（矿物加工工程专业论文）mcgs组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用.pdf

昆明理工大学硕士学位论文 摘要 摘要 在现代科学技术的许多领域 自动监控系统起着日益重要的作用 就 选矿方面而言 国际上 选矿过程自动化的研究始于五十年代 从检测 到监控 从单参数控制到机组 全作业 全厂控制 从模拟仪表控制到 计算机控制 从稳定化控制到最优化控制 选矿自动化已由低级到高级 而日趋完善 特别是计算机用于过程控制 以现代理论指导生产实践 使选矿自动化水平达到新的高度 浮选过程的自动控制历来是一个令人 头痛的问题 主要原因是浮选过程自身的复杂性及其对过程干扰的敏感 性 7 0 年代载流荧光分析系统的研制成功为研究在线的浮选过程控制系 统提供了可能 随着第l 台过程控制用计算机的研制成功 选矿自动化的 研究人员首先成功地开发了磨矿控制系统 这为1 9 7 6 年第1 套浮选过程计 算机控制系统的研究成功铺平了道路 在过去的2 0 年里 芬兰 澳大利 亚 加拿大 美国等国家的研究人员仍然在此领域进行了不懈的努力 并取得了一定的成就 在此之后神经元网络 模糊逻辑控制 自适应控 制及专家系统等先进的控制策略成功地应用于浮选过程控制的报道也不 少见 浮选是最重要的选矿方法之一 据统计 9 0 的有色金属矿用浮选 法处理 浮选法还广泛用于稀有金属 贵金属 黑色金属 非金属如煤 等矿物原料的选别 浮选药剂的添加是浮选生产工艺中的一个重要环节 添加量的大小 准确与否都直接影响着产品的数 质量及效益 传统的 人工调节方式既不准确也不及时 而浮选自动加药控制系统的应用 不 但克服了人工调节的缺点 而且降低了浮选生产的药耗 为选厂带来直 接的经济效益 同时减轻了岗位工人的劳动强度 本课题是针对攀铜集团钛业公司密地选钛厂浮选流程加药系统的监 控 管理等问题 应用m c g s 组态软件进行组态控制 论文首先对攀枝花 一西昌地区钒钛磁铁矿的选矿特征和原生钛铁矿选矿技术进行了简单的 介绍 并对浮选加药控制系统从传感器 数据采集 数据处理 执行机 构等方面进行了详细的阐述 本课题的主要工作是应用m c g s 组态软件对 密地选钛厂浮选流程加药系统进行组态 以实现药剂添加的计算机控制 密地选钛厂先用浮选法分选出硫化矿物 然后再浮选钛铁矿 硫化 物浮选采用常规浮选药剂制度 即用黄药为捕收剂 9 8 油为起泡剂 硫 撼甓理王太学矮士攀键论文 攘要 酸为p h n j 整裁 用m o s 撼收翔 酸骏为p 调整裁进行澎选钛铁矿生产 选钛厂翁剂添加监控组态系统 主要包括控制主界面 定压药剂箱控制 努嚣 药裁添麴控制赛毯 滚程纛传感器器嚣 p h 蘧帮瑟谴熬势夔线赛 磷 关键词 澎选钛铁矿囊动鸯鬟辑缝态软 孛 昆明理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i nal o to ff i e l d so f t h em o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h ea u t o m a t i cm o n i t o r i n g s y s t e mp l a y sa ni n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tr o l e a sr e g a r d sm i n e r a lp r o c e s s i n g i nt h e w o r l d t h er e s e a r c ho fc o u r s ea u t o m a t i o no ft h em i n e r a lp r o c e s s i n gs t a r t e di nt h e 1 9 5 0 s f r o mm e a s u r i n gt 0c o n t r o l l i n g c o n t r o la n dc o n t r o lf r o mt h es i n g l ep a r a m e t e r t ot h ea i r c r e w t h ew h o l eh o m e w o r k t h ew h o l ef a c t o r y c o n t r o la n dc o n t r o lf r o mt h e a p p e a r a n c eo fi m i t a t i n gt ot h ec o m p u t e r c o n t r o l l i n gi tt oo p t i m i z i n gc o n t r o l l i n gf r o m m e l t i n gs t e a d i l ym o s t m i n e r a lp r o c e s s i n ga u t o m a t i o n h a sb e e na l r e a d yf r o m r u d i m e n t a r yt oa d v a n c e da n db e c o m i n gm o r ep e r f e c t e s p e c i a l l yt h ec o m p u t e ri su s e d i nt h ec o u r s et oc o n t r o l g u i d e sp r o d u c t i o np r a c t i c e sw i t ht h em o d e mt h e o r y c o m p e t e n c er e a c h e st h en e wh e i g h tt oa u t o m i z em i n e r a lp r o c e s s i n g n l ea u t o m a t i c c o n t r o lo ft h ef l o t a t i o nc o u r s eh a sa l w a y sb e e nat r o u b l i n gq u e s t i o n t h em a i nr e a s o n i sc o m p l e x i t yo ft h ef l o t a t i o nc o u r s ea n ds e n s i t i v e n e s si n t e r f e r e dt ot h ec o u r s e f l o w f i u o r e s c e n c a n a l y t i c a ls y s t e mw h i c ho f f e rf o rs t u d y i n gt h eo n l i n ef l o t a t i o nc o u r s e c o n t r o ls y s t e mm a k ei tp o s s i b l et os u c c e e di nd e v e l o p i n gi nt h e1 9 7 0 s n l eo n e st h a t c o n t r o l l e dw i t ht h ec o m p u t e rw e r ed e v e l o p e ds u c c e s s f u l l y 诵t 1t h e1s tc o u r s e r e s e a r c h e r so fm i n e r a lp r o c e s s i n ga u t o m a t i o nd e v e l o pt h eo r ec o n t r o ls y s t e mo f r u b i n gs u c c e s s f u l l ya tf i r s t t h i ss u c c e e d si np a v i n gt h ew a yf o rr e s e a r c ho f t h ec o u r s e c o m p u t e rc o n t r o ls y s t e mo f1 s ts e to ff l o t a t i o no f1 9 7 6 o v e rt h ep a s t2 0y e a r s t h e r e s e a r c h e r so fs u c hc o u n t r i e sa sf i n l a n d a u s t r a l i a c a n a d a u s a e t c t h a th a v e s t i l lc a r r i e do nu n t i r i n ge f f o r t si nt h i sf i e l d h a v em a d ec e r t a i na c h i e v e m e n t a f t e rt h i s n e u r o nn e t w o r k f u z z yl o g i cc o n t r o l s e l f a d a p t a t i o nc o n t r o la n de x p e r ts y s t e m e t c a d v a n c e dc o n t r o ls t r a t e g yh a v ea p p l i e df l o t a t i o nr e p o r tt h a tc o u r s ec o n t r o l sr 矾t o s u c c e e di n f l o t a t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm i n e r a lp r o c e s s i n gm e t h o d s t h es t a t i s t i c ss h o w 9 0 o ft h en o n f e r r o u sm e t a l sm i n i n gf l o t a t i o nl a wt r e a t m e n t t h ef l o t a t i o ni ss t i l lu s e di nt h e s e l e c t i n gt ol e a v eo fm m e t a l n o b l em e t a l f e r r o u sm e t a l n o n m e t a lr a wm a t e r i a l so fm i n e r a l s u c ha sc o a le x t e n s i v e l y a d d i n gn i m p o r t a n tl i n kt h a ti st h ef l o t a t i o ni nap r o d u c t i o nt e c h n o l o g y o ff l o t a t i o nd r u g a d dq u a n t i t yb i go rs m a l la c c u r a t et oi n f l u e n c en u m b e r q u a l i t y b e n e f i to f i i i 昆髓建工大学磺 学霞论文 a b s t r a c t p r o d u c t sd i r e c t l yo rn o lt h et r a d i t i o n a la r t i f i c i a lr e g u l a t i o nw a yi si n a c c u r a t ei nt i m ee i t h e r a n d t h ea u t o m a t i ca p p l i c a t i o nw i t hm e d i c i n ec o n t r o ls y s t e mo ff l o t a t i o n n o to n l yh a so v e r c o m et h e a r t i f i c i a ls h o r t c o m i n gt h a tr e g u l a t e s a n dh a sr e d u c e dt h em e d m a ep r o d u c e d 融f l o t a l i o na n d d a w d l e d h a sb r o u g h tt h ed i r e c te c o n o m i cb e n e f i t sf o rs e l e c t i n gt h ef a c t o r y l i g h t e n n e dp o s t w o r k e r s l a b o u ri n t e n s i t ya tt h es a m et i m e 讹i ss u b j e c ti st os u c hq u e s t i o n sa sc o n t r o l m a n a g e m e n tw h i c hs e l e c t sf l o t a t i o n p r o c e d u r em e d i c i n es y s t e m i nt h em i d it i t a n i u m p r o c e s s i n gm i l lo fg r o u po f p a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o u s i n gm c g sc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r et oc o n t r o lt h e c o n f i g u r a t i o n t h e s i sc a t c ht op a n z h i h u a x i c h a n g a r e av a n a d i u mm i n e r a lp r o c e s s i n g c h a r a c t e r i s t i c t i t a n i u mo fm a g n e t i ci r o no r ei t m e n i t em i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y i n t r o d u c et h es i m p l eo n eo r i g i n a l l ya tf i r s t a n dh a sa d d e dt h em e d i c i n ec o n t r o ls y s t e m a n dc a r r i e do nd e t a i l e de x p o s i t i o nf r o ms u c hr e s p e c t sa ss e n s o r d a t ag a t h e r i n g d a t a p r o c e s s i n g e x e c u t i v eb o d y e t c t of l o t a t i o n t h eg r o u n d w o r ko f t h i ss u b j e c ti st ou s e m c g sc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r et os e l e c t i n gt h em i d it i t a n i u m p r o c e s s i n gm i l l s f l o t a t i o np r o c e d u r em e d i c i n es y s t e mt oc a r r yo nt h ec o n f i g u r a t i o n w h i c hi sa d d e dt o r e a l i z et h ed r u gc o m p u t e rc o n t r 0 1 强em i d tt i t a n i u m p r o c e s s i n gm i l ld i v i d ea n de l e c ts u l p h u r a t et h em i n e r a lb e f o r e f l o t a t i o ni l m e h i t e s u l p h i d ef l o t a t i o na d o p t st h ed r u gs y s t e mo fr o u t i n ef l o t a t i o n n a m e l yi no r d e rt oc a t c ha n da c c e p tt h ep h a r m a c e u t i c a l 弼氇t h ey e l l o wm e d i c i n e p h a r m a c e u t i c a li no r d e rt ob u b b mo fo i l n o 9 8 t 暗s u l p h u r i ca c i di sa d j u s t e dd o s e f o rp h c a t c ha n da c c e p tt h ep h a r m a c e u t i c a l s u l p h u r i ca c i dt op r o d u c ef l o t a t i o n i l m e n i t ef o rt h ea d j u s t m e n tp h a r m a c e u t i c a lo fp h 谢mm o s d r u gt oa d da n dc o n t r o l t h ec o n f i g u r m i o ns y s t e mo f t h em i d it i t a n i u m p r o c e s s i n gm i l l i n c l u d ec o n t r o l l i n gt h e m a i ni n t e r f a c em a i n l y k e e pd r u gc a s ec o n t r o li n t e r f a c e d r u gi si tc o n t r o lw i n d o w p r o c e d u r ea n ds e n s o ri n t e r f a c e h y d r o g e ni o ni n d e xa n dp hr e a l t i m ea n dh i s t o r y c u r v ew i n d o w k e y w o r d f l o t a t i o n i l m e n i t e a u t o m a t i cr e a g e n tc o n t r o l c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e 昆明理工大学学位论文原创性声明 零久郑纛声甓 所呈交瓣学徽论文 是本人在导爨鹣搔簿下逡行硬 巍王 挈蘑取终瓣残暴 滁文孛己缝注明弓l 臻豹内容强 本论文不含任何 其他个人或集体己缀发表或撰写避的研究成果 对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体 均已程论文中作了明确的说明并袭示了谢意 本声 明的法律结聚由本人承担 学位论文作者签名 起冀b 曩 日期 o 口r 年3 月1 1日 关于论文使用授权的说明 本人完众了解隐明理工大学有关保留 使糟学位论文的规定 即 学校裔权傈酹 送交论文的复印件 允许论文被查阅 学校可以公布论 文豹龛韶或繇分内容 露壤采雳影窝或葜氇复翻手袋缣存论文 保密论文在瓣密磊应遵守 一 导筛签名 未遂巨 论文作者签名 熬柏羔 日期 兰 兰年 l 月 生一日 昆明理工大学硕士学位论文 m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 第一章概述 浮选是最重要的选矿方法之一 据统计 9 0 的有色金属矿用浮选法处理 浮选法还广泛用于稀有金属 贵金属 黑色金属 非金属如煤等矿物原料的选别 浮选药剂的添加是浮选生产工艺中的一个重要环节 添加量的大小 准确与否都 直接影响着产品的数 质量及效益 传统的人工调节方式既不准确也不及时 而 浮选自动加药控制系统的应用 不但克服了人工调节的缺点 而且降低了浮选生 产的药耗 为选厂带来直接的经济效益 同时减轻了岗位工人的劳动强度 但是 浮选过程的自动控制历来是一个令人头痛的问题 主要原因是浮选过程自身的复 杂性及其对过程干扰的敏感性 工业有价金属矿物的浮选实旖包括两个连续的步 骤 首先是创造浮选条件 即用特定的化学试剂有选择性地改变矿物表面的疏水 性 其次是浮选过程 即矿浆中的气泡不断地将疏水矿物颗粒带到浮选泡沫中去 仅仅影响疏水矿物颗粒被吸附到气泡上的因素就有以下几点 1 矿浆入选特点 矿浆的流量 浓度 粒度 矿物的组成 粒子的形态 矿浆的流动性等 2 物理 化学特性 表面化学特性 固 液界面的表面活性 表面活化剂的选择性在各矿 物物相之间的分布 疏水物质对矿物表面的包裹状况 水的质量 温度等 3 流体动力学特性 浮选流程的设计 浮选槽或柱的设计 不同部分的湍流强度 充气速率等 由此可见 要想在浮选过程控制中综合考虑所有这些因素显然是不 现实的 由于微电子技术 计算机技术 网络技术的高度发展及其在自动测量技术与 仪器领域的应用 新的测试理论 新的测试方法 新的测试领域以及新的仪器结 构不断出现 在许多方面已经冲破了传统仪器的概念 测量仪器的功能和作用发 生了质的变化 特别是7 0 年代载流荧光分析系统的研制成功更为研究在线的浮选 过程控制系统提供了可能 随着第1 台过程控制用计算机的研制成功 选矿自动 化的研究人员首先成功地开发了磨矿控制系统 这为1 9 7 6 年第1 套浮选过程计算 机控制系统的研究成功铺平了道路 在过去的2 0 年里 芬兰 澳大利亚 加拿大 美国等国家的研究人员仍然在此领域进行了不懈的努力 并取得了一定的成就 在此之后神经元网络 模糊逻辑控制 自适应控制及专家系统等先进的控制策略 成功地应用于浮选过程控制的报道也不少见 使浮选加药的自动控制得以实现 昆明理工大学硕士学位论文 m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 其中虚拟仪器在里面起到了举足轻重的作用 在2 0 世纪8 0 年代末美国研制成功了虚拟仪器 简称v i v i r t u a li n s t r u m e n t 虚拟仪器突破了传统仪器以硬件为主体的模式 实际上 使用者是在操作具有测 试软件的计算机进行测量 犹如操作一台虚设的仪器 所谓虚拟仪器是指以计算 机为核心 通过最大限度地利用计算机系统的软件和硬件资源 使计算机在仪器 中不但能像在传统程控化仪器中那样完成过程控制 数据运算和处理工作 而且 可以用强有力的软件去代替传统仪器的某些硬件功能 直接产生出激励信号或实 现所需要的各项测试功能 即仪器功能的软件化成了虚拟仪器的一个显著特点 虚拟仪器技术是现代计算机系统和仪器系统技术相结合的产物 是当今计算机辅 助测试 c a t 领域的一项重要技术 它推动着传统仪器朝着数字化 模块化 网络化的方向发展 1 1 虚拟仪器概述 1 1 1 虚拟仪器的体系结构 虚拟仪器由硬件和软件两部分组成 它以透明的方式把计算机资源 如处理 器 存储器及显示器等 和仪器硬件的测量 控制能力结合在一起 通过软件实 现对数据的分析处理 通信以及图形化用户接口 虚拟仪器的硬件是指计算机以及为其配置的必要的仪器硬件模块 如各种传 感器 信号调理器 数字输a 输出 a d c 和d a c 等 计算机硬件平台可以采用 各种类型的计算机 如普通台式计算机 便携式计算机 工作站 嵌入式计算机 等 计算机管理着虚拟仪器的软 硬件资源 是虚拟仪器的硬件基础 计算机技 术在处理性能 存储能力 显示 网络和总线标准等方面的发展 促进了虚拟仪 器系统的快速发展 在传统仪器中 仪器是由制造商制作定型的 功能是由制造 商定义的 但在虚拟仪器中 仪器硬件只是作为一个组成部分 它将与计算机软 硬件一起工作 用来采集数据 提供源信号和控制信号 除了万用表 示波器和 计数器等一些基本仪器外 仪器硬件还包括通用接口总线 g p i b 和r s 2 3 2 等 测量技术的不断革新又发展起来两种仪器硬件 插入式数据采集 d a q 卡和 v x i 总线 应用软件就是仪器 在计算机硬件和必要的仪器硬件确定之后 制作 和使用虚拟仪器的关键就是开发应用软件 应用软件直接面对操作用户 通过提 2 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 供直观友好的测控操作界面 丰富的数据分析和处理功能 来完成自动测试任务 应用软件主要有三个作用 提供集成的开发环境 仪器硬件的高级接口 仪器驱 动程序 以及虚拟仪器的用户接口 1 1 2 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器要比传统仪器更为通用 在组建和改变仪器的功能及技术性能方面 更为灵活 经济 更能适应迅猛发展的现代科学技术对测量技术和测量仪器不断 提出的扩展功能及性能的要求 虚拟仪器与传统仪器相比具有很多优点 1 融合计算机强大的硬件资源 突破了传统仪器在数据处理 显示 存 储等方面的限制 大大增强了传统仪器的功能 高性能处理器 高分辨率显示器 大容量硬盘等已成为虚拟仪器的标准配置 2 利用了计算机丰富的软件资源 一方面 实现了部分仪器硬件的软件化 节省了物质资源 增加了系统灵活性 另一方面 通过软件技术和相应数值算法 实时 直接地对测试数据进行各种分 析与处理 其次 通过图形用户界面 g u i 技术 真正做到界面友好 人机交 互 3 基于计算机总线和仪器总线 传统仪器硬件实现了模块化 系列化 大大缩小系统尺寸 可方便地构建模块化仪器 i n s t r u m e n to r lac a r d 4 基 于计算机网络技术和接口技术 虚拟仪器系统具有方便 灵活的互联能力 广泛 支持诸如c a n f i e l d b u s p r o f i b u s 等各种工业总线标准 因此 利用虚拟仪 器技术可方便地构建自动测试系统 实现测量 控制过程的网络化 5 基于 计算机的开放式标准体系结构 虚拟仪器的软 硬件都具有开放性 模块化 可 重复使用及互换性等特点 因此 用户可根据自己的需要 选用不同厂家的产品 使仪器系统的开发更为灵活 效率更高 从而缩短系统的组建时间 1 1 3 虚拟仪器技术的发展趋势 虚拟仪器技术走的是一条标准化 开放性 多厂商的技术路线 经过1 0 多 年发展 正沿着总线与驱动程序的标准化 软 硬件的模块化 硬件模块的即插 即用化和编程平台的图形化等方向发展 随着计算机网络技术 多媒体技术和分 布式技术的飞速发展 融合了计算机技术的虚拟仪器技术 其内容会更加丰富 虚拟仪器的开发厂家 为扩大虚拟仪器的功能 在测量结果的数据处理 表 达模式及其变换方面也做了许多工作 发布了各种软件 建立了数据处理的高级 分析库和开发工具库 如测量结果的谱分析 快速傅立叶变换 各种数字滤波器 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 卷积处理和相关函数处理 微积分 蜂值和阈值检测波形发生 噪声发生 回归 分析 数值运算 时域和频域分析 等 使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂 的自动测试系统和仪器系统 虚拟仪器在组成和改变仪器的功能及技术性能方面具有灵活性与经济性 因 而特别适应现代科学技术迅速发展和科学研究不断深化所提出的更高 更新的测 量课题和测量需求 虚拟仪器技术是现代测量仪器发展的主流 必将在更多 更 广的领域得到应用和普及 1 2 课题研究的理论意义和实用价值 工业生产过程是连续进行的 而且大多数有多个被控变量和控制变量 甚至 还有多个开关量的输入和输出 应用于工业过程控制的计算机测控系统必定是一 个实时控制系统 计算机数据采集和数据处理是对大量的实时过程参数进行巡回 检测 数据记录 计算 统计和整理 数据越限报警及对大量数据进行积累和实 时分析 直接数字控制系统d d c d i r e c td i g i t a lc o n t r 0 1 是计算机在工业过程 控制中应用最普遍的一种方式 此时计算机直接参与闭环控制过程 如图卜l 所 示 通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测 并根据规定的控制算法进 行运算 然后发出控制信号 通过过程输出通道直接控制如调节阀门等执行机构 一般 直接数字控制系统有一个功能齐全的运行操作台 例如参数设定 自动 手动切换 显示器和报警器等都集中在控制台上 所以操作极为方便 图i i 计算机直接数字控制 d d c 系统框图 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 在d d c 控制系统中 计算机可采用数字滤波 数字p i d 算法代替常规的模拟仪 表 模拟p i d 调节器 实现多回路的p i d 比例 积分 微分 控制 一般可在不 改变硬件结构的前提下 仅仅改变控制程序的结构就能有效地实现较复杂的控制 规律 如前馈控制 串级控制和前馈加串级控制等 计算机也可通过按离散系统 理论实现数字控制器的直接设计方法 代替按连续系统理论设计的控制器 如最 少拍和最少有限拍等数字控制器 这是一种在被控对象具有准确数学模型基础上 用解析方法来设计的数字控制器 近年来 计算机还可以采用基于系统输入输出 描述的控制算法 如动态矩阵控制算法等 自动控制系统由控制部分和被控对象两大部分组成 工业生产过程中的自动 控制系统 随着被控对象 控制规律和所采用的控制权结构的不同有很大的差别 一般的自动控制系统中 为了获取控制信号 要将被控制量y 和给定值 相比较 构成偏差信号e w y 然后利用偏差信号 按一定的控制规律产生控制信号 操 纵执行机构 使系统趋向减小偏差直至使偏差为零 从而达到使被控制量y 趋向 于给定值w 的控制目的 在这种控制系统中 由于被控制量是控制系统的输出 被控制量变动着的值又反馈到控制系统的输入端 与作为系统输入的给定值相 减 所以是一种闭环负反馈系统 控制系统的结构框图如图卜2 所示 图i 2 闭环控制结构框图 除了这种闭环控制结构外 还有一种开环控制结构 开环调节系统是指调节 系统的输出量对该系统的调节作用没有影响的系统 如图卜3 所示 调节系统没 有闭合的信号传递回路 口对被控参数y 的变化不进行反馈 调节系统只按给定 参数w 的变化和干扰作用f 发布调节指令 指挥执行机构对调节变量进行调整 以 昆明理工大学硕士学位论文 m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 补偿干扰作用对被控参数的影响 开环调节系统对调节的结果是否符合所期望的 数值 既不能自动检查 也无法予以纠正 所以调节精度一般不高 只适用于对 被控参数没有严格要求的场合 图卜3 开环控制结构框图 随着计算机技术的飞速发展 计算机在工业控制领域的应用越来越广泛 而 且由于微型机的价格越来越低 计算机控制也成为一种经济 实惠的控制方式 但是 要使计算机成为一种控制系统 不但需要各种各样的硬件设备 控制软件 也是必不可少的 针对不同的工艺过程就需要编制相应的控制软件 由于许多工 程技术人员对传统的仪表控制方式很熟悉 但是往往缺乏专业的计算机知识 而 专业的计算机技术人员又缺乏实际的控制经验 这样在计算机与控制之间就存在 着一个巨大的障碍 而组态软件则成为逾越这个障碍的桥梁 所以组态软件也在 近几年逐渐形成了一个极具发展潜力的产业 正因为如此 组态软件虽然在国内 的起步较晚 但发展非常迅速 目前国内市场上流行的产品主要有康拓公司的 e a s yc o n t r o lf o rs t d c o n t r o ls t a r1 o 北京赛诺公司的s y n a l l 北 京亚控公司的 组态王 m c g s 等 这些产品都采用全中文界面 风格一致 操 作简便 具有在线帮助 易于使用 同时这些软件采用完全集成的开发环境 包 括系统配鬣组态 i o 组态 工艺流程图组态 报表组态 报警组态等多种组态 功能 其中 e a s yc o n t r o l 的 运行系统生成 功能 可以把用户组态的控制 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 策略浓缩成一个很小的运行程序 r u n 在s t d 系统中 可以固化于e p r o m 中运行 但是 这些组态软件在进行控制组态时控制策略是通过语句来完成的 在组态软 件中把这种完成控制策略的语句称为控制语言 虽然这种语言大多数采用汉语形 式 但对于习惯于仪表控制的工程技术人员来说 这种组态方式十分不直观 面 对众多的控制组态语句 工程技术人员很难直观地看到控制回路的具体情况 系 统调试时操作员不能直观地看到每个控制算法模块的输出值 这给运行调试造成 了不便 而m e g s 中的图形化的仿真给了我们启示 能不能在组态软件中 用图形 化的组态方式去完成控制组态 这样 工程技术人员在进行控制策略组态时 只 需画出各个回路的控制框图 同时对每个模块的参数进行登记 这种控制组态的 方式具有 所见即所得 的特点 像m c g s 一样 点击某个模块的输出端 即可看 到相应的输出值 这给运行调试带来了很大方便 用这种图形化的方式进行控制 组态 对于熟悉传统仪表的工程技术人员来说是相当方便的 一般说来 采用这 种方式 工程技术人员即使在没有说明书的情况下 也能够很容易地组态自己的 系统 自动监控系统在现代科学技术的许多领域中 起蕾日益重要的作用 就选矿 而言 选矿过程自动化的研究在国际上始于上世纪五十年代 从检测到监控 从 单参数控制到机组 全作业 全厂控制 从模拟仪表控制到计算机控制 从稳定 化控制到最优化控制 选矿自动化已由低级到高级而日趋完善 特别是计算机用 于过程控制 用现代理论指导生产实践 使选矿自动化水平达到新的高度 我国 的选矿自动化工作从对金属自动探测到矿石自动计量的研究和使用开始 到七十 年代以后开始对选矿过程的单个或多个参数控制进行研究 实现选矿过程的自动 化 能在现有的设备基础上 增加台时处理量 提高选矿生产技术指标 提高设 备效率 节约原材料 改善劳动条件 稳定生产过程 给选矿厂带来明显的经济 效益 1 3 课题研究的内容 本课题是针对攀钢集团钛业公司密地选钛厂浮选流程加药系统的监控 管理 等问题 应用m c g s 组态软件进行组态控制 论文首先对攀枝花一西昌地区钒钛 磁铁矿的选矿特征和原生钛铁矿选矿技术进行了简单的介绍 并对浮选加药控制 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 系统从传感器 数据采集 数据处理 执行机构等方面进行了详细的阐述 本课 题的主要工作是应用m c g g 组态软件对密地选钛厂浮选流程加药系统进行组态 以 实现药剂添加的计算机控制 密地选钛厂先用浮选法分选出硫化矿物 然后再浮选钛铁矿 硫化物浮选采 用常规浮选药剂制度 即用黄药为捕收剂 9 8 油为起泡剂 硫酸为p h 调整剂 用m o s 捕收剂 硫酸为p h 调整剂进行浮选钛铁矿生产 对选钛厂药剂添加监控 系统组态后 主要包括控制主界面 定压药剂箱控制界面 药剂添加控制窗口 流程和传感器界面 p h 值和品位趋势曲线界面 通过对选钛厂药剂添加监控系统组态 系统可以实时监控浮选加药设备及参 数 分析处理现场采集到的实时数据 自动加药控制系统还设有人工控制 以便 工作人员在不影响生产的情况下进行处理 从而控制整个生产流程的正常运行 通过对密地选钛厂浮选流程加药系统组态应用 可以大大的改善现场工人的工作 条件 提高现场生产的管理水平 节约成本 必然会使选钛厂创造更好的经济效 益 同时几乎可以实现无人车间的自动化控制 为实现全厂自动化打下扎实地基 础 基于这种思想 本文对m c g s i 控组态软件这种图形化的控制组态方式进行了 深入的研究 结合选钛厂现场实际情况实现动态模拟 并对其进行了详细的介绍 8 垦盟理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 第二章组态软件的国内外发展和在选矿 自动化中的应用现状 组态软件产品大约在上世纪8 0 年代中期在国外出现 在中国也已有将近2 0 年的历史 早在8 0 年代末9 0 年代初 有些国外的组态软件如o n s p e c p a r a g o n 等就开始进入中国市场 但组态软件在中国确确实实经历了一段相当 困难的时期 一丌始 人们对此产品处于不认识 不了解阶段 项目中没有组态 软件预算 或宁愿投入大量的人力物力针对具体项目做长周期的 繁冗的上位机 编程开发 而不采用组态软件 当时为了让用户接受和采纳组态软件 需要做大 量的工作 另一方面 由于早期进口的组态软件价格都偏高 一般用户在观念和 承受能力上还比较难以接受 客观上制约了组态软件的发展 价位的原因也曾一 度导致组态软件的盗版比较猖獗 但盗版反过来也对这个市场起到了一定的推波 助澜作用 组态软件市场在中国开始有较快的增长 大约在1 9 9 5 年底至1 9 9 6 年 随着 中国改革开放的深入 人们对软件的观念有了重大改变 早些年组态软件的应用 推广工作也打下了一定的基础 业内人士已经认识到组态软件的重要性 并接受 它而不再热衷于在项目中搞低层次的编程开发 自动控制系统要上等级 对上位 监控组态软件的市场需求增加 一些组态软件的生产商和供货商亦逐步加大了在 中国市场的推广力度 并在价格方面做出了政策性调整 一加之微软3 2 位 w i n d o w s 9 5 和n t 的推出 为组态软件提供了一个更适宜的操作系统平台 使各 生产供应商随后跟进的3 2 位组态软件产品的性能指标和功能进一步加强 所有 这些因素的综合 给组态软件在中国市场带来了新的生机 从那时起 更多的项 目中正式有了组态软件的专项预算 各种相关设计方案和招 投 标书中也都出 现了尊列的组态软件栏目 越来越多的专业销售商和系统集成厂家也加入了这个 市场 现在组态软件已经在中国市场确立了其应有的地位 并逐步进入了上升期 目前中国市场上的组态软件产品按厂商划分大致可以分为三类 即国外专业 软件厂商提供的产品 国内外硬件或系统合作厂商提供的产品 以及国内自行开 发的国产化产品 从近几年的调查结果来看 国内组态软件市场大部分份额仍被 国外几家组态软件占据 如 f i x i n t o u c h 等 而这些 洋软件 除了在功能完 备性 产品包装 市场推广等方面具有一定优势外 并非所有方面都尽善尽美 各性 产品包装 市场推广等方面具有一定优势外 并非所有方面都尽善尽美 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 2 1 国外的组态软件 美国w o n d e r w a r e 公司的i n t o u c h 堪称组态软件的 鼻祖 率先推出 的1 6 位w i n d o w s 环境下的组态软件 在国际上曾得到较高的市场占有率 i n t o u c h 在中国应用代理制 1 9 9 5 年变换代理后 在中国市场推出了低价小软件 包 并结合较强的广告宣传攻势 产生了很大的影响 销售量上升很快 i n t o u c h 软件的图形功能比较丰富 使用较方便 但控制功能较弱 其i o 硬件驱动丰富 只是使用d d e 连接方式 实时性较差 另外驱动程序须单独购买 它的5 6 版 1 6 位 很稳定 在中国市场也普遍受到好评 7 0 版 3 2 位 在网络和数据管 理方面有所加强 并实现了所谓的实时关系数据库 其实只是在s q ls e r v e r 上 增加了数据传输插件而已 在 3 2 位w i n d o w s 环境下 i n t o u c h 已受到其他产品的 猛烈冲击 i n t o u c h 软件小系统软件包价格比较适中 但大系统软件包却比较贵 另外 还有很多功能和性能方面与其相差无几的工控组态软件相继出现 1 美国i n t e l l u t i o n 公司的f i x 产品在中国市场也由来已久 1 9 9 3 年 i n t e l l u t i o n 公司就曾到中国参加过展览会 当时专门的组态软件厂商直接在中国 参展还不多见 但其在中国的销售渠道比较混乱 1 9 9 5 年i n t e l l u f i o n 被爱默生 集团收购后 现通过日本分公司进入中国 在北京 上海直接成立办事处 新发 展了几家代理 f i 产品系列较全 包括d o s 版 1 6 位w i n d o w s 版 3 2 位w i n d o w s 版 o s 2 版和其他一些版本 功能较i n t o u c h 强 但实时性仍然欠缺 半导体技 术一般 其i o 硬件驱动丰富 只是驱动程序也需单独购买 最新推出的i f i x 是全新模式的组态软件 思想和体系结构都比较新 提供的功能也较为完整 但 也许过于 庞大 和 臃肿 对系统资源耗费巨大 用户最为明显的感受就是 缓慢 提供的许多 大而全 的功能对于中国用户也并不适用 而且经常受 w i n d o w s 操作系统影响导致不稳定 2 澳大利亚c i t 公司的c i t e c h 是组态 软件中的后起之秀 在世界范围内扩展得很快 近年来c i t 公司在中国基本采 用直销方式 建有办事处 并聘用一定数量的本地人才直接进行市场销售 技术 支持乃至项目开发 c i t e c h 产品包括1 6 位和3 2 位w i n d o w s 版 它的计算机味 道很浓 与其他软件有很多不同的地方 使用的方便性和图形功能不及i n t o u c h 界面部分很漂亮 很吸引人 但版本升级不快 一直没有很大的体系改变 其控 制算法比较好 i o 硬件驱动相对比较少 但大部分驱动程序可随软件包提供给 用户 c i t e e h 的价格略低于i n t o u c h 和f i x 3 德国西门子公司的w i n c c 新 0 昆明理工大学硕士学位论文m c g s 组态软件在密地选钛厂浮选加药控制系统中的应用 版软件有了很大进步 但体系结构还是比较老 在网络结构和数据管理方面要比 f i x 差 但也属于比较先进的产品之一 西门子似乎仅是想把这个产品当作硬件 的陪衬 对第三方硬件的支持也不热衷 若选用西门子硬件 能免费得到w i n c c 所以对于使用其他硬件的用户 不是个好选择 4 美国一a e n g i n e e r i n g 公司 的a i m a x 也提供了1 6 位和3 2 位w i n d o w s 下的不同版本 其3 5 版 1 6 位 在国内曾形成一批用户 a i m a x 的图形组态方式比较直观 但是提供的功能较 少 给人总的感觉档次不是很高