机负荷分配量（排矿口、筛孔尺寸）上传中碎矿仓、细碎矿仓料位信号给中碎、细碎带式给料机自动变频，当料位低于空仓下限时，自动停止给料（中碎机空转），恢复到料仓允许出料位时，重启给料。

同时记录中碎、细碎仓下给料机给料累计时间，并对比，反馈给破碎3机效率分析系统，作为分析参数之一。

要求每一条皮带都安装拉绳开关。在皮带边工作、巡检中发现问题及安全隐患时能立即停机。

（2）破碎机工作状态监控

颚式破碎机、圆锥破碎机设备的保护由其自身自带的PLC控制系统完成。颚式破碎机设备参数信号可以经过硬接线方式进入中央DCS控制系统，圆锥破碎机设备参数信号可以经过网络通信方式进入中央DCS控制系统（破碎机设备自带通信接口及配套软件）。DCS系统根据接收的数据情况，综合判断，在中央控制室及时报警，可以远程实现对设备状态的显示和控制。

（3）金属检测与除铁

在1#、2#、3#皮带上安装金属探测仪与除铁器，当探测到皮带上有金属块时可以实现报警和连锁停皮带，预防破碎给矿中的金属物对破碎腔的损坏。

（4）皮带运输机工作状态检测

通过对破碎工艺过程中1#～6#胶带机跑偏、电机与减速机油温，1#～3#胶带机与中碎带式给料机撕裂的异常状态监测，实现皮带状态的保护报警等功能。

（5）设备电机的过流监视

1 #～6#胶带机、中细碎带式给料机、中细碎圆锥破碎机、圆振筛、筛分除尘器、中细碎除尘器电机电流检测。对设备电机的过流，将作相关处理和发出报警，防止电机因过流而烧坏。

1.2.3 破碎筛分过程自动控制

破碎生产的过程控制主要实现3机效率分析、控制，以及关键矿量检测与计量。

（1）粗碎机的给矿控制。PID调节指令来自1#皮带机电子秤、圆振动筛负荷（电流值）、中碎矿仓料位、细碎矿仓料位平衡，以上4个参数均没达到上限，则应自动跟踪以上4参数，变频增加给料，反之有一项超过上限则应减料。

（2）矿量检测与控制。破碎腔内料位检测信号控制给料机变频PID调节，防矿石溢出和空转饥饿给矿。

破碎机工作量负荷信号（破碎机自带接口及配套软件，通过通信读取信号）上传，控制给料机变频PID调节，实现负荷最佳高效。

（3）对1#、4#、5#皮带的矿量进行检测与计量，信号送至控制室PLC系统集中显示。

（4）各设备逻辑连锁与逻辑控制。（5）主要设备保护与报警控制。

1.3 磨矿分级控制系统

选矿磨矿工艺流程采用一段磨矿。控制如下：

1.3.1 磨选生产过程顺序控制

通过磨选工艺过程中输送皮带、球磨机、渣浆泵等电气设备的集中控制、逻辑控制与逻辑连锁，实现设备的逆序启动、顺序停车，并可现场人工启停车（球磨机等大型设备现场人工启停）。

1.3.2 磨选生产过程安全控制

球磨机的自身设备的保护由其设备自带的PLC控制系统完成，设备参数信号可以经过通信方式进入中央DCS控制系统，DCS系统根据接收的数据情况，综合判断，在中央控制室及时报警，可以远程实现对设备状态的显示监控。

1.3.3 一段磨矿分级自动控制

根据选矿厂磨矿工艺流程特点，系统主要控制：（1）根据球磨机音频检测、球磨机功率检测判断磨机负荷，实现球磨机的给矿量的检测与优化控制；（2）实现球磨机的给矿水优化控制；（3）实现旋流器给矿流量、浓度、压力、泵池液位的检测与控制，实现旋流器分级过程控制；（4）实现旋流器溢流流量、浓度、粒度检测；（5）实现磨机工况的信号分析、故障判断、历史资料归档、事故报警、故障保护等。

1.4 浮选控制系统

公司4 000 t/d选矿厂浮选工艺流程采用铜浮选、镍浮选的流程。根据选矿厂浮选工艺流程特点，系统主要控制如下：

（1）实现浮选液位自动控制；（2）实现浮选充气量自动控制；（3）实现浮选加药量自动控制；（4）搅拌槽内矿浆pH值检测；（5）浮选设备电机的电流、温度、主机轴承温度检测；（6）风机总管风压检测；（7）泡沫槽泡沫液位、冲洗水量检测；（8）风机恒压输出变频控制冲洗水量控制；（9）各设备逻辑连锁与逻辑控制；（10）主要设备保护与报警控制。

1.5 加药系统

对加药系统的监控如下：（1）药剂搅拌槽工作状态及槽内药剂量检测；（2）药剂箱液位检测；(3）药剂泵电机、搅拌电机与主机工作状态检测；(4）自动加药控制；(5）自动给药的数据统计处理；(6)各设备逻辑连锁与逻辑控制；（7）主要设备保护与报警控制。

1.6 精矿车间控制系统

对精矿脱水的监控如下：（1）精矿浓密机底流流量、浓度检测与控制；（2）精矿浓密机自带控制系统的信号通过通信方式接入系统；（3）浓密机溢流水浊度检测；（4）精矿矿浆搅拌槽电机的电流、温度、主机轴承温度检测；（5）精矿矿浆搅拌槽液位检测；（6）精矿浓缩机底流冲洗水阀控制；（7）精矿过滤给矿渣浆泵变频器PID控制；（8）各设备逻辑连锁与逻辑控制；（9）主要设备保护与报警控制。

1.7 尾矿车间自动控制

对尾矿脱水的监控如下：（1）尾矿浓密机底流流量、浓度检测与控制。（2）尾矿浓密机自带控制系统的信号通过通信方式接入系统；（3）尾矿浓缩机工作状态监测；（4）脱泥原矿输送泵电机的电流、温度检测；（5）尾矿输送泵电机的电流、温度检测；（6）尾矿浓缩机溢流水浊度检测；（7）尾矿浓缩机底流冲洗水阀控制；（8）脱泥原矿输送泵变频器PID控制；（9）尾矿输送泵变频器PID控制；（10）各设备逻辑连锁与逻辑控制；（11）主要设备保护与报警控制。

1.8 水系统自动控制

供水系统检测内容：清水高位水池液位检测；清水总管流量检测（分碎矿、磨矿、浮选、脱水等4个车间）；磨浮车间清水去水封流量检测；回水总管流量检测（分碎矿、磨矿、浮选、脱水等4个车间）；总回水流量检测；回水池液位检测。

供水系统控制内容：回水池液位与回水泵连锁控制；回水池液位检测及清水注入自动控制；供水工艺各设备逻辑连锁与逻辑控制；供水工艺主要设备保护与报警控制。

2 视频监控系统与大屏幕拼接系统

2.1 视频监视系统

(1)根据工程现场实际而定，对关键设备、重要岗位等设置视频监控探头并接入中央控制室，通过控制室操作台，可完成对云台镜头和监控主机的控制，实现现场图像实时显示、放大显示、大小屏切换显示、轮显、全显、存储、回放、遥控等功能，为生产提供一个网络集中监控平台、信息资源共享平台、分析决策平台和指挥调度平台。

(2)系统具备多级用户权限和密码认证功能，只有经过授权的用户才能登陆观看和控制摄像机动作，同时必须保证设备的性能稳定可靠、抗干扰、防水、防风、防腐及抗恶劣环境能力强。

(3)采用视频网络监控设备（红外筒型网络摄像机和网络红外中速智能球机），保证中央控制室对各监控点的监控。

(4)网络存储设备选用具有冗余电源的可靠设备。

2.2 大屏幕拼接系统

⑴ 主屏采用2×3共6台67寸DLP显示墙单元拼接。

⑵ 辅屏采用40寸液晶显示屏12台，一边6台，显示尾矿和精矿浓缩机、磨浮车间、过滤车间及回水和尾矿泵站监控系统视频。

3 结论

亚克斯4 000 t/d选矿厂全流程自动化控制信息处理系统按照结构简单、运行可靠、操作方便的原则。尤其是在磨矿这个环节，对磨矿分级控制系统实施控制，并引入滞后函数调节整个过程，协调系统稳定地运行。在闭路磨矿环节中引入模糊控制理论，实现了功率、音频、旋流器沉砂、原矿性质、最终精矿品位等多因素的综合分析判断，在磨矿分级作业领域中实现了先进的控制理论与现场实践的结合，对当前国内选矿行业起到了一定的指导作用。

收稿：2013-01-14