1前言鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠是近年新建的選廠，是目前國內(nèi)大型選廠之一。年處理原礦900萬t，年產(chǎn)精礦300萬t.原礦平均品位29.97%，設(shè)計精礦品位64%.其主要設(shè)備（如破碎機、球磨機、濃縮機、礦漿泵、過濾機等）均由國外進口。生產(chǎn)流程約有數(shù)字量i/o 9700個、摸擬量i/o1300多個，調(diào)節(jié)回路約240個。如何提高該廠過程自動化控制水平，進而提高產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，這是該廠設(shè)計中的一個重要課題。經(jīng)過對北美幾個礦山進行實例考察和幾年的研究與經(jīng)濟技術(shù)多方案比較，最后采用了dcs +plc的控制系統(tǒng)方案?，F(xiàn)對該系統(tǒng)簡要介紹如下。

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、破碎給礦皮帶、三套中破碎機組、六套細(xì)破碎機組、振動篩、中間礦倉、皮帶、卸礦車等。

工藝原理：原礦由皮帶從采場運到儲礦倉（原礦倉），經(jīng)振動給礦機和皮帶機送給一次振動篩。篩上物料進人中破碎機進行破碎，破碎后的物料和一次篩分機篩下的物料一起進入二次篩分。篩上的物料經(jīng)皮帶機送至中間料倉，然后再由倉下的小皮帶送到細(xì)破碎機進行細(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，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。

主要控制內(nèi)容：原礦倉中設(shè)有超聲波料位計和電阻式料位計，用以顯示儲礦量和對原礦運送皮帶的連鎖控制；皮帶機設(shè)有跑偏、堵漏、上下工藝連鎖保護、驅(qū)動電機過負(fù)荷保護、開停車順序控制及運行狀態(tài)顯示；破碎機設(shè)有功率控制、輔機運行狀態(tài)控制及主輔機連鎖；中間料倉與磨礦倉設(shè)有超聲波料位計和電阻式料位計，用以顯示儲礦量和對上料皮帶、布料小車和出料皮帶的連鎖控制、料倉自動布料控制；破碎工區(qū)人口和出口處皮帶設(shè)有金屬探測器和清除器；人口皮帶和中間礦倉皮帶設(shè)有皮帶電子稱，用于計量：所有設(shè)備的運行狀態(tài)控制（包括開、停驅(qū)動控制、開、停狀態(tài)反饋、過負(fù)荷保護和報警、機旁與集中轉(zhuǎn)換等）。

磨礦-磁選工區(qū)磨礦-磁選系統(tǒng)分三個系列，每個系列的主要設(shè)備有：兩臺磨機、旋流器組、一個080m濃縮機和弱、中、強磁選機組等。

工藝原理：（以一個系列為例進行說明）。

一段磨機接受經(jīng)磨礦倉倉下的氣動閥門、給料皮帶運來的干礦、一次旋流器的沉沙和清水。一段磨機的溢流礦漿經(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，而溢流礦漿則輸出給弱磁機、中磁機進行磁選。磁選尾礦進人080m濃縮機，磁選精礦進入53m濃縮機。

080m濃縮機底流給強磁機，強磁精礦給o50m濃縮機，尾礦給0140m濃縮機。

主要控制內(nèi)容：磨礦倉下給料系統(tǒng)設(shè)有氣動閥門電氣控制、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；磨機設(shè)有功率檢測與控制；磨機系統(tǒng)還設(shè)有粒度、品位檢測；磨機泵池設(shè)有液位檢測和加水調(diào)節(jié)控制；旋流泵出口設(shè)有濃度和壓力檢測，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；080m濃縮機有功率檢測、力矩檢測、提耙控制；底流設(shè)有濃度、流量、壓力檢測，泵采用變頻調(diào)速，構(gòu)成濃度控制系統(tǒng)；所有設(shè)備的運行狀態(tài)控制；磁選機由本機自帶的plc控制，與系統(tǒng)構(gòu)成上、下位機關(guān)系。

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

工藝原理：（以一個系列為例進行說明）053m濃縮機底流滎送給礦漿分配器，然后送給粗選機。粗選精礦去精選。精選精礦給到045m濃縮機，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。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，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及控制；精礦、尾礦品位檢測；浮選機運行控制；各種閥門控制；053m濃縮機的控制與080m濃縮機類似，但沒有提耙控制，以及所有設(shè)備的運行狀態(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0140m濃縮機和一個栗站組成。

精礦系統(tǒng)由2臺045m濃縮機、一個喂料泵站和一個主泵站組成。

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。

的控制與053m濃縮機類似：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；精礦主泵系統(tǒng)主機與液壓、潤滑等輔機的聯(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；精礦系統(tǒng)還有管道刮管器位置檢測等，以及所有設(shè)備的運行狀態(tài)控制。

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

工藝原理：正常生產(chǎn)時，由精礦主栗站礦漿分配器，然后泵至過濾間的礦漿分配器和過濾機組進行過濾處理，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，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)廠暫時不需要精礦時，小皮帶上的犁式卸料器落下時，產(chǎn)品精礦卸到料堆上儲存起來。當(dāng)需要時，用抓斗裝至圓盤給料機上，然后卸到皮帶上，輸送至燒結(jié)廠。

如果精礦輸送管道停運一段時間，啟用時必需先用水沖洗。此時礦漿濃度降低，低濃度的礦漿送至030m濃縮機，經(jīng)濃縮達(dá)到濃度要求后再送到終端泵站，進而進行過濾處理。

控制內(nèi)容：030m濃縮機在非正常生產(chǎn)時做為事故池使用，所以控制比較簡單，沒有底流濃度控制；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；過濾機組的控制有主、輔機連鎖、開停機控制、過負(fù)荷控制、精礦輸出皮帶稱計量，濾液泵池液位與泵調(diào)速閉環(huán)控制；以及所有設(shè)備的運行狀態(tài)控制。

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

原則，本系統(tǒng)分9個控制室。1號控制室控制破碎工區(qū)；2號控制室控制磨礦-磁選工區(qū)；3號控制室控制浮選工區(qū)；4號控制室控制藥劑配置；5號控制室控制尾礦、精礦輸送工區(qū)的尾礦系統(tǒng)；6號控制室控制尾礦、精礦輸送工區(qū)的精礦系統(tǒng)；7a控制室控制過濾工區(qū)的精礦輸送終端栗站；7b號控制室控制過濾工區(qū)的過濾系統(tǒng)；8號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控制臺電子單元、crt、打印機等設(shè)備構(gòu)成操作系統(tǒng)；系統(tǒng)采調(diào)軍臺選礦廠自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究用ltd、ntd冗余網(wǎng)絡(luò)。

供連鎖、容錯、計算、信號選擇以及控制操作；fst程序庫是由算術(shù)和位運算、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機箱里；應(yīng)用模塊有100、320、500點三種規(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卡和端子盤兩個獨立部分組成。i/o卡通過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機箱之間用i/o電纜連接，最遠(yuǎn)可達(dá)5000英尺。

控制臺電子單元操作系統(tǒng)提供人機操作接口、實時顯示、實時控制、實時報警、棒圖、趨勢圖、歷史記錄、生產(chǎn)報表打印等。

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的一個子系統(tǒng)。在磨礦磁選控制系統(tǒng)，plc通過擴展多功能控制器emux直接連到數(shù)據(jù)高速公路上。

4基本控制電路的設(shè)計與可靠性研究本系統(tǒng)共有幾千臺、套設(shè)備，分為三大類。一類為普通設(shè)備，它的開、停一般不直接影響到工藝生產(chǎn)線上的其它設(shè)備的運行，如除塵系統(tǒng)的泵、噴水閥門等。另一類稱為重要設(shè)備，它的運行直接影響到工藝生產(chǎn)線上的其它設(shè)備的運行狀態(tài)，如振動篩、皮帶機等。還有一類設(shè)備，如球磨機、破碎機，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，分別設(shè)計了對應(yīng)的控制電路。

普通設(shè)備的驅(qū)動控制電路為普通設(shè)備的驅(qū)動控制電路簡化原理圖。為方便起見，將一些連鎖保護電路簡化、省略。圖中hk為集中控制方式（remote）與機旁控制方達(dá)到了設(shè)計要示，有些主要指標(biāo)已超過設(shè)計指標(biāo)，有效地提高了選廠經(jīng)濟效益和社會效益。

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