选矿过程自动化技术ppt课件

1、昆明理工大学 黄宋魏选矿过程自动化技术.技术报告1 选矿过程检测技术2 选矿过程控制系统 3 选矿过程综合自动化系统 4 选矿自动化新技术主要内容5 终了语 1选矿过程检测技术 检测设备是控制系统的“眼睛。选矿过程环境恶劣，影响要素多，对检测仪表有很高的要求。检测仪表能否准确可靠，往往是控制系统成败的关键。 目前，选矿自动化运用的仪表根本上都曾经实现国产化，性能和质量已接近或到达国际先进程度。1.1 选矿过程主要检测参数选矿过程需求检测的参数很多，但主要有：流量(如物料流量、液体流量、气体流量等)浓度及细度如矿浆浓度、矿粒细度等物位如料位、液位等成分如pH值、矿石档次、离子浓度等电量如电流、电

2、压、功率、功率因数等负荷如球磨机负荷、破碎机负荷等等等。 下面主要引见物料流量、矿浆浓度、物位、pH值、档次等几个重要参数的检测。1.2 矿石流量的检测 矿石流量是选矿过程最重要的参数之一，最常用的检测设备主要有电子皮带秤和核子皮带秤两种。以丈量射线穿透物体后射线的能量为计算根据 以丈量秤架上的皮带物料分量为计算根据核子皮带秤 电子皮带秤 丈量信号与射线照射单位面积上的物体质量成指数关系丈量信号与物料分量成线性关系根本原理 丈量特性 电子皮带秤的主要类型单杠杆式皮带秤 双杠杆式皮带秤悬浮式皮带秤 阵列式皮带秤 核子皮带秤的主要类型点源式核子秤 线源式核子秤 影响检测精度的主要要素物料成分物料含

3、水量皮带上物料断面的外形皮带跑偏皮带粘附物料等等皮带张力的变化皮带跑偏皮带粘附物料等等核子皮带秤 电子皮带秤 电子皮带秤与核子秤检测精度的比较 我国JJG811-1993检定规程中，把核子皮带秤的准确度等级只分为1.0、2.0两个等级。 我国JJG1952002检定规程中，把电子皮带秤的准确度等级分为0.5、1.0、2.0三个等级。以前甚至有0.2等级。核子皮带秤 电子皮带秤 实践运用精度比较及选用建议精度比较： 在满足运用条件的情况下，电子皮带秤的精度大大高于核子皮带秤。但在不利于电子皮带秤安装的场所，电子皮带秤的精度要大大低于核子皮带秤。选用建议： 核子皮带秤的放射源属于国家严厉控制的物品

4、。运用前必需经过环保部门的审批和备案，运用过程中要接受定期检查。 建议优先思索电子皮带秤，不得已才选择核子皮带秤。实践上，核子皮带秤只是皮带秤的一个补充。昆明理工大学智能控制与智能仪表研讨室阵列式电子皮带秤秤体主机测速器12 矿浆浓度检测 目前，对于矿浆浓度检测的设备并不多，核子密度计依然是矿浆浓度检测的主要检测设备。-核子密度计的检测原理 原理：根据射线穿透物体的衰减规律进展丈量。射线穿过物体时遵守以下规律 其中，吸收系数 I0入射光强 I透射光强 L物体厚度 d物体密度 密度计实践计算公式为: 其中，d实测物体密度 k密度系数 d0参考点密度 S0参考点密度对应的入射光强数字量 S实测透射

5、光强数字量 当物体厚度、吸收系数固定后，射线衰减仅与密度有关。矿浆粒度检测主要有浓度对比法和直接丈量法1.3 矿浆粒度检测1浓度对比法 利用磨矿分级作业溢流细度与浓度之间存在一定的对应关系，经过检测矿浆浓度间接检测矿浆的细度。 这种方法投资少，较为准确，维护量少，是目前我国选矿自动化中运用最为广泛的方法。2直接丈量法 采用粒度检测设备对矿浆进展检测，直接获得粒度数据。目前常用的粒度检测设备主要有：激光粒度分析仪和超声波粒度分析仪。 在线式粒度分析仪价钱都比较昂贵，维护量比较大。目前我国在线式粒度检测设备主要依赖进口，而国产的在线粒度检测设备正逐渐在选矿消费中得到运用。14 矿浆pH值的检测 矿

6、浆pH值在线检测不断是难题。主要表如今：1电极外表容易粘附矿浆及容易结垢；2电极维护量很大；3电极容易失去活性，需求定期进展活化，运用时间较长后会完全失效。 pH计主要由变送器和电极组成，其中电极是技术关键。 目前可供选择的pH电极主要有： 锑电极：线性度较差，主要运用于含氟离子的场所，丈量pH范围在2至11之间； 玻璃电极：线性度好，丈量范围在1至12间； 离子场效应管电极：丈量范围可以从0至14pH值全程都具有很好的线性度，且不易遭到化学腐蚀 。其精度和运用寿命都优于其它电极。因价钱较昂贵，国内的运用报道不多。 pH电极的丈量原理三种电极的电位都遵照能斯特NERNST公式水的电离方程式为：

7、 H2O+H2O = H3O+OH 式中：E 电位；E0电极的规范电压； R气体常数；T开氏绝对温度; F法拉弟常数； n被测离子的化合价； H3O+H3O+离子的活度。那么pH= -log H3O+ 可见，只需丈量电极电位E即可得到pH值 pH电极及变送器外形图锑电极玻璃电极离子场效应管电极变送器15 物位检测 主要有：雷达物位计、超声波物位计、压力变送器等。这些仪表技术都比较成熟，但需求根据运用条件正确选择。 雷达物位计：顺应性最强，但价钱价高，几乎能顺应一切的选矿过程； 超声波物位计：价钱较低，但不适用于粉尘、雾气严重的场所，也不适用于物料外表不平整的场所； 压力变送器：主要用于水、药液

8、、矿浆等的物位检测。雷达物位计超声波物位计16 档次检测 在线式档次检测设备目前在我国运用并不多，仅限于一些大型选矿厂。 按运用的射线来划分，档次检测设备主要有射线式和X射线式两种。 检测原理都是利用高能射线光子打击原子后散射出与元素档次有关的特征X射线，经过丈量特征X射线强度就可以算出目的元素的档次。 档次分析仪价钱比较昂贵，选矿厂运用时普通都采用多点采样、单点分析的方法，可以实现一台档次分析仪对多个采样点的档次检测。选矿过程自动控制系统2 PLCProgramming Logic Controller，可编程控制器是目前最为常用的控制主机。由于其性能可靠、功能丰富、价钱较低、便于掌握等，在

9、小、中、大型自动化系统中都得到了广泛的运用。约占自动化系统的60%以上。2.1 控制主机 目前，最常用的控制主机是PLC、DCS和FCS，三者被称为控制系统“三剑客。 DCSDistributed Control System，集散控制系统主要运用于中、大型自动化系统，因其功能与PLC相当，而价钱高于PLC较多，其运用遭到一定的限制。 FCSFieldbus Control System，现场总线控制系统是一种新型的控制系统。因目前没有构成一致的总线规范且该设备价钱昂贵，实践运用不很多。2.2 PLC、DCS、FCS的比较 FCS是由PLC、DCS开展而来的，FCS不仅具备DCS与PLC的特点

10、，而且跨出了革命性的一步。目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向FCS靠拢的趋势。 最初，为了替代开关量继电器控制，发明了PLC；为了取代模拟量的单回路控制器，开发了DCS。 为了弥补各自的缺乏，PLC和DCS相互靠拢，目前PLC与DCS的差别曾经很小。 后来，为了抑制PLC、DCS存在的缺乏，开发了FCS。FCS可以将模拟量控制彻底分散到现场设备中，是全分散、全数字化，全开放和可互操作的新一代消费过程自动化系统，它将取代现场一对一的4-20mA模拟信号线，给传统的工业自动化系统体系构造带来革命性的变化。2.3 监控主机 早期，计算机可靠性不高，出现了专门用于工业控制系统的计算机称为工控机，

11、出现了诸如研华、研祥、研发等工控机开发商。 工控机最大的缺乏是：价钱高，而出产时间比商用机、家用机普通滞后1-2年。 目前商用机性能曾经相当可靠，大量运用阐明，许多著名品牌的商用机的性能已接近甚至超越工控机。因此，目前大多数控制系统采用商用机作为控制系统的监控主机。 控制系统常用的计算机品牌有IBM、DELL、联想等。2.4 自动控制系统的设计开发 1、选矿自动化系统的设计开发主要内容 从实际上说，几乎一切选矿过程都可以实现自动控制。但从投资、投入产出、技术成熟程度等方面思索，选矿厂主要实施的控制有： 碎矿过程控制 磨矿分级过程控制 选别过程控制浮选控制、加药控制等 脱水过程控制精矿脱水、尾矿

12、脱水 供水系统控制2、自动控制系统的设计开发 目前，分散控制集中管理的DCS方式依然占主导位置。DCS由上位站和下位站组成，下位站普通采用PLC或DCS控制器；上位站普通采用计算机。 以PLC为下位主机的DCS性价比最高。目前主要有以下三种最为流行的设计方式： 1独立型控制系统方式； 2分布式控制系统方式； 3分布冗余式控制系统方式。独立型控制系统分布式控制系统分布冗余式控制系统3、选矿自动化系统的开发运用选矿过程综合自动化系统33.0 概述 随着经济全球化的趋势日益加强，面对猛烈的市场竞争，企业界的主要对策是采用先进的制造技术、信息技术、自动化技术、现代管理技术、系统科学技术有机地组合起来，

13、开发新一代先进的信息、管理、制造技术，这样就产生了企业资源方案(ERP)、消费执行系统MES、过程控制系统(PCS)，构成了新一代的综合自动化系统。 ERP建立在信息技术根底上，以系统化的先进管理思想为企业决策层和员工提供决策运转手段的管理平台，构建了一个功能庞大的计算机软件系统，担任消费方案的制定、库存控制和财务管理，偏重于企业的消费组织、消费管理、运营决策等方面的优化，ERP在方案中表达管理本质，在财务中表达管理效率。3.1企业资源方案(ERP)图3.1 ERP系统的构造图营销管理后勤管理财务管理采购管理消费管理3.2 消费执行系统MES MES主要担任消费管理和调度执行，经过控制物料、设

14、备、人员、流程指令和设备等一切工厂资源来提高消费竞争力。MES处在ERP和PCS之间，进展信息的转换。 MES执行的是ERP制定的方案，PCS执行MES的指令，MES能将消费目的信息、消费配方信息以及消费规范自动地转换为过程控制设定值。MES将从PCS采集来的消费数据与质量目的进展对比和分析，跟踪或改良消费方案，可以提供闭环的质量控制。-消费执行系统MES图3.2 MES系统的功能构造图 质量管理工艺管理库存管理作业方案作业过程管 理工具管理事务管理设备管理来自方案层的义务 PCS主要由检测仪表、执行机构、计算机系统等组成。计算机系统进展数据采集与控制、数据预处置、过程监控等，直接参与消费过程

15、的多参数控制。3.3 过程控制系统PCS图3.3 一种PCS系统拓扑图-过程控制系统PCS 完好的工业综合自动化系统框架具有ERP、MES、PCS三层构造特征，为金字塔构造。 该系统结合了先进的工业制造技术、现代管理技术和以先进控制为代表的信息技术，集成了企业的运营管理、消费过程控制、运转与管理等各个方面，将一切这些环节作为一个整体进展控制与管理，最终实现企业的优化运转，提高企业竞争力。3.4 ERP/MES/PCS的信息化关系图3.4 ERP、MES、PCS关系图ERPMESPCS方案层执行层控制层4选矿自动化新技术4.1自动化仪表的数字化、智能化和虚拟化 选矿自动化仪表的开展与其它行业自动

16、化一样，阅历了机械式、电子式、微机式几个层次；现场仪表能否具有数字化、智能化和通讯化功能是现代仪表的标志性品格。 检测仪表的数字化、智能化实现了同控制安装网络的衔接，经过现场总线和工业以太网，实现多方向、多变量数据通讯。 数字化的执行器可以直接接受数字信号控制调理阀开度和其他机构的行程。 一些自动化仪表不再是传统意义上的有形仪表，而是软件的虚拟功能体如软丈量技术。4.2 控制系统的分布化技术 传统的工业自动化系统都采器具有集中运算才干的中央控制器，软件程序是面向过程的、需求做大量程序开发任务。 微软公司的Windows平台提供了组件对象模型技术(COM)或分布式组件对象模型技术(DCOM)，为

17、实现分布式自动化提供了技术根底，它们之间可以相互通讯并共享数据，并经过网络相互衔接、相互交换数据，就像在本地一样。 分布式自动化大大提高了系统的开放性、一致性和适用性，使系统具有一致的工程和数据模型，从而大大降低了工程工程从系统设计、系统集成、交付投运、开车运转直至技术维护阶段的总本钱。 基于PC自动化系统的典型配置是在工业PC中插入一个现场总线通讯卡，经过现场总线与现场的各类I/O模块、控制器相衔接，可以存取现场的一切数据，以完成传统PLC或DCS安装所能完成的各种数据处置和控制义务。4.3基于PC的自动化和WEB技术 随着WEB技术的日趋成熟，将WEB技术用于工业控制已成为一个新热点。经过

18、在工业控制底层的现场设备中运转嵌入式WEB效力器，可用规范阅读器在Internet的远端对这些设备进展访问与控制，从而实现了基于WEB的远程监控、诊断和系统维护。 4.4 工业以太网技术及OPC技术 现场总线技术在不同厂家设备的相互通讯与相互操作问题很难处理，组网规模不能太大。于是现场总线开场转向以太网。如今，工业以太网技术曾经被工业自动化系统广泛接受。不同工业以太网设备采用一样的通讯协议，易于不同厂家的产品混合运用。相对于DCS系统，其布线量大大减少。 近年来称为万能衔接桥的OPC技术得到了宏大开展和广泛运用，OPC可以向用户提供不依托于特定开发言语和开发环境的可以自在组合运用的过程控制软件或组件产品。OPC诞生之前，智能设备之间的接口没有一致的规范。OPC的产生可以使不同供应厂商的设备和运用程序之间的软件接口规范化，使其间的数据交换