設(shè)備與應(yīng)用bookmark0基于std工控機(jī)的濃密自動(dòng)控制系統(tǒng)姜諳男孫豁然鄭建明王建福2（1.東北大學(xué)資源土木學(xué)院，遼寧沈陽110006；2.山東黃金集團(tuán)新城金礦，山東萊州261438統(tǒng)。該系統(tǒng)在紅布金礦成功應(yīng)用，具有性價(jià)比高，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。本文對(duì)控制任務(wù)，控制方案，系統(tǒng)特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

成為發(fā)展的方向。在山東萊州紅布金礦，我們利用std總線工控機(jī)和先進(jìn)控制策略，開發(fā)的濃密機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，取得了預(yù)期的效果。

1系統(tǒng)的控制任務(wù)1.1放礦濃度和浸前濃度的作用濃密機(jī)的工作原理就是利用重力沉降將固體懸浮液（精礦）分離為上層清液及下部高濃度的礦漿。下部礦漿放到調(diào)漿槽，適量加水調(diào)成合適濃度礦漿，進(jìn)入浸出工序。為表述方便，本文稱從濃密機(jī)放出礦漿的濃度為放礦濃度，進(jìn)入浸出工序的礦漿濃度為浸前濃度。

影響濃密機(jī)處理量的最重要因素是礦粒的利用濃密機(jī)處理精礦是很多礦山的重要工藝過程。該工藝的傳統(tǒng)操作是由人工來完成的，操作工憑借經(jīng)驗(yàn)來確定放礦的時(shí)間和放礦閥門的開度。傳統(tǒng)方法工作枯燥，需要人工反復(fù)開合放礦閥門，而且經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的放礦濃度誤差大，從而影響了濃密效果和后繼工序的效率。尤其高效濃密機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)操作和控制提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制放礦已大學(xué)資源土木工程學(xué)院碩士研究生，主要從事系統(tǒng)工程及計(jì)算機(jī)在礦山的應(yīng)用的研式：冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)由人工輸入計(jì)算機(jī)，結(jié)合這些參數(shù)，微機(jī)通過重力加速度，m/s2；d顆粒直徑，m；液體的動(dòng)力粘度，pas；v液體的運(yùn)動(dòng)粘度，m2s.隨著懸濁液濃度的增加，顆粒在沉降過程中互相碰撞、干涉，造成沉降速度降低，此速度稱為干涉沉降速度un符合：表示；n礦漿性質(zhì)決定的常數(shù)。

其它字符含義同式。

由這兩個(gè)公式可以知道，放礦的濃度的不同會(huì)明顯影響顆粒的沉降速度，從而影響濃密機(jī)處理量。

浸前濃度的取值直接影響了浸出的效率。

要使浸出的效率最好，礦漿浸前濃度應(yīng)該保持在最佳范圍。

1.2控制任務(wù)本系統(tǒng)的主要任務(wù)是在保持濃密機(jī)最佳工作效率的同時(shí)為浸出工序提供最佳的礦漿浸前濃度。而要保證濃密機(jī)的最佳工作效率則需要控制放礦濃度。濃密機(jī)液面保持在小范圍內(nèi)變化，而調(diào)漿槽液面的監(jiān)控是為了防止軟管泵吸空或調(diào)漿槽溢流。

2系統(tǒng)方案結(jié)合上述分析，我們選擇放礦濃度、濃密機(jī)內(nèi)礦漿的液面、調(diào)漿槽液面和浸前濃度為受控變量，選擇放礦閥開度、調(diào)漿水閥開度及排漿軟管泵流量為控制變量。濃密機(jī)和調(diào)漿槽采模糊（fuzzy）算法確定放礦濃度的設(shè)定值，浸前濃度的設(shè)定值由現(xiàn)場(chǎng)選礦工藝技術(shù)人員設(shè)定，并可根據(jù)浸出的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和修正。關(guān)于放礦閥和調(diào)漿水閥如何開，開多少，通過fuzzy+pid算法確定。該工藝過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)管路示意圖見。

3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31濃密機(jī)放礦濃度控制回路如上所述，保證濃密機(jī)的放礦濃度在最佳范圍是很重要的，所以放礦濃度控制回路，是本系統(tǒng)最關(guān)鍵的控制回路。通過人工輸入的礦石變化情況和有關(guān)工藝參數(shù)，經(jīng)過模糊推理設(shè)定最佳放礦濃度設(shè)定值。采用濃度計(jì)實(shí)現(xiàn)放礦濃度的檢測(cè)，并將其與最佳放礦濃度設(shè)定值比較，如大于設(shè)定濃度，根據(jù)其設(shè)定濃度的差值，調(diào)節(jié)排礦水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，控制排礦量的大小，直到放礦濃度等于設(shè)定濃度，排礦過程穩(wěn)定為止?？刂圃砣缢?。

3.2浸前濃度控制回路潘立的控制回路。礦礦石的性質(zhì)等動(dòng)態(tài)的參數(shù)調(diào)漿槽礦漿的濃度，從而進(jìn)行控制?？紤]到y(tǒng)射線濃度計(jì)的成本很高，約1.8萬元。我們利用放礦濃度和浸前濃度的數(shù)學(xué)關(guān)系，計(jì)算出在設(shè)定的浸前濃度下調(diào)漿槽的加水量，將調(diào)漿槽的濃度控制巧妙轉(zhuǎn)化為調(diào)漿水量的控制，既簡(jiǎn)化了控制回路，又節(jié)省了購(gòu)買射線濃度計(jì)較大的開支。調(diào)漿槽的加水量計(jì)算公式如下：調(diào)漿槽應(yīng)加水流量，m3/s；放礦流量，m3/s；一實(shí)際放礦濃度；一浸前濃度的設(shè)定值。

調(diào)漿水控制回路（已知yi>72）。控制回路如所示：3.3微機(jī)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和控制任務(wù)，對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求較高，選用fy―1系列std總線工控機(jī)，該系列產(chǎn)品特點(diǎn)是性價(jià)比高，性能可靠，能適應(yīng)惡劣環(huán)境，采用標(biāo)準(zhǔn)的接口插槽，減少硬件接口的設(shè)計(jì)工作量，維護(hù)和擴(kuò)展方便。硬件系統(tǒng)配置如所示。

系統(tǒng)要求cpu有較強(qiáng)運(yùn)算能力，因此，cpu模塊選用ms 80增強(qiáng)型cmos微機(jī)處理器。hd64180內(nèi)部除了中央處理器外，芯片內(nèi)還集成了中斷控制器、存儲(chǔ)器管理單元以及兩通道dma控制器、兩個(gè)通道異步串行通信接口、一個(gè)同步串行通信接口和可編程定時(shí)器等單元，可降低系統(tǒng)組成成本。系統(tǒng)支持模塊選用了ms―9210高分辨率顯示器接口及鍵盤接口板。

板上采用ms―6845作為視頻通道的crt控制器，還固化有繪圖軟件。該板配接crt顯示器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，構(gòu)成控制系統(tǒng)的輸入和監(jiān)視輸出裝置。系統(tǒng)i/ 0接口模塊包括模擬量接口模塊和開關(guān)量接口模塊。ms―11070為模擬量輸入板，該板包括一個(gè)測(cè)量放大器和12位32通道a/d轉(zhuǎn)換器，采用ac/dc變換器供電，抗干擾能力強(qiáng)。我們選用美國(guó)dal-性問題，它是一個(gè)256w1m位的32腳的dip插座，它帶有一個(gè)內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一個(gè)非易失性的ram控制電路和一個(gè)嵌入式的鋰電池，適用于任何8k8，32k8，128k8或512ik8的edec寬的cmos靜態(tài)ram.它與一個(gè)cmos靜態(tài)ram配對(duì)使用，實(shí)時(shí)時(shí)鐘監(jiān)視vcc是否超出容限，當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，內(nèi)部鋰電池自動(dòng)接通，防止時(shí)間和數(shù)據(jù)丟失，徹底解決了存儲(chǔ)器的易失性問題。

3.4微機(jī)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序由hd64180微處理器匯編語言開發(fā)，由于它兼容z80匯編語言，為熟悉z80匯編的用戶編程提供了方便。大量的編程工作先由pc機(jī)開發(fā)和調(diào)試，然后固化到eeprom存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)最終完成之前，還需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行儀器儀表的調(diào)試和程序的測(cè)試修正?？刂葡到y(tǒng)的軟件由控制程序、表格和專用漢字字庫組叫公產(chǎn)的他21%狒來解決ramc易失釀isftg s設(shè)計(jì)墩程序由主控程序、驅(qū)動(dòng)程序、中斷處理程序和功能子程序等模塊組成。子程序包括初始化程序，鍵盤輸入掃描程序，系統(tǒng)校正程序，crt顯示程序，a/d轉(zhuǎn)換程序，d/a轉(zhuǎn)換程序，模糊算法處理程序，計(jì)算判別程序，報(bào)警程序等。主控程序流程圖如所示。

4系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用情況41系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）該系統(tǒng)性能價(jià)格比高，性能穩(wěn)定可靠。std工控機(jī)的選用使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。采用標(biāo)準(zhǔn)的接口，具有良好的兼容性，方便系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)。

+pid控制算法，對(duì)于該系統(tǒng)的多耦合，非線性特點(diǎn)具有很強(qiáng)的適應(yīng)力，具有純滯后補(bǔ)償功能，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和自適應(yīng)控制能力。

（4）系統(tǒng)采取了一系列安全保護(hù)措施，包括防止數(shù)據(jù)易失性措施，軟件陷阱技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表的檢測(cè)和報(bào)警等。

42系統(tǒng)的應(yīng)用情況該系統(tǒng)在紅布金礦投入運(yùn)行一年多來，工作狀況穩(wěn)定可靠，在溢流保持澄清，放礦濃度穩(wěn)定的狀態(tài)下，提高了濃密機(jī)的處理量，同時(shí)提高了浸出效率創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)效益。并且降低了操作人員的操作難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。

5結(jié)論濃密自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了礦山工人和管理人員學(xué)習(xí)現(xiàn)代技術(shù)的熱情，促進(jìn)了礦山企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和管理水平的提高。該系統(tǒng)在紅布金礦的成功應(yīng)用表明：基于std總線和模糊控制的濃密自動(dòng)控制系統(tǒng)具有先進(jìn)性和推廣價(jià)值。筆者深信：隨著微機(jī)檢測(cè)和控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)必將在礦山得到更多的應(yīng)用，并發(fā)揮出愈來愈大的作用。□