基于三菱PLC与变频器的磨矿分级控制系统

    磨矿作业是在球磨机筒体内进行的，筒体内装有磨矿介质钢球。矿石由给矿机经皮带运输机送入球磨机。钢球随着筒体的旋转而被带到一定的高度后，由于重力作用的钢球落下，于是装在筒体内的矿石就受到钢球的冲击力。另一方面，由于钢球在简体内沿简体轴心的公转和自转，在钢球之间及其在筒体接触区又产生对矿石的挤压和磨剥力，从而将矿石磨碎。    粉碎后的矿粒随矿浆从球磨机的排矿口排出，呈分散的悬浮状态进入分级机，这时矿浆中的大颗粒矿石形成返砂而进入球磨再磨，小颗粒矿石溢流流出，成为磨矿分级系统的产品，进入下一道工序选别。    一、磨矿分级工艺流程及控制要求    控制系统的工艺流程如图13-18所示。粉矿由变频调速的给矿机送到皮带，经皮带送入球磨机进行磨矿，磨矿后的矿浆流人分级机进行分级，满足粒度要求的矿石溢流进入泵池进行选别，大颗度的矿石经分级机重新送人球磨机进行再磨。
    图13-18    磨矿分级工艺流程    1．给矿量的控制    为了提高磨矿效率，球磨机的给矿量需根据矿石的可磨性进行设定，并通过对给矿机调速进行自动调节。给矿量由核子皮带秤来进行检测。给矿量的设定通过触摸屏实现，由核子皮带秤检测，给矿量控制是通过改变给矿电动机的频率，使矿石入磨机台时的量按设定值进行PI闭环控制。本系统的台时处理量设计为40t／h。    2．磨矿浓度的控制    实验及经验数据证明球磨机内的磨矿浓度为75%～80%时磨矿效果最好。故磨矿浓度需控制为75%～80%。磨矿浓度难以直接检测。可根据给矿量及返砂量按比例加返砂水来实现PI控制。    根据生产实践，当磨机工作处于正常状态时，分级返砂比相当稳定。在给矿及分级机溢流浓度稳定的情况下，返砂量的波动不大，因此，只要根据本厂的原矿粒度及矿石特性，标定出正常的返砂比，即可由给矿量的多少及返砂比，按磨矿浓度的要求计算出所需的返砂水量。若给矿量恒定，则返砂水量也是恒定的。    若磨机稳定运行时，磨矿浓度控制在75%左右，所需加水量约为W=0.250，其中Q为给矿量。    3．溢流浓度的控制    由于分级的矿石颗料不好直接检测，而分级粒度与分级浓度具有严格的关系，故通过控制分级机内的矿石浓度来间接控制分级粒度。分级机溢流浓度由核子密度计检测。分级机溢流浓度主要通过电动阀控制排补加水来进行PI控制。本项目的溢流浓度在39%～52%范围内根据选矿实验结果进行设定。    一、硬件设备选型    本系统有4个模拟量输入、3个模拟量输出，选择FX2N- 48MR的PLC作为控制器，配备FX2N- 4AD模块和FX2N- 4DA模块各一块。    检测仪表、执行机构的选择如表13-7所示。    表13-7    硬件选型
    三、I/O分配    PLC各输入输出位元件分配如表13 -8所示。    表13-8    I/O分配
    AD、DA模块各通道的分配如表13-9所示。    表13-9    AD、DA模块各通道的分配
    I/O接线图如图13-19所示，KM1控制同步电动机运行，KM2控制皮带运行，KM3控制给矿机变频器电源，KM4分级机电源，KM5控制分级机电动机星形接法降压启动，KM6控制分级机电动机三角形接法全压运行。M0为自动启动，M1为自动停止，M0、M1在触摸屏上设置为点动。M2为手动操作，M3为皮带手动启动、停止，M4为给矿机手动启动、停止，M5为分级机手动启动、停止，M6为磨机手动启动、停止。M2～M6在触摸屏中都设置为交替。
    图13-19    I/O分配图    四、PLC程序及监控    PLC程序包括两部分，一部分为开关量的控制，另一部分为模拟量的控制。重点在于3个PID回路的模拟量控制，其编程思路可以按读AD模块输入数据、PID运算、写DA模块输出模拟量至控制设备的顺序进行编写。PLC程序如图13 - 20所示。    通过触摸屏控制工程，可在其上进行启停控制、给矿量设定、分级溢流浓度等的设定，还可在画面上直接监视到现场运行的各种数据。


    图13-20    磨矿分级控制程序