选矿过程流程模拟软件系统的开发

选矿过程流程模拟软件系统的开发ExtendSim（原名；Extend）是由美国ImagineThat公司开发的可对离散和连续系统防真和优化的高灵活性、高可扩展性，高性能价格比的优需仿真平台。在全球银行、金融、交通、物流、制造、军事等多个横向和纵向领域得到应用。超过13QOO多个臬团公司和政府机关、学术机构、新兴企业等在采用Extends™软件来解决复杂系统的改善.提高科学决策的质量，提升核呛竟争能力ExtendSim是全球用户数量摄多、桓用摄容易、扩展性最好（模块代码全部开源）、投资回报率最高的系统效率提升工具之一.ExtcndSim具有许多独特的特点和功能。这些特点使得建模者能够把精力集中在问题的解决过程中并且迅速地建立容易理解“容易沟通的方案设计.这些特点包括：易用性。ExtendSim是唯一采用物杵流和信息流可以同时在模块图标上动态表达的仿真软件.并且采用模块组合的方式快速搭建模型，符合决策过程中的思維方式。交互性：ExtendSimigff前无需编译模型；即慄在模型运行过程中，参数和模型逻辑也可以在线修改”方便的交互性可以快速回答和重新分析各种问题°可重复性和可扩展性；ExtradSim模块100%开放源代码，用户可以根据需要修改己有橈块利创造全新榄块，这些欖块可以归类在用户自己的模块库中，井加密保护，具备自己的知识产权*可以烛立销售这些模烘库，可以重复使用。这一特点增加了模型设计的效率和增值潜力-规槐性，ExtendSim充分利用类C语言的强大功能和运算能力.并且支持无限制的分层结构，所以可以用来创建含有成千上万个模块的复杂模型，运行效率在榄型超过上万个模块和对象时也挥洒自如.可视性；ExtendSim提供了快捷的二维动画和复杂逼其的三维动画开发环境$ExtendSimW三维动画环境采用了最先进的开源网络游戏引擎，动画制作效率高，效果栩栩如生。连接性；ExtmdSim支持Activ亡X7QLE控件和ODBC数据源，和其他仿真软杵不同的是，这些技术在助胎ini里被当作模块来使用，所以都是以拖拉的方式来完成而没有必要编程°性价比*ExtendSim从第一个版本开始，就秉持高性枷比的理念，软件的忻格是其他主流仿真轶件价格的i/2H1/4.具有不可比拟的投资回报率。蛙于Extendsim?强大的功能、良好的操作性和粳窩的投资回报率，本系统釆用了Extendsim?作为开发工具，对选矿过程流程模拟软件系统进行开发.本系统采用的是Extendsim7suite版本，与以往版本相比具有易用性、交互性、可萸复和扩展性、规模性、可视性、连接性，性价比高等诸多优点。由于选矿过程的复杂性，选择这样一款功能强大但是易用的编程软件，大大提离了科研工作的效率。另外，Extendsim7自带封装好的与外界的通讯接口，有较强的可扩展性。5.2系统运行环境系统开发的软、硕件环境以及所使用的开发工具如下所示：＞硕件环境：应用服务器：DellPC机(3.0GHzCPU、512MRAM)＞软件环境：操作系统：WindowsXP网络协议：TCP/IP协议、HTTP协议数据库：Extendsim7Database＞开发工具：开发环境：Extendsim7开发语言：TheModLLanguage5.3系统人机界面的开发选矿过程流程模拟软件系统实现了选矿过程的动画显示、数据显示、趋势显示等，能较真实地反映选矿过程的动态特性和设备的状态、工艺参数的动态变化，给研究人员提供一个逼真的虚拟流程模拟软件系统。系统的界面清单如表5」所示：

表5.1系统界面清单Table5」Systeminterfacelist序号界面名称界面功能显示内容1主界面动砸模拟选矿流程，动态显示工艺指标选矿全流程汝备以及设备Z间的关系以及主要工艺指标"2参数设置画面设置选矿过程中的给矿条件和设备参数选矿过程中需要设定的给矿条件和设备参数3趋势图显示画面动态显示选矿过程中主要工艺抬标的趋势图选矿过程中主要工艺指标的趋势图4数竭显示画面显示选矿过程中的主要工艺指标选矿过程中的主要工艺指标5一次筛分趋势图显示画面显示筛分过程的物料趋势筛分过程毎个物料性质的趋势6强磁磨矿趋势显示强磁磨矿过程的物料趋强磁磨矿过程每个工序的物料趋势和图显示画面势粒度以及功耗趋势7弱磁磨矿趋势显示弱磁磨矿过程的物料趋弱磁磨矿过程每个工序的物料趋势和图显示询面势粒度以及功耗趋势8细筛过程趋势图显示画面显示细筛过程的物料趋势细筛过程的物料趋势9脱水槽趋势图显示画面显示脱水槽的物料趋势脱水槽的物料趋势10脱渣筛显示画面强磁磁选过程趋势图显示画面弱磁磁选过程趋势图显示画面显示脱渣筛的物料趋势脱渣筛的物料趋势11显示强磁磁选过程毎个工序的物料趋势强磁破选过程每个工序的物料趋势12显示弱磁磁选过程每个工序的物料趋势弱磁磁选过程每个工序的物料趋势在确定了实验系统人机交互程序功能后，本着功能完善、易操作、易扩张、美观性的原则进行了程序的开发工作。接下来以人机交互界面为载体介绍人机交互程序各种界面的实现。(1)系统主界面图5」为选矿流程仿真实验系统的主界面。界面利用Extendsim7强大的图形处理功能，形象的显示了筛分过程、竖炉焙烧过程、强磁选别过程'弱磁选别过程、精矿生产系统、生动的描绘了选矿全流程各个工序宜接的关系。

ArtArt；■图5」仿真实验系统主界面Fig.5.1Themaindisplayofthesimulationsystem此外，还在主界面上增加了流程主要参数的动态显示，包括原矿、综精、尾矿、强磁、弱磁的矿量、品位、回收率的和回收率等。在界面的右下方，还设计了开始、暂停、继续、趋势图、参数设置、参数显示五个按钮，便于对选矿流程流程模拟软件系统进行直观的操作。由于流程模拟软件系统所用到的模块较多，如果统一放到仿真实验系统的主界面的话，会导致后续的操作过程中由于人为因素破坏模型程序，对模型的实用性产生较大影响。本系统为了解决这个问题，把所有的程序封装成一个模块，并存放于系统主界面的左下角，而主界面采用图片的形式代替，这样在既不影响系统有效性的前提下，最大程度上保证了界面的人机交互性。参数设覽画面图5.2•为选矿流程仿真实验系统的参数设定画面，初始参数设置如图所示.这些参数集中并分类显示在一个画面中，有利于数据的集中输入和相互参考.同时系统对于这些参数都设定了一个初始值.具体来说该界面可以确定一段二段磨机的构成，磨机钢球量，一段分级等.数据的输入和读取是采用动态数据链^(Dynamicdatalinking,DDL)完成的，通过右键点击的DDL,链接到系统所定义的动态数组，然后其他部分再从动态数组中读取写入的数据.•机詁乂"乩：1，机甘乂內~, 一|♦机介术尢仪彳匸丽]41机介穴XM4：EZJ•机”欽皐：1加I4机"M.^-1b*1■机瘪**♦：<卜空 "1介朋松徽*皮,一|^44»＜，t＜：Fen二段分级机參敕溟丈塔0*幺:ET71<M-A^：FT1x»oAa：FTl*比着直也！匝]*t：EO给Qd立心ET1弘於d4A：*31I.尹J图5.2仿真实验系统参数设定画面Fig.5.2Themaindisplayofthesimulationsystem'ssetting(3)趋势图画面图5.3为仿真实验系统趋势图画面，显示了矿量、品位、回收率三个主要指标。趋势图的横轴是时间，代表现实中的一天，纵轴分别为矿量、品位、回收率的和回收率.矿量包括：原矿矿量、综精矿量、尾矿矿量；品位包括】原矿品位、综精品位、尾矿品位：回收率包括：综精回收率、尾矿回收率、一次溢流回收率。此外，在模型内部模块也设计了各个阶段的矿量、品位、粒度趋势图。趋势图的绘制釆用的是Extendsim7的PlotterI/O实现的。PlotterI/O可以绘制连续模型中的数据,其具体功能请参照Extendsim7使用手册。(1)矿量趋势图affiiaaafflQiEauHaB回收率趋势图图5.3仿真实验系统趋势图画面Fig.5.3Thetrenddisplayofthesimulationsystem参数显示画面选炉浇租仿真卖抢糸优^^^煞0莖： :~arw~•—-— *"—--——&於殳：(t/h)僅il入虔卩住：兀仔 (t/h)AVAik：<iufli«i入他：o/M,A<i:(t/h)ft 1・七Hi*入•几<i：w传金对yA仪：C«4>―灰浜泡5Q收*:w鏡泡4L0Q圧力：rnm(kp)爻就出皿汉蔻皮丄限：itt-e(pm)图54仿真实验系统数据显示画面Fig.5.4Thedisplayofthesimulationsystem*parameter

图5.4为仿真实验系统的数据显示画面。仿其实验系统对原矿、精矿、强磁、弱磁和的矿蜃、品位、回收率次及一次溢流回收率、旅流器给矿世力、旋流器溢流上限粒度,螺旋分级机粒度分布、磨矿功耗等数据进行了动态的数拯显示。通过“磨犷功耗”和“螺旋分级机粒度分布”两个按钮链接到对磨矿功耗和螺旋分级机粒度分布进行动态的显示画面，这有利于使用者有层次的对数据进行观察。图5.5为仿真实验系统功耗数摇显示画面。该模型对选矿各个阶段磨机的单位功耗、磨机有用功率、磨机的处理量等重要参数讲行了动杰的显示。磨矿功耗二段球张14-*张14-*段4?机疥用助*:巧w机《.行台敘：：_一段庫卩早住Q石4旷的耘：诃<4<4—及4仇盯用功4：勿仏二披金机赫丈助车：1VIZ二/t金机对用力牟：机此显菱：瞅•・二孩康卩*仗妙石度於坊亀：ivaaxR#机進狞台食：彳•:Hu二孜金机冇用助4■:85.5仿真实验系统磨矿功耗数据显示通面Fig.5.5Thedisplayofthesimulationsystem*parameter图5.6描述了螺旋分级机溢流累积产率情况，螺旋分级机溢流的粒度采用粒度分布显示的办法进行动态的显示，其中包括•所有小于270目的筛上产品的累积产率。

螺炎分级机溢流累积产率20q:£3^128Q:£冷d35q:ESI48Q:山心讨65Q:山”対100Q:CS2

150q:ES3

200Q:E2ZJ

270u:E23图5.6仿真实验系统螺旋分级机溢流累积产率数据显示画面Fig.5.6Thedisplayofthesimulationsystem'parameterintheclassificationprocess过程趋势图显示画面本系统把选矿过程的各个工序封装成为单独的模块，点击每个模块葩看到这个过程中的选矿指标的变化的趋势图和数据，由于选矿过程的模块较多，在这里只选取磨矿过程的趋势图进行介绍，其他模块类似.如图5.7所示为磨矿过程的趋势国显示画面。图5.7仿真实验系统趋势图逓面Fig.5.7Thetrenddisplayofthesimulationsystem图5.7仿真实验系统趋势图逓面Fig.5.7Thetrenddisplayofthesimulationsystem5.4选矿过程数学模拟模型的开发.…选矿过程流程模拟模型的结构如图4.4所示，各个模型的输入输出均为矿量、品位、回收率、粒度这四个指标。本文所开发的数学模型的清单如表5.2所示：由于选矿过程流程模拟模型所涉及的模型较多，在这里只对一次筛分过程功耗模型的编程方法进行详细的介绍。图5.8为Extendsim7对原矿一次筛分模型的编程实例图，图中先定义了数组q对筛分过程中的传递数据进行动态的存储，并在仿真开始的时候对数组进行初始化。然后利用Read和Write模块对数据库进行操作，从数据库中读取原始指标并写入到数组中.最后利用MODL语言编写并嵌入到Equation里的筛分经验模型，最终得出筛分过程其它指标。最后为趋势图显示部分，用PloterUO模块对矿宦:、品位、回收率指标进行趋势图显示"表5.2数学察型清单Table5.2Mathematicmodellist序号模型名称模盘功能1一次筛分模型模拟一次筛分矿鱼、品位、回收率的变化过程2一段磨矿模型模拟一段网犷矿董、品位、冋收率变化3强磁二段磨矿模型模拟强磁二段段磨矿矿量、品位、回收率和磨机功耗变化4弱磁二段磨矿模型模拟弱嵐二段段磨矿矿量、品位、回收率和磨机功耗变化5细筛模型模拟细筛筛分过程矿量、品位、回收率变化6脱渣筛模型模拟脱渣筛筛分过程矿債、品位、回收率变化7脱水槽模型模拟脱水过程矿量、品位、回收率变化8竖炉焙烧模型模拟竖炉焙烧过思矿傲、品位、回收率变化9水力茨流器模型模拟水力旋流器矿畳、品位、回收率变化10螺鉄分级机模型模拟螺旋分级机矿量、品位、回收率变化11浓缩机模型模拟浓缩过程矿畳、品位、回收率变化12过滤机模型模拟过滤过程矿量、品位、回收率变化13磁选机模型模拟磁选过程矿量、品位、回收率变化14干选机模型模拟干选机的矿量、品位、回收率变化15磁滑轮模型模拟感滑轮的矿量、晶位、回收率变化一次筛分模型模块的建模过程如下：1） 新建一个模型选择File>NewModel命令，Extends将会打开一个名为Model-1的空模型窗口，即模型工作表。2） 选择Library>Openlibrary命令，打开Value库和Plotter库.3） 用Value库和Plotter库中的模块以及先前封装好的磨矿单位功耗模块和磨机功率磨矿组成如图5」的程序。4） 对模块进行封装，封装成一次筛分模块Ww —•-4-0id*图5.8原矿一次筛分模型的编程Fig.5,8Themodeloftheore'sfirstscreening5.5系统模块的封装由于选矿过程的复杂性，使得选矿过程的仿真具有很强的复杂性，加上Extends图形化的仿真，使得选矿过程流程模拟软件系统需要由上千个模块组成，这样对于想了解模型内部机理就会变得十分的困难。但本系统结合E7内部MakeHierarchical功能对程序进行封装，并对模型进行分层，避免了由于模块过多，使得模型的能观性和可继续开发性受到限制。本系统所开发的选矿过程流程模拟模块库中所包含的模块如表5.2所示:

表5・3模块库Table5.3moduleslibrary序号模块名称模块功能模块图例1一次籬分模块模拟一次筛分过程，具有数据读取和存储功能2磨机模块模拟磨矿过程中的矿量、品位、冋收率的变化和磨机功耗3媒旋分级机模块模拟分级过程中的矿議、品位、回收率的变化和粒度分布4水力旋诜器模块模拟分级过程中的矿傲、品位.回收率的变化和粒度5弱磁选模块脱渣筛模块模拟弱磁说过程中的矿董、品位、回收举的变化模拟脱渣筛筛分过程的矿读、品位、回收率的变化67脱水槽模块模拟脱水过程的矿分、品位、回收率的变化8竖炉焙烧察块模拟竖炉焙烧过程的矿量、品位、回收率的变化9强磁选模決模拟强磁选过程的矿量、品位、回收率的支化10干选机模夬模拟干选机的矿量、品位、回收率的变化11浓缩机模決模拟浓缩过程的矿址、品位、回收率的变化12过波机模央模拟过滤过程的矿宣.品位.回收率的变化13细筛模块摸拟细筛过程的矿量、品位、回收率的变化14磁滑轮模块模拟磁滑轮的矿接、品位、回收率的变化由于选矿过程所涉及的模块较多，在这里不对每一个模块的编程和封装过程进行详细的介绍.只以筛分模块的编程和封装过程进行介绍。图5・9演示了筛分过程模块化编

程的过程和模块封装过程，显示了Extendsim7强大的编程能力和与图形可视性的完美结合。andMu09»iQCoi»图5.9流穆模拟软件系统程序编写和模块封装Fig.5.9Theprogramofthesimulationsystemandthepackofthemodule5.6系统数据存储和数据交换选矿过程数质量模拟模型所选取的原始数据存放于ExtendSim7自带的数振库中.ExtcndSim7图形仿真数据库是一个关系型数据库，允许用户在仿真模型中更有效率的営理数据。如图5.10所示，在Datebase选项卡里，命名为Datebasel的数据库中工包含了6个table,分别为原始筛分、平面脱渣筛、二次筛分、竖炉焙烧数据、强磁部分数据、弱磁部分数质量模拟模型所选取的原始数据。各个部分数据选择均参照第三章选矿生产流程数质量数序模型中关于各个工序的原始指标选择设定.

图5.10流程模拟软件系统数据库Fig.5」0TheDatabaseofthesimulationsystem由于选矿过程存在大量的数据，所以将模拟仿真模型和数据库融合的最大挑战来自于数据的交换。在其他模拟仿真软件中，用户需要开发中间件进行数据的交换。在ExtendSim中，我们利用三种机制支持数据库和模型之间的数据交换，来解决选矿模拟仿真过穆中大量数据的存储和交换问题，(1)动态数据链接(Dynamicdatalinking,DDL)。模块对话框中的参数和表格可以很容易地链接到数据库中的数据表和记录。这个链接是通过点击对话框参数输入表格中的“LINK”按钮实现。ExtendSim中链接警示技术(LinkAlertTechnology)可以在数据库中数据更新时自动通知相关的模块，这些模块可以马上应对，从而即刻对仿真模型的逻辑产生影响。图5.11显示了系统中动态数据链接(DynamicdatelinkingsDDL)的设置。图5.1】动态数据连接图示Fig.5.ilThedisplayoftheDynamicdatalinking

读写模块(Read/Writeblocks)<ExtendSim7包含可以和数据库进行数拯交换的模块。数据库及其表格、字段和记录的地址都可以通过模块的端口动态地改变，允许用户在模型运行过程中与多个数据库进行数据交换。一整套数旅库交换函数。ExtendSim7提供了额外40多个新函数，允许建模人员创建、获取、更改数据库结构及其内容。这些可以根据处理的繁简在Equation模块中便捷实现，或者通过一个客户化模块实现<例如本系统采用Extendsim7的Catchvalue和ThrowvHue模块，对选矿各个工序之间需要进行传递的数据进行动态的保存和读取操作如图5.12所示。LQK]CUnctiJItec^mwmrwnoatfror•vmtmnFIBMMBnHfWCiICTF门㈡|Opo«a|CocrcaontLQK]CUnctiJItec^mwmrwnoatfror•vmtmnFIBMMBnHfWCiICTF门㈡|Opo«a|Cocrcaont|goaun.fCS[WMEUMnaoWyto. 匚・PLJ"CakAVMMUoO U<Mui}I卩迥Tutfugn」z»*r<Mrr6»ieiutuMTftflWWAUaWBWLKSMMLzKWnafBs#Kaxar.MAMfiZJfiJRf•则0?MKUUBf加MUZ.MMftirf却miKaus垃行细uwrMMLaxTBIMaMQ图5」2流程模拟软件系统数据传递Fig.5.12Thebroadcastofthesimulationsystem'parameter5.7系统变步长模拟仿真的开发开始运行流程模拟软件系统之前，可以对仿真参数进行设置。包括仿真开始时间、仿真结束时间、仿真运行次数、仿真的时间单位。具体设置如图5.13所示：选项卡seuip里，仿真结束时间为30,开始时间为0,仿真运行次数为10次，采用的是通用的时间单位，一天有24个小时，一周7天、一个月30天、一年360天。流程模拟软件系统中每1秒代表现实中的一个小时。

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