选矿过程球磨自动控制系统设计探讨

赵文轩

摘 要：在实际的矿产处理过程中，最初的处理阶段就是选矿，一般都是通过球磨系统来实现相关的操作的，但是在传统的系统建设上存在着一定的不足，所以文章探讨了基于PROFIBUS总线构成的PLC-SCADA系统，这种系统能够完全满足相关的活动对于自动化水平的要求，并且能够实现生产处理效率的大幅度提升，由于它的优越特性，目前已经应用于很多的相关产业，并且取得了很好的实际效益。

关键词：球磨；给矿；浓度；变比值控制；PLC-SCADA

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0109-02

当前的矿产生产过程最重要的环节就是磨矿，因为磨矿过程不仅仅会影响后续工作的效率还会对最终的产品质量产生很大的影响，所以这就需要做好相关的控制。但是在一般情况下，这方面的监控工作的工作量比较大，再者耗费的人力资源也是很大的，所以实现自动化的控制会大大促进生产环节的革新进步，使得行业的发展更为迅速。

1 现状及问题

在实际的生产过程中，最先进性的操作就是磨矿，在一般情况下都是采用球磨的方式來进行这一生产过程，一般情况下都是采用比较经典的那种架构模式来进行相关设备的组合操作。具体的操作流程一般都是下面介绍的这一种：首先原材料在经过采集之后，需要进行的第一步就是粉碎因为通过粉碎，这样就把原矿石变成粉末状的物质，这样有利于后面的研磨更加精细，也有利于后面的反应和实际的生产过程更加高效，所以在进行这一过程的时候需要做好的就是控制给水量和相应浓度，因为这会影响到实际控制产品质量的。但是当前国内大部分磨矿厂，这一部分的处理还存在了一些问题，最主要的就是在磨矿的过程中主要是靠人工来进行操作，这样就会给煤矿带来一些主观上的影响因素不利于磨矿质量的稳定。再者就是在给水过程中，由于人工的调节可能会出现水压的变化以及矿量变化等因素，这样容易对研磨过程中的球状磨矿机造成一定的损害。但是通过自动化的设置，磨矿机就能够通过相关的程序和检测系统对这一过程进行及时的反馈调节，这样就能够适应多变化复杂的客观环境，并且能够保证磨矿过程中能够实现节能高效的目标。

2 方案

因为磨矿工艺的生产需要是比较高的，所以我们就需要对整个球磨控制系统来进行各部分之间的独立设定，然后再进行总体性的联合，这样就能够保证自动化的系统有一个比较好的给矿控制和浓度控制。

2.1 给矿控制设计

一般情况下，球磨机往往会有多台的给矿机来进行矿物原料的供给，这样就需要做好对多台机的整体性的控制，因为如果没有做到整体性的把控，那么就会出现各个给矿机进度不相同的现象，容易造成给矿过快或者是过慢的现象，这样不仅会给给矿机本身带来一定的机械设置上的危险，而且会导致输出矿量有一定的下降。所以针对需求我们必须要做好对给矿机的经常性更换，这样就能够保证在下矿口不会造成结块现象，因为一旦出现结块现象，那么就可能造成矿物材料的堆积，这样就会对设备造成一定的危险，使得设备故障频频发生，会给企业的相关生产成本带来一定的增加。

具体的操作措施可以同下面两点来进行处理，首先就是当矿机运行达到一定的程度的时候，就可以切换到另一台矿机进行工作的接替，这样就能够保证每一个矿机都有一定的休息时间和维修时间，这样就可以保证整体的矿机运作状态是比较安全的。再者如果出现变频故障，应该即使禁止设备的启动，这样就可以保证出线问题能够及时发现及时解决，从而避免相关工作过程中一些人为风险的出现。

2.2 浓度控制设计

一般情况下，对矿量浓度的固定也是比较重要的，因为在初步的粉碎过程中，没法做到对矿量的浓度进行控制，一般情况下都是在球磨机进行磨矿的时候，进行冲水来达到对矿量浓度的控制，但是国内的大部分企业由于受到自身工艺条件的限制，使得对这一部分的处理仍然存在很多的问题，主要的体现就是在进行磨矿的时候，变化比值的控制一般都是第三参数或者是主参数来进行的，但是这两个参数在实际的参数设置过程中是存在一定的片面性的，所以在变比值控制系统中，我们应该加入其他的一些成分来进行控制，从而实现产品指标的提高。

首先做好的就是在系统工作过程中，根据当前的矿量来进行一定的给水处理，这样就能够保证矿量和的水之间有一个比较合理的系数，这样就能够使得给水闭环指定值有一个科学的规范，从而实现水的循环利用，这样也有利于系统工作过程中磨音检测器的检测效果的提升。因为之前的生产工艺主要是通过人员的经验和实际的声音来进行处理，但是有受到客观环境的影响，这些过程一般都是存在很大误差的，所以通过机器的检测，就能够更好地修正原先生产过程中一些不合理的成份，能够及时反馈出时间变化和浓度检测值之间的关系，从而进行相关的参数设定，能够保证球磨机的出矿量更加符合科学的规范。

3 系统实现

3.1 网络结构系统

采用基于PROFIBUS总线的PLC-SCADA系统，因为西门子在这方面的产品是比较好的，并且性价比也是比较高的，所以选择57300系列PLC作为主控制器（CPU），这一处理器处理速度快并且在实际的程序运行和指令操作过程中的检错效果也是比较好的。再者，在进行I/O接口的选择过程中，也要考虑好相关的接口型号和连接方式，一般情况下都是通过PROFIBUS-DP接口通讯。因为控制室是进行过程控制的最主要的地点，所以在机器运作的时候，也要有相关的进程备份，这样既方便了以后的信息分析，也有利于通讯模块之间的信息交互更加顺畅。采用美国Intelution公司的iFx工控组态软件iiFx。此外，还应该设计两台操作站，这主要是用来实现对实际的机械运作情况相关数据做到及时的反馈和跟踪，通过曲线图和动态显示等方法来保证各个部分的运作情况能够在可控的范围内。控制室另设服务器一台，该服务器的主要职能就是进行车间和控制室之间的联系，这样就能够保证一些问题能够及时反馈到控制室，进行相关的操作，这也有利于整个运作系统应急能力的提升，并且帮助管理层及时了解底层的生产和设备运行情况。

3.2 软硬件配置

因为该系统需要实现很高的自动化程度，所以在中心处理器地选择上必须要选择那些有很强大的处理能力的，所以适合选择相关性能比较好的57315-ZDP处理器。因为在实际的操作过程中，机器所要进行的操作是十分简单的，只是做好对于一些参数的设计和一些简单的程序的执行，所以存储卡的选择就可以选用比较小容量的64位的ROM存储器卡；其他的电子器件部分就没要太多的限制了，只要是满足机器运行的基本要求就好了。

一个十分关键的部分就是对电动球阀的选择，这是整个机器的关键所在，应该做好对周围环境和其他相关部分的全面的分析。由于选矿厂使用的是循环水，水中含有纤维性和固体颗粒状物体等杂质，容易造成阀门堵塞。但是因为V型球阀是一种直角回转结构，球芯在阀座之间回转时具有很大的剪切作用，可防止球芯与阀座之间因污物产生的卡死现象，所以这是非常适用于选矿厂这种使用循环水的系统中。

4 结束语

就目前的情况来看，该系统的实际应用效果还是比较明显的，已经在很多大型的选矿厂得到了很广泛的应用。由于该机械的自动化程度比较高再加上相关的操作流程也是很可靠的，这就大大节省了相关人员的生产压力，也节省了企业的生产成本，机械化地生产过程能够保证一些参数的设计更符合当前的实际需要。所以，综合这各方面来看，这一设备对实际的矿物加工过程是有很重要的意义的。

参考文献：

[1]赵振涛.磨矿过程计算机控制系统软件的设计与开发[D].东北大学，2009.

[2]曾桂忠.球磨机装补球方法体系研究与精确化装补球软件开发[D].昆明理工大学，2009.

[3]王丰雨.磨矿分级作业混合控制系统的研究[D].贵州大学，2007.

[4]李燕群.基于选厂信息管理系统以经济效益最大化为目的的生产控制模型研究[D].昆明理工大学，2007.endprint