浮選工藝參數(shù)控制系統(tǒng)的研究

孔利利（中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000）

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浮選工藝參數(shù)控制系統(tǒng)的研究

孔利利
（中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000）

摘 要：浮選工藝是一種比較先進(jìn)的用于分選細(xì)粒煤的選煤技術(shù)，具有分選精度高、效率高、入選粒度小和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在細(xì)粒煤泥的分選中得到了廣泛的應(yīng)用。本文研究了趙樓煤礦選煤廠浮選的概況以及工程改造的基本情況，通過建立液位控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并對其進(jìn)行仿真，證明模糊PID控制器的性能更好。

關(guān)鍵詞：浮選；加藥控制；液位控制；模糊PID控制

1　影響浮選的因素

浮選是通過礦物和矸石等所表現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì)的不同來進(jìn)行分選的一種技術(shù)［1-2］，也就是通過向礦漿中添加浮選藥劑和沖入空氣，使他們與礦漿充分接觸，利用他們之間粘附程度的不同分選礦物。

在選煤廠的浮選過程中，它的主要目標(biāo)就是提高精礦品位，提高有用成分的回收率，降低浮選藥劑等原材料的消耗量，以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。影響浮選效果的因素總體來說可以分為兩大類，可以控制的和無法控制的。浮選控制系統(tǒng)的最終目的就是盡量控制好獨(dú)立變量中的可調(diào)節(jié)的變量，同時(shí)防止干擾變量的影響，減少操作時(shí)人為因素所帶來的影響，以得到最佳的分選礦物的目的。

2　浮選控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在整個(gè)的浮選工作過程中，硬件的合理選擇是組成浮選自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分。只有擁有穩(wěn)定的硬件運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全才能得以保證。構(gòu)建浮選控制系統(tǒng)，硬件的選擇是不可或缺的步驟。根據(jù)需要達(dá)到的控制要求以及總體設(shè)計(jì)的需求，并且考慮到選煤廠生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境一般情況下都是比較的惡劣，環(huán)境潮濕，空氣中粉塵比較多，而且噪聲也比較大，因此在選擇硬件的時(shí)候需要考慮可靠性、抗干擾性、操作性都能滿足要求的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

3　浮選控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1編程軟件STEP7

STEP 7是一種專門用于對PLC可編程邏輯控制器進(jìn)行軟件編程和硬件組態(tài)的軟件，它是組成工業(yè)控制系統(tǒng)的一部分。STEP 7編程軟件能夠用于進(jìn)行硬件組態(tài)和參數(shù)設(shè)置、軟件編程、通訊配置和組態(tài)功能等，而且STEP7中的SIMATIC管理器能夠?qū)崿F(xiàn)對一個(gè)自動(dòng)化的系統(tǒng)的硬件和軟件的管理［3］。

3.2組態(tài)軟件Wincc

Wincc（Windows Control Center）組態(tài)軟件是由西門子公司與微軟公司共同研制開發(fā)的一款用于監(jiān)控的軟件［4］，它是與STEP 7相配套的組態(tài)軟件，能夠和PLC控制器進(jìn)行無縫連接，并且能夠節(jié)約成本，使用Wincc開發(fā)上位機(jī)組態(tài)軟件能夠達(dá)到開發(fā)周期短，內(nèi)部自帶有SIMATIC PLC通訊接口，并具有開放的程序接口，兼容并支持多種編程語言，用戶程序可以通過ODK函數(shù)來訪問 Wincc的數(shù)據(jù)管理器，同時(shí)具備其它功能。

4　浮選液位控制系統(tǒng)的模型及仿真

4.1PID液位控制仿真

根據(jù)液位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB軟件中的Simulink仿真工具箱，對模型進(jìn)行PID控制。PID控制階躍響應(yīng)曲線為圖1。

在仿真中，利用經(jīng)驗(yàn)試湊法，得到了比較好的PID控制曲線圖，但是波形有較大的超調(diào)，且在550s時(shí)才逐漸的區(qū)域穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間比較長，不利用生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

4.2模糊PID控制仿真

模糊PID控制解決了超調(diào)和響應(yīng)時(shí)間的問題，其simulink模型仿真曲線波形如圖2所示。

從圖2所示可知，模糊PID控制的超調(diào)大大降低，而且達(dá)到穩(wěn)態(tài)的響應(yīng)時(shí)間也快了不少，在350s左右就開始趨于穩(wěn)定，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。

圖1　液位PID控制階躍響應(yīng)曲線

圖2　液位模糊PID控制階躍響應(yīng)曲線

從以上分析可以看出，模糊PID控制具有很好的動(dòng)態(tài)性能，超調(diào)量小，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。

5　結(jié)語

通過對趙樓煤礦的實(shí)地考察，并分析了影響浮選效果的參數(shù)，從入浮礦漿的濃度和流量這兩個(gè)參數(shù)入手，控制浮選藥劑的添加量，使浮選藥劑跟著入浮礦漿濃度和流量的變化而變化，總能使其保持在一個(gè)最佳值的狀態(tài)，并建立浮選液位模型，通過模糊PID控制對其進(jìn)行控制并取得了良好的動(dòng)態(tài)性能。浮選監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，提高了生產(chǎn)的安全性、可靠性，使生產(chǎn)可以平穩(wěn)、有序的進(jìn)行下去。

參考文獻(xiàn)：

［1］Peter Ireland，Ryan Cunningham，Graeme J.Jameson.The

behavior of wash water injected into a froth［J］.International

Journal of Mineral Processing，2007，84（1-4）：99-107.

［2］Juan Barraza，Juan Guerrero，Jorge Pi?eres.Flotation

of a refuse tailing fine coal slurry［J］.Fuel Processing

Technology，2013（02）：498-500.

［3］任俊杰，蘇秀麗，劉澤祥.基于SIMATIC PLC的分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2005，21（06）：44-46.

［4］馬俊朋，楊鋼.工業(yè)組態(tài)軟件Wincc及其在水電站自動(dòng)化中的應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（11）：62-64..

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.024