一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,主要包括液位控制裝置、礦漿液位測(cè)量裝置和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,通過(guò)礦漿液位測(cè)量裝置檢測(cè)礦漿的液位高低并將礦漿的液位高度反饋至液位控制裝置,液位控制裝置計(jì)算液位反饋值與液位設(shè)定值之間的差,并依據(jù)差值大小選擇液位控制方式調(diào)整氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)大小來(lái)控制礦漿液位高低。本實(shí)用新型的液位控制裝置將Fuzzy控制與PID控制結(jié)合起來(lái),采用Fuzzy?PID復(fù)合控制器對(duì)浮選槽液位進(jìn)行自動(dòng)控制,當(dāng)液位偏差較大時(shí)采用Fuzzy控制,響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好;當(dāng)液位偏差較小時(shí)采用PID控制,靜態(tài)性能好、控制精度高,滿足系統(tǒng)控制精度。本實(shí)用新型能滿足整個(gè)浮選槽液位控制的穩(wěn)定調(diào)節(jié),提高了金屬回收率和浮選精礦品位。
【專利說(shuō)明】
一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于液位自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002 ]通常浮選液位控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的PID控制,傳統(tǒng)的PID控制本質(zhì)上屬于線性控制,因此對(duì)于一些非線性很強(qiáng)的對(duì)象來(lái)說(shuō),控制效果具有先天的不足。浮選液位控制系統(tǒng)具有多變量、純滯后、時(shí)變不確定的特點(diǎn),液位影響因素多(給礦量、充氣量和加藥量等),采用常規(guī)的PID控制,其效果不理想,系統(tǒng)響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng),造成液位波動(dòng)大,液位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍大,在O—100%之間變化,容易造成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥嚴(yán)重?fù)p壞,使得設(shè)備成本費(fèi)用高,影響礦漿和藥劑反應(yīng)時(shí)間,對(duì)提高金屬回收率和浮選精礦品位影響很大。
[0003 ]目前國(guó)內(nèi)浮選過(guò)程控制得到了較快的發(fā)展,但還存在一些問(wèn)題:
[0004]I)自動(dòng)化相關(guān)儀表還沒(méi)有突破性的進(jìn)展,一些與礦漿相關(guān)的檢測(cè)儀表仍然存在可靠性能差、測(cè)量精度不高、使用壽命短等問(wèn)題,這些都是影響浮選過(guò)程控制應(yīng)用水平的重要因素。
[0005]2)在浮選過(guò)程控制算法中,現(xiàn)在用的最多還是簡(jiǎn)單的PID控制。雖然現(xiàn)在浮選控制領(lǐng)域結(jié)合了很多優(yōu)化算法,例如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法以及專家系統(tǒng)等,但是這些技術(shù)大都處于理論研究探討階段,實(shí)際應(yīng)用在浮選過(guò)程控制中高性能控制算法還不多。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中浮選采用單一控制造成效果不理想、系統(tǒng)響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)、液位波動(dòng)大、液位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍大、容易造成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥嚴(yán)重?fù)p壞以及影響礦漿和藥劑反應(yīng)時(shí)間等的技術(shù)問(wèn)題,提供一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置。
[0007]為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,包括液位控制裝置以及設(shè)置在浮選槽上的礦漿液位測(cè)量裝置和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,所述液位控制裝置包括操作觸摸屏以及與操作觸摸屏相連的PLC模塊,所述PLC模塊包括集成處理器、電源模塊和I/O模塊,所述集成處理器內(nèi)設(shè)有Fuzzy-PID復(fù)合控制器,所述I/O模塊分別與礦漿液位測(cè)量裝置和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥相連。
[0008]進(jìn)一步地,所述礦漿液位測(cè)量裝置包括固定在浮選槽上的支架以及固定在支架上的隔離筒,所述隔離筒的上方設(shè)有超聲波液位計(jì),所述隔離筒內(nèi)設(shè)有浮球和反射盤,所述浮球通過(guò)浮球連桿與反射盤相連,所述隔離筒頂部還設(shè)有沖洗水管。
[0009]進(jìn)一步地,所述操作觸摸屏為威倫人機(jī)EB8000LED操作觸摸屏,所述操作觸摸屏上設(shè)有液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV、PID參數(shù)、液位設(shè)定值SP、液位反饋值PV、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出OUT、液位設(shè)定柱狀圖和液位反饋柱狀圖。
[0010]進(jìn)一步地,所述集成處理器為西門子6ES7 314-6CG03-0AB0集成處理器。
[0011]進(jìn)一步地,所述PLC模塊位于液位控制儀表箱內(nèi),所述液位控制儀表箱內(nèi)還設(shè)有DC24V電源、端子排和供電空氣開(kāi)關(guān)。
[0012]進(jìn)一步地,所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥包括氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、連桿和錐閥。
[0013]進(jìn)一步地,所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過(guò)法蘭和螺栓安裝在鋼板上,所述鋼板固定在浮選槽上。
[0014]本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:本實(shí)用新型的浮選槽液位自動(dòng)控制裝置主要包括液位控制裝置、礦漿液位測(cè)量裝置和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,通過(guò)礦漿液位測(cè)量裝置檢測(cè)礦漿的液位高低并將礦漿的液位高度反饋至液位控制裝置,液位控制裝置計(jì)算液位反饋值PV與液位設(shè)定值SP之間的差,并依據(jù)差值大小選擇液位控制方式調(diào)整氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)大小來(lái)控制礦漿液位高低。本實(shí)用新型的液位控制裝置將Fuz zy控制與PID控制結(jié)合起來(lái),采用Fuzzy-PID復(fù)合控制器對(duì)浮選槽液位進(jìn)行自動(dòng)控制,當(dāng)液位偏差較大時(shí)采用Fuzzy控制,響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好;當(dāng)液位偏差較小時(shí)采用PID控制,靜態(tài)性能好、控制精度高,滿足系統(tǒng)控制精度。本實(shí)用新型采用Fuzzy-PID復(fù)合控制方法,既能發(fā)揮Fuzzy控制與PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn),又能克服兩者的不足,加快了調(diào)節(jié)速度,消除了穩(wěn)態(tài)誤差和過(guò)大的超調(diào)量,能達(dá)到較高的控制精度,實(shí)踐證明本實(shí)用新型控制效果好,控制精度在± 5mm以內(nèi),系統(tǒng)響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間短,液位調(diào)節(jié)穩(wěn)定,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍較小,不會(huì)對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥造成嚴(yán)重?fù)p壞,穩(wěn)定礦漿和藥劑的反應(yīng)時(shí)間,滿足整個(gè)浮選槽液位控制的穩(wěn)定調(diào)節(jié),提高了金屬回收率和浮選精礦品位。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖;
[0016]圖2為本實(shí)用新型操作觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017]圖3為本實(shí)用新型液位控制儀表箱的布置示意圖;
[0018]圖4為本實(shí)用新型浮選槽液位自動(dòng)控制的流程示意圖;
[0019]本實(shí)用新型附圖標(biāo)記含義如下:1、超聲波液位計(jì);2、反射盤;3、浮球連桿;4、浮球;
5、沖洗水管;6、支架;7、隔離筒;8、操作觸摸屏;9、集成處理器;10、電源模塊;11、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu);12、連桿;13、錐閥;14、DC 24V電源;15、供電空氣開(kāi)關(guān);16、端子排;17、液位控制裝置;18、礦漿液位測(cè)量裝置;19、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥;20、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV; 21、PID參數(shù);22、液位設(shè)定值SP; 23、液位反饋值PV; 24、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出OUT; 25、液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān);26、液位設(shè)定柱狀圖;27、液位反饋柱狀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021 ]如圖1-3所示,一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,包括液位控制裝置17以及設(shè)置在浮選槽上的礦楽液位測(cè)量裝置18和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19包括氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)11、連桿12和錐閥13,氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)11的型號(hào)為ZSLFA-D2-6BS,為直行式長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu),總長(zhǎng)度為1450_,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19以壓縮空氣為動(dòng)力源,接收標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號(hào)(4-20mA)以一定的力將錐閥13拉動(dòng)到所需要的開(kāi)度位置上,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19通過(guò)法蘭和4個(gè)M16的螺栓安裝在鋼板上,鋼板固定在浮選槽上,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19氣動(dòng)供氣壓力:550KPa,基本誤差:3% F.S,其具有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)11特有的運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)超調(diào)、無(wú)擾動(dòng)的高品質(zhì)的調(diào)節(jié)性能;特別適合調(diào)節(jié)頻繁的場(chǎng)合,因它不須制動(dòng),運(yùn)動(dòng)慣性小,頻率響應(yīng)高;結(jié)構(gòu)緊湊,出力大、速度快、精度高、靈敏度好。液位控制裝置17包括操作觸摸屏8以及與操作觸摸屏8相連的PLC模塊,操作觸摸屏8為威倫人機(jī)EB8000 LED操作觸摸屏,操作觸摸屏8上設(shè)有液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)25、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV 20、PID參數(shù)21、液位設(shè)定值SP 22、液位反饋值PV 23、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出OUT 24、液位設(shè)定柱狀圖26和液位反饋柱狀圖27,操作觸摸屏8上由液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)25選擇手動(dòng)模式1、自動(dòng)模式Π,手動(dòng)模式I下由氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出OUT 24進(jìn)行氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19開(kāi)度設(shè)置,自動(dòng)模式Π下設(shè)置液位設(shè)定值SP 22、PID參數(shù)21實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)調(diào)節(jié),并顯示液位設(shè)定柱狀圖26、液位反饋值PV 23、液位反饋柱狀圖27和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV20 WLC模塊包括集成處理器9、電源模塊10和I/O模塊,集成處理器9為西門子6ES7 314-6CG03-0AB0集成處理器,自帶DP通訊接口、MPI通訊接口、24點(diǎn)24V DC開(kāi)關(guān)量輸入通道、16點(diǎn)24V DC開(kāi)關(guān)量輸出通道、5路模擬量4-20mA.DC輸入通道和2路模擬量4-20mA.DC輸出通道。集成處理器9內(nèi)設(shè)有Fuzzy-PID復(fù)合控制器,I/O模塊分別與礦漿液位測(cè)量裝置18和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19相連,PLC模塊位于液位控制儀表箱內(nèi),液位控制儀表箱內(nèi)還設(shè)有DC 24V電源14、端子排16和供電空氣開(kāi)關(guān)15。礦漿液位測(cè)量裝置包括固定在浮選槽上的支架6以及用6個(gè)Φ 11的螺絲固定在支架6上的隔離筒7,隔離筒7為鋼制PE涂層,隔離筒7上蓋外徑:Φ 360mm,內(nèi)徑:Φ 220mm,隔離筒7直徑:Φ 320mm;隔離筒7的上方設(shè)有超聲波液位計(jì)I,隔離筒7內(nèi)設(shè)有浮球4和反射盤2,浮球4為不銹鋼空心球,反射盤2的材料為PVC,不但耐腐蝕,而且重量小,易于上下動(dòng)作;浮球4通過(guò)浮球連桿3與反射盤2相連,隔離筒7頂部還設(shè)有沖洗水管5,沖洗水管5為DN20橡膠軟管。
[0022 ] 如圖4所示,使用時(shí)具體包括以下步驟:
[0023]步驟一、在操作觸摸屏8上由液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)25選擇自動(dòng)模式Π,對(duì)液位設(shè)定值SP 22、PID參數(shù)21進(jìn)行設(shè)置;
[0024]步驟二、隔離筒7內(nèi)的浮球4隨著礦漿液面的上下波動(dòng)上下動(dòng)作并帶動(dòng)反射盤2上下運(yùn)動(dòng),超聲波液位計(jì)I間接檢測(cè)到礦漿液位高度變化并將礦漿液面高度通過(guò)I/O模塊反饋到PLC模塊中;
[0025]步驟三、PLC模塊計(jì)算液位反饋值PV23與液位設(shè)定值SP 22之間的差Φ,即Φ=Ρν_SP;其中液位反饋值PV 23是指浮選槽礦漿液位高低的數(shù)值,測(cè)量范圍:0-550mm,由超聲波液位計(jì)I輸入;液位設(shè)定值SP 22是指浮選槽礦漿液位控制的目標(biāo)值,設(shè)定范圍:0-550 mm,由操作人員在操作觸摸屏8上設(shè)定;
[0026]步驟四、PLC模塊中的Fuzzy-PID復(fù)合控制器依據(jù)Φ值大小選擇液位控制方式:
[0027]I Φ I < 10mm,即液位反饋值PV 23與液位設(shè)定值SP 22相差小于10mm,液位波動(dòng)相對(duì)較小,采用PID控制調(diào)節(jié);
[0028]I Φ |> 10mm,即液位反饋值PV 23與液位設(shè)定值SP 22相差大于10mm,液位波動(dòng)相對(duì)較大,采用Fuzzy控制調(diào)節(jié);
[0029]步驟五、PLC模塊通過(guò)I/0模塊輸出4一 20mA電流信號(hào)至氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)11,通過(guò)調(diào)整氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19開(kāi)關(guān)大小來(lái)控制礦漿液位高低,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥19輸出范圍:0-100%,如氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV 20所示,同時(shí)PLC模塊將礦漿液面高度反饋到操作觸摸屏8進(jìn)行人工監(jiān)視;
[0030]步驟六、完成調(diào)節(jié)后礦漿液位測(cè)量裝置18重新檢測(cè)礦漿液位高低,繼續(xù)通過(guò)Fuzzy-PID復(fù)合控制器調(diào)節(jié)控制,形成閉環(huán)控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,包括液位控制裝置(17)以及設(shè)置在浮選槽上的礦漿液位測(cè)量裝置(18)和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(19),其特征在于:所述液位控制裝置(17)包括操作觸摸屏(8)以及與操作觸摸屏(8)相連的PLC模塊,所述PLC模塊包括集成處理器(9)、電源模塊(10)和I/O模塊,所述集成處理器(9)內(nèi)設(shè)有Fuzzy-PID復(fù)合控制器,所述I/O模塊分別與礦漿液位測(cè)量裝置(18 )和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(19 )相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述礦漿液位測(cè)量裝置包括固定在浮選槽上的支架(6)以及固定在支架(6)上的隔離筒(7),所述隔離筒(7)的上方設(shè)有超聲波液位計(jì)(1),所述隔離筒(7)內(nèi)設(shè)有浮球(4)和反射盤(2),所述浮球(4)通過(guò)浮球連桿(3)與反射盤(2)相連,所述隔離筒(7)頂部還設(shè)有沖洗水管(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述操作觸摸屏(8)為威倫人機(jī)EB8000LED操作觸摸屏,所述操作觸摸屏(8)上設(shè)有液位調(diào)節(jié)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(25 )、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV( 20 )、PID參數(shù)(21)、液位設(shè)定值SP (22),液位反饋值PV(23 )、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出OUT (24 )、液位設(shè)定柱狀圖(26 )和液位反饋柱狀圖(27 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述集成處理器(9)為西門子6ES7314-6CG03-0AB0集成處理器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述PLC模塊位于液位控制儀表箱內(nèi),所述液位控制儀表箱內(nèi)還設(shè)有DC 24V電源(14)、端子排(16)和供電空氣開(kāi)關(guān)(15)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(19 )包括氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(11)、連桿(12 )和錐閥(13 )。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮選槽液位自動(dòng)控制裝置,其特征在于:所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(19)通過(guò)法蘭和螺栓安裝在鋼板上,所述鋼板固定在浮選槽上。
【文檔編號(hào)】G05D9/12GK205507563SQ201620202179
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】陳蘭芳, 王義順, 柴山, 孔彥虎
【申請(qǐng)人】甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司