选矿厂监控系统设计与研究

摘要

目前，选矿工艺越来越复杂，选矿设备日益精进，且现场传感器及执行设备都朝着智能化、信息化、数字化方向发展，因此对选矿厂的监控水平和管理水平要求越来越高。选矿厂选矿工艺过程是一个比较复杂的控制过程，各变量参数间耦合严重，非线性且惯性大，时滞性严重，因此采用传统的控制方式无法对其产生很好的控制效果。本文以某选矿厂作为背景，根据选矿厂生产现状，采用先进的智能控制算法以及高性能软硬件和监控组态软件对选矿厂的监控系统进行研究设计。
　　本文首先分析了选矿厂破碎筛分及磨矿分级的工艺流程，给出了各控制量的控制方法。在此基础上，引入了模糊控制算法，并对球磨机给矿量及分级机溢流浓度两个控制量进行了模糊控制，给出了相应的语言赋值表，控制规则表及模糊控制查询表。将选矿厂自动化通信采用三级网络结构，分别为现场设备层、车间监控层和工厂管理层。整个自动化控制系统分为一个中心控制主站（PLC主站），2个远程数据I/O站。PLC主站负责整个厂区电气设备自动化运行的协调、数据和逻辑运算以及与上位机的通信，PLC远程I/O子站负责对设备运行状态和仪器仪表数据的采集及控制。本文对各部分都进行了详细的硬件配置，并给出了其I/O信号采集点。
　　本文控制系统的软件实现采用了STEP7编程软件，给出了该控制系统PLC程序部分所需要的组织块和逻辑功能块，以及功能块与其各自对应的背景数据块。详细说明了选矿厂控制系统程序流程，包括主程序流程、球磨机给矿量控制程序流程、球磨机磨矿浓度控制流程和螺旋分级机溢流浓度控制流程等几个部分。对于控制系统实现的关键部分模糊控制的实现，本文还给出了相应的程序梯形图。
　　在控制系统上位机监控组态软件设计方面，说明了WinCC连接到S7自动化系统的通信方式。在 WinCC的图形编辑器中对厂房的过程画面进行了设计，并对其按钮以及I/O输入/输出域进行组态。对报警记录及消息归档进行组态，并以曲线形式显示在画面中。最后，对登陆画面设置相应的脚本函数，实现用户管理及授权。采用变量模拟器仿真运行结果显示，该监控系统基本实现了原本预定的控制要求。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 选矿厂自动化技术研究现状与发展

1.3 本文主要研究内容与结构安排

1.4 本章小结

第二章 选矿厂控制系统总体方案设计

2.1 选矿工艺流程

2.2 选矿系统运行特征分析及控制内容

2.3 选矿系统控制目标

2.4选矿系统控制方案的确定

2.5本章小结

第三章 磨矿分级系统中控制算法研究

3.1 模糊控制原理

3.2 球磨机给矿量模糊控制算法

3.3 螺旋分级机溢流浓度模糊控制算法

3.4 本章小结

第四章 选矿厂监控系统硬件设计

4.1 控制系统总体结构

4.2 控制系统的硬件配置

4.3 系统的抗干扰措施

4.4本章小结

第五章 选矿厂监控系统下位机软件设计

5.1 控制系统通信及硬件组态

5.2 PLC控制程序设计

5.3 本章小结

第六章 控制系统上位机监控软件设计

6.1 组态软件WinCC

6.2 选矿厂监控系统组态画面设计

6.3 监控系统的模拟运行

6.4 本章小节

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢