梁禮群

基于S7-200 PLC的自動加藥機系統(tǒng)

梁禮群

（廣西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530007）

選礦廠浮選作業(yè)需要添加黃藥、硫酸銅等各種藥劑，而其中加藥控制是選礦過程的重要環(huán)節(jié)，直接影響選礦廠的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。本文主要對自動加藥機的工作原理及采用西門子PLC對當(dāng)前礦山加藥機進行改造等問題進行論述。

PLC 自動加藥機 浮選 加藥量

選礦廠浮選作業(yè)需要添加黃藥、硫酸銅等各種化學(xué)藥劑，使礦物與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終達到礦物成分分離、附著或凈化礦物等目的。在實際生產(chǎn)過程中，受礦物品位、成分、粒度及處理礦量等因素的影響，加藥量應(yīng)根據(jù)實際情況，適時地作出調(diào)整。加藥量的準(zhǔn)確添加直接影響選礦廠的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。因此，在選礦生產(chǎn)工藝中，自動加藥機的加藥精度和可靠性的提高變得尤為重要。目前，國內(nèi)礦山加藥機還有不少以單片機為硬件平臺，由于受單片機功能的限制，已無法滿足生產(chǎn)需要。隨著近年來PLC不斷發(fā)展，自動化系統(tǒng)制造廠家不斷推出新一代的PLC、智能儀表、現(xiàn)場總線系統(tǒng)等產(chǎn)品，因此，如何采用PLC技術(shù)對當(dāng)前礦山加藥機進行改造具有重要現(xiàn)實意義。同時，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，選礦廠藥劑的自動添加模式及設(shè)備也不斷改進、提高。

1 PLC型加藥機的系統(tǒng)框架圖及工作原理

1.1 PLC型加藥機的系統(tǒng)框架圖

基于S7-200 PLC的自動加藥機系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1　基于S7-200 PLC的自動加藥機系統(tǒng)框架圖

1.2 工作原理

從圖1可以看出，整個系統(tǒng)以德國西門子S7-200系列CPU226的可編程控制器為中心，由計算機、昆侖通態(tài)觸摸屏TP7062K、PLC輸入輸出模塊、驅(qū)動固態(tài)繼電器、電磁執(zhí)行閥和相關(guān)輔助設(shè)備組成。計算機主要完成對PLC的編程、觸摸屏及上位機組態(tài)軟件系統(tǒng)開發(fā)；觸摸屏具有對PLC進行監(jiān)控、顯示數(shù)據(jù)的輸入和采集、通訊等功能；固態(tài)繼電器驅(qū)動電磁閥主要完成對藥劑的自動添加：上位監(jiān)控機用組態(tài)王軟件對系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。

S7-200 PLC自動加藥機工作原理采用基于孔口流和間斷加藥的工作方式，即在規(guī)定時間周期內(nèi)先把藥劑間斷地加入到一緩沖器中，再通過管道把藥劑連續(xù)地輸送到各加藥點。為使加藥箱內(nèi)藥劑液位保持恒定不變，自動加藥機利用浮球閥來檢測及補充藥液的液位，然后，藥液經(jīng)安裝在加藥箱外部下方的電動執(zhí)行閥流出。在液位恒定的情況下，電動執(zhí)行閥每次的打開時間一樣，執(zhí)行閥每次流出的液體量也一樣。所以，只要控制電動執(zhí)行閥的開關(guān)頻率，就控制了藥劑的加藥量。而電動執(zhí)行閥的開關(guān)頻率可以通過PLC編程來實現(xiàn)。

1.3 PLC型加藥機的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)生產(chǎn)實際情況和設(shè)計要求，可通過PLC編程利用定頻脈寬PWM或定時器、比較觸點、計數(shù)器等指令，實現(xiàn)對電動執(zhí)行閥開關(guān)頻率的控制。在觸摸屏上，按系統(tǒng)的操作要求、現(xiàn)場工作人員操作的需要和選礦工藝過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表編制的需要，編制有關(guān)的程序，系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　基于S7-200 PLC的自動加藥機軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 PLC自動加藥機實現(xiàn)的功能

2.1 每個加藥點流量單獨控制

調(diào)試時，選擇適當(dāng)?shù)膱?zhí)行閥接通周期，并在加藥箱中的液位恒定時，用量筒測出執(zhí)行閥流出的藥劑量，并通過觸摸屏將該數(shù)據(jù)寫入PLC相應(yīng)斷電保持寄存器；待各加藥點數(shù)據(jù)寫入完成后，加藥機系統(tǒng)即可進入運行狀態(tài)，之后即使系統(tǒng)停電或出現(xiàn)非PLC故障，這些數(shù)據(jù)也不會消失。

2.2 工藝上下限限制

給定值超出工藝規(guī)定的上限或下限流量時，輸入的數(shù)據(jù)無效。同時，彈出對話框提示數(shù)據(jù)無效，并給出正常范圍數(shù)據(jù)，仍按原給定值工作。

2.3 單個加藥點藥耗統(tǒng)計

單個加藥點藥耗的統(tǒng)計包括每班統(tǒng)計和每月統(tǒng)計。交班時，自動統(tǒng)計出消耗的各種藥劑的本班用量，并通過打印機將表格打印出來，所有原始數(shù)據(jù)保存待查。

2.4 設(shè)置給藥箱液位報警系統(tǒng)

當(dāng)給藥箱內(nèi)的液位由于管道堵塞或其他原因造成藥劑進入量小于（大于）給出量而下降（上升）到預(yù)控的某一高度時，液位傳感器會檢測該現(xiàn)象并發(fā)出聲光報警信號，同時在觸摸屏上顯示出欠（滿）藥的給藥箱號。

2.5 一次加藥時間、一次加藥量

各加藥點的一次給藥時間為0.5～10S，精確到0.01S。在給藥箱內(nèi)液位相對穩(wěn)定時，用量筒連續(xù)接取3～5次電動執(zhí)行閥給出的藥液，并求其平均值（精確到0.1ml），即為一次加藥量。

2.6 每分鐘最小添加量和最大添加量

每分鐘最小添加量和最大添加量一般由工藝員給定，但各藥點最小添加量要大于一次加藥量，否則系統(tǒng)會彈出對話框提示輸入數(shù)據(jù)不合法，要求重新輸入數(shù)據(jù)。每分鐘最大添加量要求不能使電磁閥開閥率超過50%，以延長電動執(zhí)行閥的使用壽命。

表1　PLC控制與人工實測藥劑流量精度對比/ml.min-1

3 運行效果

因不受高差和壓力的影響，加藥機的控制精度得到提升。使用PLC型加藥機后，藥劑流量的控制精度與人工實測結(jié)果對比如表1所示。

減輕了操作人員的工作強度，在浮選工段設(shè)置觸摸屏與加藥控制室內(nèi)的PLC相通訊，操作人員可方便地在本崗位上進行調(diào)藥。

藥劑損耗率高的現(xiàn)象得到有效遏制。計算機保存的藥劑歷史使用數(shù)據(jù)成為操作人員進行藥劑用量的指導(dǎo)和經(jīng)驗，從而增強了操作人員的節(jié)約意識。

4 結(jié)束語

實踐證明，對原有自動加藥機在軟硬件功能上進行技術(shù)改造，不僅在原有基礎(chǔ)上提高了自動加藥機的加藥控制精度，而且使操作界面更加人性化，減輕了操作人員的工作強度，為浮選作業(yè)提高經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)造了條件。

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Automatic Dosing Machine S7-200 System Based on PLC

LIANG Liqun
(Department of Electrical Engineering, Guangxi Technological College of Machinery and Electricity,Nanning 530007)

Concentrator flotation of copper sulfate, xanthate to add all kinds of drugs, and the drug control is an important link in the beneficiation process, directly affect the concentrator technology economic index. This paper mainly discusses the principle of automatic dosing machine using PLC and Siemens discussed on the current mine dosing machine transformation problem.

PLC,automatic dosing machine,flotation,dosage

2014年度廣西高校科研項目“礦山加藥機系統(tǒng)改造研究”（LX2014556）。