稀土選礦浮選過程控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

布朋朋 王成林（山東省微山湖稀土有限公司，山東 濟(jì)寧277600）

在進(jìn)行稀土選礦時(shí)主要是根據(jù)溫度、濃度、品位等工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，但就目前我國稀土選礦方式而言，主要是通過原地浸堆法與浮選法來實(shí)現(xiàn)，但這兩種方式均較為傳統(tǒng)，而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化則處在初期進(jìn)展階段，因此，在實(shí)現(xiàn)稀土選礦自動(dòng)化控制時(shí)，仍然需要經(jīng)過長時(shí)間研究，這時(shí)就需要結(jié)合PLC 與以太網(wǎng)來完成對(duì)稀土選礦浮選過程控制設(shè)計(jì)，以此來實(shí)現(xiàn)推動(dòng)我國稀土選礦自動(dòng)化控制發(fā)展。

1 稀土選礦浮選工藝流程

礦漿會(huì)進(jìn)入到加熱攪拌槽內(nèi)完成加熱處理，待礦漿溫度達(dá)到75～80℃時(shí)，需要在加熱攪拌槽內(nèi)加入抑制劑及捕收劑，而后礦漿會(huì)自動(dòng)流進(jìn)浮選粗選完成選別，待選別完成后粗選尾礦會(huì)流進(jìn)選鈮前濃縮機(jī)內(nèi)，而粗選精礦則會(huì)以此流入進(jìn)浮選精選一、二內(nèi)，這時(shí)精選一、二尾礦會(huì)運(yùn)送會(huì)浮選前濃縮機(jī)中，同時(shí)精選二精礦會(huì)隨著精礦濃縮機(jī)濃縮處理后，通過真空過濾機(jī)進(jìn)行過濾處理后，過濾尾礦會(huì)傳輸回精礦濃縮機(jī)中，待針對(duì)過濾精礦進(jìn)行干燥處理及包裝處理后，得到稀土精礦[1]。

2 稀土選礦浮選過程控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

2.1 流程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)主要選用5層結(jié)構(gòu)體系：

（1）基層服務(wù)結(jié)構(gòu)?；鶎臃?wù)結(jié)構(gòu)主要包括：硬件、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。在構(gòu)建本系統(tǒng)時(shí)，所選用計(jì)算機(jī)配置為目前市場中最為先進(jìn)PC計(jì)算機(jī)配置，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為以太網(wǎng)，控制系統(tǒng)主要是通過DCS來實(shí)現(xiàn)，而上位機(jī)與下位機(jī)分別采用PC計(jì)算機(jī)與PLC。

（2）核心服務(wù)結(jié)構(gòu)。核心服務(wù)結(jié)構(gòu)主要是通過運(yùn)用面向操作人員結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)自身的處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理邏輯，完成數(shù)據(jù)庫與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息之間的交互工作，從而為應(yīng)用組件結(jié)構(gòu)順利運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)保障；

（3）應(yīng)用組件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用組件結(jié)構(gòu)戶要是由結(jié)構(gòu)管理、故障分析與診斷預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)管理、通訊管理、應(yīng)用管理、人員管理、系統(tǒng)管理等模塊組成而成，同時(shí)應(yīng)用組件結(jié)構(gòu)會(huì)充分保持各個(gè)工序之間平衡，確保系統(tǒng)可以正常使用，并為相關(guān)操作人員提供操作所需數(shù)據(jù)端口。

（4）應(yīng)用工具結(jié)構(gòu)。應(yīng)用工具結(jié)構(gòu)內(nèi)主要涵蓋了基層單位日常使用各項(xiàng)處理流程。

（5）應(yīng)用界面結(jié)構(gòu)。應(yīng)用界面結(jié)構(gòu)主要作用在于，為使用人員與管理人員提供相同客戶端界面，并充分在客戶端界面中為使用人員與管理人員提供相應(yīng)技術(shù)處理端口，幫助使用人員與管理人員可以更快掌握系統(tǒng)并熟練應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2 流程控制系統(tǒng)中間件技術(shù)

稀土選礦浮選流程控制中間件技術(shù)較為獨(dú)立，同時(shí)其也屬于系統(tǒng)控制主要程序之一，在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，可以充分實(shí)現(xiàn)多個(gè)技術(shù)之間相互兼容，幫助系統(tǒng)通過應(yīng)用該技術(shù)來實(shí)現(xiàn)降低節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)差異，并從根本上實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)控制效果。在設(shè)計(jì)稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)時(shí)，將中間件作為主要設(shè)計(jì)技術(shù)之一，提高中間件技術(shù)兼容性，為提高稀選廠生產(chǎn)效率與質(zhì)量起到良好幫助作用[2]。

2.3 流程控制系統(tǒng)工作流技術(shù)

就目前控制效果而言，控制浮選技術(shù)是實(shí)現(xiàn)有機(jī)控制效果的主要工藝之一?？刂聘∵x技術(shù)主要可以通過控制系統(tǒng)而進(jìn)行，其中控制是否順利是決定整體技術(shù)能否順利進(jìn)行的主要因素。因?yàn)榭刂频乃俣容^快，為了可以充分規(guī)避出現(xiàn)副反應(yīng)，就需要通過具備高強(qiáng)度混合效果的控制設(shè)備，同時(shí)也需要充分結(jié)合光氣與有機(jī)胺，最終通過使用控制系統(tǒng)，完成對(duì)有機(jī)控制效果的生產(chǎn)。通常情況下，液相光氣化反應(yīng)器會(huì)出現(xiàn)以下幾種反應(yīng)器的形式：

（1）控制形式。為了可以更好的實(shí)現(xiàn)提高反應(yīng)效率與體積效率，就需要將更加有效的高強(qiáng)度混合控制設(shè)備運(yùn)用在三元復(fù)合驅(qū)配注工藝中。目前，在生產(chǎn)的過程中，可以通過兩種形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)效率與體積效率的提高，第一種是通過在控制的基礎(chǔ)上增加強(qiáng)化混合元件，但其實(shí)際反應(yīng)仍會(huì)通過控制來實(shí)現(xiàn)；第二種是通過采用高強(qiáng)度混合設(shè)備的方式，將其作為替換控制的主要設(shè)備，而這一替換設(shè)備可以通過選擇控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這樣一來不僅可以有效減少選礦停留時(shí)間，同時(shí)也可以有效提高反應(yīng)溫度。

（2）控制形式。間歇性操作的控制效果可以通過控制與浮選方式來實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于產(chǎn)量較大的控制效果而言，就需要通過控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)?？刂品磻?yīng)器均是通過特殊設(shè)計(jì)，并確保其具備高速攪拌與較小的容積，這時(shí)相較于傳統(tǒng)的控制與浮選方式而言，其反應(yīng)的溫度也會(huì)隨之提高，同時(shí)停留時(shí)間也在不斷所見，并且反應(yīng)器體積效率也會(huì)不斷增加。

3 稀土選礦浮選過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

稀土選礦浮選流程控制主要在于確保浮選關(guān)鍵變量得到協(xié)同控制，以此確?？梢赃_(dá)到單一系統(tǒng)指標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)總體效益高于各個(gè)工序變量獨(dú)立控制獲得的總體效益。在設(shè)計(jì)稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)時(shí)，主要是通過DCS 控制，而上位機(jī)與下位機(jī)分別采用PC 計(jì)算機(jī)與PLC，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括：集中控制室（工程師站、3個(gè)操作員站、榮譽(yù)服務(wù)器、移動(dòng)工程師站、Web發(fā)布服務(wù)器等）、稀土浮選車間集中控制室（2個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)、CPU416-5H）、1 號(hào)OLM 控制（DP、ET200M、4 號(hào)砂漿站I/O 子站、執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)、傳感器）、2 號(hào)OLM 控制（DP、ET200M、稀土浮選I/O 子站、Y-Link、第三方設(shè)備通訊、執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)、傳感器）、3號(hào)OLM控制（DP、ET200M、5 號(hào)砂漿站I/O 子站、執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)、傳感器）、4 號(hào)OLM 控制（DP、ET200M、加藥系統(tǒng)I/O子站、執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)、傳感器）。該控制系統(tǒng)主要選擇使用德國西門子（Siemens）PLC作為控制器，主控站CPU 主要選用SIMATIC PCS7 的CPU400H 系列完成對(duì)冗余容錯(cuò)系統(tǒng)組裝。操作員站上位機(jī)與PLC過程控制層之間，主要是通過以太網(wǎng)通訊處理器CP443 與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來完成通信。

在實(shí)際應(yīng)用稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)時(shí)，主要是通過采用分布式冗余I/O 子站（IM153-2 通訊模塊）來實(shí)現(xiàn)，子站PLC柜主要是結(jié)合就近放置方式，將其分別放置在低壓配電室內(nèi)，通過使用子站PLC柜來實(shí)現(xiàn)采集現(xiàn)場設(shè)備與傳感器信號(hào)，同時(shí)有效實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與控制信號(hào)。主站CPU與分布式冗余I/O子站之間主要是通過Profibus DP總線協(xié)議來完成傳輸，而當(dāng)子站距離較遠(yuǎn)時(shí)，則需要通過光纖方式完成通訊與傳輸。分布式冗余I/O子站（IM153-2通訊模塊）主要是通過使用S7-300系統(tǒng)模塊來實(shí)現(xiàn)，并針對(duì)模塊配備源背板總線，可以有效實(shí)現(xiàn)帶電插拔，這樣一來當(dāng)子站出現(xiàn)故障時(shí)，就可以更加方便更換故障子站[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，為了可以更好實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土選礦浮選流程控制，就需要全面針對(duì)稀土選礦浮選流程展開分析，同時(shí)也需要充分提高稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，全面完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而為監(jiān)測與控制起到良好的幫助作用。通過上述的分析與研究，可以充分實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)，有效完善系統(tǒng)，同時(shí)在上述對(duì)稀土選礦浮選流程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法分析，有效實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)應(yīng)用效果，為促進(jìn)與提高稀選廠生產(chǎn)質(zhì)量與效率，起到良好幫助作用，并為我國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起到推動(dòng)作用。