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1、 第 i 页球磨机给矿控制策略研究设计第 i 页摘摘 要要本文研究课题为球磨机给矿控制系统策略研究。本文介绍了酒钢选矿厂磨球机给矿控制，主要从控制原理，工艺过程，磨矿分级过程，特别是对于磨球机给矿 PID 控制策略,控制系统组态,PLC 软件等方面做了详细的叙述。磨矿是粉碎过程的最后一阶段，在此阶段，颗粒是靠冲击和摩擦两者联合作用而破碎的；或是干磨，或是水悬浮液中湿磨。系统的总体设计：整个设计采用了集散控制系统对整个系统进行控制，上位机采用组态软件进行实时监控，下位机采用可编程控制器 PLC 进行现场数据采集.关键词：组态王，可编程控制器 ，PID 控制器，系统仿真第 ii 页Abstract
2、The research topics is the ball mill to the mine control systems strategy study. This introduced Jiugang plants ball mill plane to the mine control, Mainly , the control theory, processes, milling classification process, especially for the plane to the mine ball mill PID control strategy, King View
3、control systems, PLC software done a detailed description.Milling process is the final stage smash, at this stage, particles rely on the joint role of both the impact and friction broken; Or dry mill or water suspended in liquid Shimo.Systems design : the design adopted distribution control system f
4、or control of the entire system, King View software higher plane used for real-time monitoring, members of the PLC controller using a field programmable data collection.Keyword: King View, PLC, PID, System simulation第 I 页目录1 绪论 .1 1.1 课题来源与背景 .1 2 球磨生产及工艺 .2 2.1 球磨机简介 .2 2.1.1 球磨机 2 2.1.2 工作原理 22.1.
5、3 结构特点 3 2.1.4 用途和适用范围 3 2.1.5 技术指标 3 2.2 磨矿工艺简介 .3 2.2.1 工艺介绍 3 2.2.2 球磨控制系统： 4 2.3 球磨系统各个部分选定 .5 2.3.1 球磨系统输出/输入参数选择 .5 2.3.2 控制器的选择 5 2.3.3 执行机构的选择 6 2.3.4 检测装置 6 2.3.5 回路选择 6 3 球磨给矿控制设计 .8 3.1 球磨机浓度自动控制 8 3.2 PID 控制概况 93.2.1 PID 控制的原理 9 3.2.2 PID 控制的特点 .10 3.3 PID 控制的理论分析 .11 3.4 PID 控制器的参数整定 .1
6、3 3.4.1 PID 控制器的参数整定方法 .13 3.4.2 本次设计用的整定方法 .14 4 系统仿真 15 4.1 电振系统仿真 .16 4.1.1 系统数学模型的建立 .16 4.1.2 控制算法的确立及初步整定 .17第 II 页4.1.3 该环节的系统仿真及参数修正 .20 4.1.4 本节小结 .27 5 组态 28 5.1 组态软件产生的背景 28 5.2 组态王组态软件的应用现状及发展前景 29 5.3 组态王的优点 29 5.4 组态王的工作原理 .31 5.5 认识组态王程序组成员 32 5.6 组态王监控画面制作 .33 5.6.1 创建应用程序 .335.6.2 进
7、入开发环境 .34 5.6.3 创建窗口 .34 5.6.4 创建图形对象 .34 5.6.5 制作动画链接 .35 5.6.6 脚本语言 .36 5.6.7 主操作画面 .37 6 可编程序控制器 PLC 39 6.1 PLC 的简介 .39 6.1.1 可编程控制器的产生 .39 6.1.2 可编程控制器的发展与展望 .40 6.1.3 可编程控制器的特点 .42 6.1.4 PLC 的构成 .43 6.2 控制系统 PLC 程序设计 45 6.2.1 PLC 的工作原理 .456.2.2 PLC 的编程语言 .48 6.2.3 PLC 控制系统设计的设计原则 .48 6.2.4 PLC
8、控制器设计的基本步骤 .48 6.2.5 程序设计 .50 6.3 PID 指令编程 .54 7 总结 57 参 考 文 献 .58 致 谢 59第 1 页1 绪论球磨系统是粉碎工艺中的一个重要的环节，它广泛的应用于现代生产中，在现代工业和科学技术等方面起着重要作用。 进入 20 世纪以来，球磨系统这一学科得到了突飞猛进的发展，随着检测手段的进步，人们应用定量技术，电子显微技术和 x 射线等揭示出更加精密的检测技术，对球磨以及给矿的一些基础理论的研究发挥了巨大的作用。为了适应现代技术的要求，对控制策略提出了更高的要求。计算机及电子技术的发展，也带动了球磨设备及监测仪器的智能化，使得球磨的工艺的
9、参数的控制更精确更合理。现代球磨新技术广泛得到应用。磨矿自动控制系统主要用于冶金、水泥、电力等行业球磨机的自动控制，它能提高选厂球磨设备自动化程度，提高球磨机处理量，减少胀肚恢复时间，保证磨矿浓度、溢流浓度和粒度的合格率。磨矿作业投资大，生产成本高，它决定着选矿厂的生产技术指标和经济指标。磨矿自动控制系统开发可以稳定生产，提高选矿过程作业指标，节能降耗。因此，在选矿生产作业中，磨矿分级居首要地位,是选矿厂最重要的生产环节。1.1 课题来源与背景酒钢选矿厂现有 22 座 100 立方米竖炉、8 个磨矿系列、10 台 SHP3200型强磁选机、5 台 50 米浓缩机，18 台过滤机及配套的矿石输送
10、和动力供应系统，形成块矿还原焙烧磁选和粉矿强磁选两大生产工艺流程，设计年处理原矿500 万吨，2005 年预计处理铁矿石 511 万吨、生产铁精矿 266 万吨。本次扩能改造方案设计处理铁矿石为 650 万吨，年生产铁精矿为 333 万吨。增加的主要设备有：4 台 100 立方米的双层燃烧室竖炉；4 台直径为 3235 的球磨机；9 台 SLON2000 型高梯度强磁选机；6 台旋流器机组；2 座 25 米高效浓缩大井等。根据酒钢选矿扩建自动化系统的要求，设计系统稳定可靠的硬软件。第 2 页我小组负责球磨机给矿控制策略。第 3 页2 球磨生产及工艺2.1 球磨机简介2.1.1 球磨机磨矿工艺使
11、用最广泛的是园筒型磨矿机，在园筒内装入一定数量的不同形状和大小的研磨体(或磨矿介质)，例如:球，棒，短园柱，或较大的矿石,砾石等；被磨的物料(矿石)装入园筒后,筒体以一定的速度旋转，使研磨体被带动而产生冲击和研磨作用，达到把物料磨碎的目的。如图 2.1 所示。图 2.1 球磨机2.1.2 工作原理球磨机的工作原理是在起转动的内部装有一定数量的研磨介质-钢球，当转动部转动时，钢球在离心力和摩擦力的作用下，被转动着的筒体提升到一定高度，由于自身重力的作用而下落，进入筒体的矿石或各种适磨物料在下落的钢球的冲击和研磨作用下形成粉末。卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进
12、入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料板排出，完成粉磨作业。第 4 页2.1.3 结构特点由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机运转平稳，工作可靠。2.1.4 用途和适用范围磨矿是粉碎过程的最后一阶段，球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。在此阶段
13、，颗粒是靠冲击和摩擦两者联合作用而破碎的；或是干磨，或是水悬浮液中湿磨。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料。它广泛应用于水泥，硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷、选矿、建材及化工等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行加工。可分为干和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式同，可分格子型和溢流型两种。2.1.5 技术指标球磨机的主要技术指标是：台时处理量，磨矿浓度，溢流浓度和粒度。这些指标除了受原矿的矿质，粒度影响以外，排矿水量，返砂水量，球荷球比，球磨机充填率是影响球磨机技术指标的主要参数。它们之间是彼此制约，互相联系的。返砂水量和排矿水量的配比直接影响球磨机的
14、台时处理量，磨矿粒度，溢流浓度和粒度的大小，而水量的大小是受原矿的矿质及矿量的大小影响的，矿质不同，排矿水量与返砂水量不同。2.2 磨矿工艺简介 2.2.1 工艺介绍球磨是冶金行业选矿过程中一个复杂而又重要的生产环节，矿石在球磨机内受钢球的作用被研磨成粒度在几十 m 左右的细矿。生产过程中，要实时监控给矿量、给水量以及加球量等诸多因素，才能达到最佳的磨机生产率，而第 5 页影响磨机生产率的主要操作因素是球磨机的磨矿浓度。磨矿工艺中，矿石经破碎（一般在十几毫米以下）经过竖炉焙烧系统后被送到圆筒料仓，再送入球磨机进行研磨。球磨过程中需要补加水和钢球，研磨后的矿浆给入分级机进行分级。分级返矿（粗矿）
15、返回球磨机进行再磨，合格矿浆（细矿）溢流送入下道作业工序。整个工艺流程如图 2.2 所示。图 2.2 球磨工艺流程图2.2.2 球磨控制系统：球磨控制系统：实现球磨机给矿量及磨矿浓度的闭环控制，达到控制磨矿粒度的目的。 整个工程如图 2.3 所示。第 6 页图 2.3 球磨给矿系统图2.3 球磨系统各个部分选定一个控制系统包括控制器传感器变送器执行机构输入输出接口。控制器的输出经过输出接口执行机构加到被控系统上控制系统的被控量经过传感器变送器通过输入接口送到控制器。不同的控制系统其传感器变送器执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。2.3.1
16、球磨系统输出/输入参数选择工艺要求按一般工作能力在一个小时要求下矿 60 吨（考虑最大工作能力要求下矿 100 吨）磨矿需要加有一定比例的水，以保证 75%的浓度。因此此系统是通过实现对给料量，给水量的控制从而实现对球磨浓度的控制。以保证磨矿的浓度，从而满足工艺要求。由此可确定被控量是给矿量，给水量。输入给定是 75%的浓度值，输出是满足要求的矿。2.3.2 控制器的选择目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（仪表）已经很多，产品已第 7 页在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的 PID 控制器产品，各大公司均开发了具有 PID 参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中 PID 控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用 PID 控
