设备与应用bookmark0基于STD工控机的浓密自动控制系统姜谙男孙豁然郑建明王建福2（1.东北大学资源土木学院，辽宁沈阳110006；2.山东集团新城金矿，山东莱州261438统。该系统在红布金矿成功应用，具有性价比高，稳定可靠的特点。本文对控制任务，控制方案，系统特点，系统设计进行了介绍。

　　成为发展的方向。在山东莱州红布金矿，我们利用STD总线工控机和先进控制策略，开发的浓密机自动控制系统，取得了预期的效果。

　　1系统的控制任务1.1放矿浓度和浸前浓度的作用浓密机的工作原理就是利用重力沉降将固体悬浮液（精矿）分离为上层清液及下部高浓度的矿浆。下部矿浆放到调浆槽，适量加水调成合适浓度矿浆，进入浸出工序。为表述方便，本文称从浓密机放出矿浆的浓度为放矿浓度，进入浸出工序的矿浆浓度为浸前浓度。

　　影响浓密机处理量的重要因素是矿粒的利用浓密机处理精矿是很多矿山的重要工艺过程。该工艺的传统操作是由人工来完成的，操作工凭借经验来确定放矿的时间和放矿阀门的开度。传统方法工作枯燥，需要人工反复开合放矿阀门，而且经验估计的放矿浓度误差大，从而影响了浓密效果和后继工序的效率。尤其高效浓密机技术的发展，对操作和控制提出了更高的要求。计算机自动控制放矿已大学资源土木工程学院硕士研究生，主要从事系统工程及计算机在矿山的应用的研式：冶金矿山设计与建设由人工输入计算机，结合这些参数，微机通过重力加速度，m/s2；d颗粒直径，m；液体的动力粘度，Pas；v液体的运动粘度，m2s.随着悬浊液浓度的增加，颗粒在沉降过程中互相碰撞、干涉，造成沉降速度降低，此速度称为干涉沉降速度un符合：表示；n矿浆性质决定的常数。

　　其它字符含义同式。

　　由这两个公式可以知道，放矿的浓度的不同会明显影响颗粒的沉降速度，从而影响浓密机处理量。

　　浸前浓度的取值直接影响了浸出的效率。

　　要使浸出的效率好，矿浆浸前浓度应该保持在佳范围。

　　1.2控制任务本系统的主要任务是在保持浓密机佳工作效率的同时为浸出工序提供佳的矿浆浸前浓度。而要保证浓密机的佳工作效率则需要控制放矿浓度。浓密机液面保持在小范围内变化，而调浆槽液面的监控是为了防止软管泵吸空或调浆槽溢流。

　　2系统方案结合上述分析，我们选择放矿浓度、浓密机内矿浆的液面、调浆槽液面和浸前浓度为受控变量，选择放矿阀开度、调浆水阀开度及排浆软管泵流量为控制变量。浓密机和调浆槽采模糊（Fuzzy）算法确定放矿浓度的设定值，浸前浓度的设定值由现场选矿工艺技术人员设定，并可根据浸出的指标进行调整和修正。关于放矿阀和调浆水阀如何开，开多少，通过Fuzzy+PID算法确定。该工艺过程的自动控制系统管路示意图见。

　　3控制系统设计与实现31浓密机放矿浓度控制回路如上所述，保证浓密机的放矿浓度在佳范围是很重要的，所以放矿浓度控制回路，是本系统关键的控制回路。通过人工输入的矿石变化情况和有关工艺参数，经过模糊推理设定佳放矿浓度设定值。采用浓度计实现放矿浓度的检测，并将其与佳放矿浓度设定值比较，如大于设定浓度，根据其设定浓度的差值，调节排矿水电动调节阀的开度，控制排矿量的大小，直到放矿浓度等于设定浓度，排矿过程稳定为止。控制原理如所示。

　　3.2浸前浓度控制回路潘立的控制回路。矿矿石的性质等动态的参数调浆槽矿浆的浓度，从而进行控制。考虑到Y射线浓度计的成本很高，约1.8万元。我们利用放矿浓度和浸前浓度的数学关系，计算出在设定的浸前浓度下调浆槽的加水量，将调浆槽的浓度控制巧妙转化为调浆水量的控制，既简化了控制回路，又节省了购买射线浓度计较大的开支。调浆槽的加水量计算公式如下：调浆槽应加水流量，m3/s；放矿流量，m3/s；一实际放矿浓度；一浸前浓度的设定值。

　　调浆水控制回路（已知Yi>72）。控制回路如所示：3.3微机系统硬件实现考虑到现场的环境和控制任务，对系统的可靠性要求较高，选用FY―1系列STD总线工控机，该系列产品特点是性价比高，性能可靠，能适应恶劣环境，采用标准的接口插槽，减少硬件接口的设计工作量，维护和扩展方便。硬件系统配置如所示。

　　系统要求CPU有较强运算能力，因此，CPU模块选用MS 80增强型CMOS微机处理器。HD64180内部除了中央处理器外，芯片内还集成了中断控制器、存储器管理单元以及两通道DMA控制器、两个通道异步串行通信接口、一个同步串行通信接口和可编程定时器等单元，可降低系统组成成本。系统支持模块选用了MS―9210高分辨率显示器接口及键盘接口板。

　　板上采用MS―6845作为视频通道的CRT控制器，还固化有绘图软件。该板配接CRT显示器和一个标准键盘，构成控制系统的输入和监视输出装置。系统I/ 0接口模块包括模拟量接口模块和开关量接口模块。MS―11070为模拟量输入板，该板包括一个测量放大器和12位32通道A/D转换器，采用AC/DC变换器供电，抗干扰能力强。我们选用美国Dal-性问题，它是一个256W1M位的32脚的DIP插座，它带有一个内部实时时钟，一个非易失性的RAM控制电路和一个嵌入式的锂电池，适用于任何8K8，32K8，128K8或512IK8的EDEC宽的CMOS静态RAM.它与一个CMOS静态RAM配对使用，实时时钟监视VCC是否超出容限，当这种情况出现时，内部锂电池自动接通，防止时间和数据丢失，彻底解决了存储器的易失性问题。

　　3.4微机系统软件实现整个程序由HD64180微处理器汇编语言开发，由于它兼容Z80汇编语言，为熟悉Z80汇编的用户编程提供了方便。大量的编程工作先由PC机开发和调试，然后固化到EEPROM存储器中。系统终完成之前，还需要在现场进行仪器仪表的调试和程序的测试修正。控制系统的软件由控制程序、表格和专用汉字字库组叫公产的他21狒来解决RAMc易失酿isftg s设计墩程序由主控程序、驱动程序、中断处理程序和功能子程序等模块组成。子程序包括初始化程序，键盘输入扫描程序，系统校正程序，CRT显示程序，A/D转换程序，D/A转换程序，模糊算法处理程序，计算判别程序，报警程序等。主控程序流程图如所示。

　　4系统特点及应用情况41系统特点：（1）该系统性能价格比高，性能稳定可靠。STD工控机的选用使系统具有很强的适应恶劣环境的能力。采用标准的接口，具有良好的兼容性，方便系统的扩展和升级。

　　+PID控制算法，对于该系统的多耦合，非线性特点具有很强的适应力，具有纯滞后补偿功能，提高系统的实时性和自适应控制能力。

　　（4）系统采取了一系列安全保护措施，包括防止数据易失性措施，软件陷阱技术及现场仪器仪表的检测和报警等。

　　42系统的应用情况该系统在红布金矿投入运行一年多来，工作状况稳定可靠，在溢流保持澄清，放矿浓度稳定的状态下，提高了浓密机的处理量，同时提高了浸出效率创造了很大的经济效益。并且降低了操作人员的操作难度和劳动强度，改善了工作环境。

　　5结论浓密自动控制系统的应用，提高了矿山工人和管理人员学习现代技术的热情，促进了矿山企业的技术进步和管理水平的提高。该系统在红布金矿的成功应用表明：基于STD总线和模糊控制的浓密自动控制系统具有先进性和推广。笔者深信：随着微机检测和控制技术的发展，自动控制系统必将在矿山得到更多的应用，并发挥出愈来愈大的作用。□