组合式矿浆品位仪的自控实现

【摘 要】 可编程逻辑控制器（PLC）随着其功能的不断完善和与工业控制计算机配合的加强，成为工业控制系统的主流。本论文阐述的组合式矿浆品位仪是一种基于PLC自动控制技术的在线实时检测的仪表，是利用“射线透射吸收[1]”的核仪表，通过借助PLC进行实时控制，取代人工干预，使其变得智能。

【关键词】 可编程逻辑控制器 组合式矿浆品位仪 实时控制

1 引言

铁矿浆品位在线检测仪是应用于选矿行业针对铁品位进行实时检测的非接触式在线检测仪表。通过该产品，用户可进行质量跟踪、调控，保障一级品率，避免“高废”、“低废”，维持生产稳定运行。

矿浆品位仪的应用受到现场使用条件的制约，如浆体流通高差不足、浆体杂质比例过大等，极大程度影响产品的适应性。组合式矿浆品位仪正是在此背景之下设计研发的课题。

组合式矿浆品位仪进行设计整合，缩小矿浆品位仪的占用空间需求，使安装变得更加简易。组合式矿浆品位仪利用自动控制技术来实现仪表的标定、冲洗、取样及日常维护功能，大大的增加了仪表的可操作性，使现场安装调试更加快捷，用户维护也更加方便。组合式矿浆品位仪融合PLC技术，取代人工干预，在控制条件满足的情况下，实现无人值守，从一定意义上讲，这是矿浆品位仪现场适应性的提升。

2 设计背景

铁矿浆品位仪在铁选矿行业是必需的检测仪表。国内范围内，矿浆品位仪产品生产厂家数量极少，国际上相关产品信息和资料也很稀少，但对于该种产品的需求量却与日俱增。

矿浆品位仪应用的环境相对恶劣，阴暗、潮湿，甚至有漏液、漏矿和腐蚀性等情况，仪表维护难度大。而且，矿浆品位仪检测介质为矿浆流，存在流通不畅或淤堵状况，若维护不及时，仪表无法达到应用效果。仪表所暴漏出的问题，亟待解决。

3 组合式矿浆品位仪的控制实现

3.1 控制原理

运用西门子S7-200PLC实现自动控制，采用西门子CPU224通过自由口通讯方式，利用RS485-232进行IPC/PLC连接，实现控制信号发送和状态信号接收（水压状态、气压状态、液位状态）。利用状态触发控制电磁阀启停，完成仪表的自动运行保障功能。控制原理图如图1所示。

3.2 控制流程设计

本系统自动控制程序包括：通讯中断（实现信息的接收与发送），测量子程序，冲洗子程序，停止子程序，标定子程序，取样子程序及报警反冲洗子程序。

控制流程如图2所示。

3.3 硬件架构

3.3.1 自动控制硬件组成

组合式矿浆品位仪自动控制系统选择西门子CPU224，配套选择DO、AI模块、编程电缆、继电器、按钮、开关、指示灯、传感器、电磁阀等元件。

3.3.2 硬件选型表（如表1）

4 软件设计

4.1 自控程序设计

本系统程序编译利用LAD进行。通信协议为自由端口模式方式[2-3]。

自由口通信协议的具体设置为：波特率9600bps，每个字符8个数据位，无奇偶校验位。信号输入格式：16#AA 55 AA 55 00 00 00 00 00（9Byte）；信号输出格式：16#AA 55 AA 55 00 00 00（7Byte）。

4.2 上位机程序设计

矿浆品位仪应用程序为V1.04版本，利用VC++进行修改。在此应用程序主界面中添加PLC功能控制控件，分别为：标定控制，停止控制，取样控制，冲洗控制，测量控制，命令清除；并添加了状态报警指示，分别为：液位报警，气压报警，水压报警。如图3所示，以上控件的工作是通过IPC/PLC通讯实现的。

5 实验仿真

5.1 仿真实验平台设计

为了测试控制效果，设计了循环考验平台。该平台建立了浆流循环流通回路，通过此平台，可以模拟出循环走水和短时走矿浆流的流通状态，模拟仿真生产真实状态，实现控制功能的考验和仪表性能的整机测试。（如图4）

5.2 主要实验任务

（1）自控效果的在线验证，长期考验，验证可靠性。

（2）现场生产工艺仿真，考验系统流通、测量效果。

（3）模拟恶劣条件的控制效果。

（4）实验归纳。

6 结语

组合式矿浆品位仪自动控制系统的实现证明了控制方案的合理性。本系统能持续稳定的保证矿浆品位仪的在线检测。利用PLC完成自动操作运行，定时完成相关的仪表自维护操作，完全解放了人手，体现了仪表的智能化。

组合式矿浆品位仪是向智能化方向发展的初级产品，市场前景广阔。

参考文献：

[1]侯朝勤，龚亚林，张伟.铁矿浆品位在线分析系统的研制[J].同位素，2003，16.130-133.

[2]许毅.基于PC与S7-200实现自由通信协议的研究[D].武汉：武汉理工大学，2002（4）.

[3]李剑.西门子PLC与监控计算机通信问题的研究[D].天津：天津大学，2007：1-70.