專利名稱：磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
本實驗平臺是為自動化工程師、控制理論研究者開發(fā)的一套磨礦工業(yè)過程運行控制實驗系統(tǒng)。磨礦過程通常具有強非線性、大滯后、強耦合性等復(fù)雜特性，且生產(chǎn)過程中受許多因素的影響，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本，保障運行安全，以產(chǎn)品加工過程中的質(zhì)量、效率、消耗為控制目標(biāo)的優(yōu)化運行控制方法逐漸吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界眾多學(xué)者的研究與應(yīng)用。然而磨礦過程多是連續(xù)作業(yè)，危險性高、物理設(shè)備昂貴且實驗成本高、周期長，有造成停產(chǎn)的風(fēng)險，不便于進行現(xiàn)場控制實驗，因此開發(fā)針對磨礦工業(yè)過程運行控制實驗系統(tǒng)具有重要的研究價值與實際意義。一個完整的磨礦工業(yè)過程運行控制實驗系統(tǒng)通常由運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器、虛擬磨礦過程運行器以及支撐網(wǎng)絡(luò)組成。運行優(yōu)化控制器集成了優(yōu)化控制和運行監(jiān)視的功能，既能夠通過優(yōu)化控制算法產(chǎn)生磨礦過程的回路設(shè)定值，也可以用來監(jiān)視生產(chǎn)過程的運行信息并在生產(chǎn)過程出現(xiàn)異?；蜻吔鐥l件(原礦硬度、原礦密度、原礦粒度分布)發(fā)生變化時給出合理的系統(tǒng)運行工作點，并避免異常工況的發(fā)生。過程回路控制器依據(jù)運行優(yōu)化控制器計算出的回路優(yōu)化設(shè)定值，并結(jié)合虛擬磨礦過程運行器反饋的過程信息，利用過程控制算法調(diào)節(jié)控制量，并快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)控制回路設(shè)定值的跟蹤，從而使產(chǎn)品指標(biāo)控制在工藝指標(biāo)目標(biāo)要求的范圍內(nèi)。虛擬磨礦過程運行器由具體的工業(yè)設(shè)備(球磨機、螺旋分級機、泵池、旋流器、閥門、泵、電機等)構(gòu)成，通過模擬實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的動態(tài)特性，輸出各個虛擬物理設(shè)備的運行信息，實現(xiàn)替代實際物理設(shè)備的目的。支撐網(wǎng)絡(luò)將實驗平臺中不同廠商、不同型號的計算機和控制器相互連接構(gòu)成互通的網(wǎng)絡(luò)。在已有的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)中，部分實驗系統(tǒng)僅由過程回路控制器、虛擬磨礦過程運行器和支撐網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。由于缺乏磨礦過程運行優(yōu)化控制器，其過程回路控制器通常依靠人工經(jīng)驗設(shè)定過程回路值，隨意性強、干擾性大，不利于得到粒度產(chǎn)品的最優(yōu)值。而且大部分實驗系統(tǒng)的過程回路控制器米用PLC(Programmable Logic Controller)或DCS (DistributionControl System)產(chǎn)品，鑒于不同廠商的PLC或DCS產(chǎn)品之間兼容性差，編寫的控制程序不便于移植，造成開發(fā)的實驗系統(tǒng)通用性低。還有一些實驗平臺的虛擬磨礦過程模擬器采用的是國外比較著名的選礦模擬軟件，比如METSM，這些軟件價格昂貴，且其中的工藝模型大部分都是依據(jù)國外的工業(yè)流程建立的，與我國的實際運行的工業(yè)流程存在較大差異。而且這些軟件都是封閉的，無法查看模型的具體信息，因此無法根據(jù)我國的實際情況修改模型，在很大程度上減小這些實驗系統(tǒng)的實際應(yīng)用價值?？偟膩碚f，現(xiàn)有的磨礦工業(yè)過程運行控制實驗系統(tǒng)存在的問題主要有:1、運行優(yōu)化控制器大多采用國內(nèi)外大型自動化公司(如SIEMENS、ROCKWELL、H0LLYSYS等)的監(jiān)控組態(tài)產(chǎn)品來搭建工藝流程和控制回路的運行畫面，只是起到了監(jiān)視過程信息的目的，卻無法利用先進的優(yōu)化控制算法來優(yōu)化生產(chǎn)過程，提供科學(xué)合理的過程回路設(shè)定值。有的實驗系統(tǒng)利用了一些采用高級語言編寫的優(yōu)化控制軟件，但是這些優(yōu)化軟件通常是針對特定的先進控制算法，不支持外部控制算法的導(dǎo)入。如果想要利用其他的控制算法進行運行控制實驗，還需另外購買相應(yīng)的優(yōu)化軟件包。而且這些軟件包，均不支持自定義算法的封裝，屬于專用或者封閉式系統(tǒng)。2、過程回路控制器通常采用上述自動化公司的PLC或DCS硬件產(chǎn)品實現(xiàn)，稱之為硬PLC。由于技術(shù)壟斷和產(chǎn)品保護的原因，不同公司的PLC/DCS產(chǎn)品之間難以相互支持。如果利用某一公司(比如A公司)的PLC/DCS產(chǎn)品的軟硬件系統(tǒng)搭建了一套磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，那么以后還需要重新搭建一套磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)時就必須采用A公司的產(chǎn)品，或者針對B公司的PLC/DCS產(chǎn)品重新搭建一套該控制系統(tǒng)。PLC/DCS設(shè)備不僅價格昂貴，而且安裝復(fù)雜。此外，過程回路控制器不可能備全與虛擬過程運行器配套的所有IO模塊，控制用的IO點會隨著虛擬過程復(fù)雜程度的提高而增加。3、METSIM等專業(yè)的選礦仿真模擬軟件主要是面向工藝優(yōu)化，且其模型庫封閉，不利于根據(jù)實際情況修改模型參數(shù)和完善模型。現(xiàn)有的虛擬磨礦過程運行器通常是二維視圖，不利于直觀的感受實際的磨礦工業(yè)運行過程。現(xiàn)有的磨礦過程運行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不一，仿真性能參差不齊，不能很好的將控制技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)融合到一起。因此，利用最新的設(shè)計方法和技術(shù)開發(fā)出一個通用性好、可視化程度高的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)是非常有研究意義和實際應(yīng)用價值的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法，以達到提高通用性和兼容性、具有三維視覺效果、不受硬件設(shè)備的制約，并實現(xiàn)優(yōu)化控制算法和物理設(shè)備模型算法的動態(tài)替換，提高開放性的目的。一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于兩段閉路磨礦裝置的運行控制實驗，所述的兩段閉路磨礦裝置包括一段球磨機、螺旋分級機、二段球磨機、泵池、水力旋流器、泵、電機和加水閥門；磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)包括運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器，所述的三維虛擬磨礦過程運行器中包括虛擬對象運行器和三維可視化運行器，其中，(I)運行優(yōu)化控制器:是接收粒度期望指標(biāo)、優(yōu)化設(shè)定關(guān)鍵決策變量、監(jiān)控過程數(shù)據(jù)的裝置；運行優(yōu)化控制器通過使用OPC通訊技術(shù)與過程回路控制器進行通訊，獲得實時的過程數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輸入的產(chǎn)品粒度期望指標(biāo)以及邊界條件信息啟動磨礦優(yōu)化控制算法，從而決策出控制回路設(shè)定值，并實時監(jiān)控控制回路設(shè)定值和實際值，通過運行優(yōu)化控制器的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面對控制回路設(shè)定值進行修正，并將修正值下載到過程回路控制器中；(2)過程回路控制器:是利用控制回路設(shè)定值和實際值的偏差，通過過程控制算法進行閉環(huán)跟蹤控制的裝置；該裝置通過OPC通訊技術(shù)獲取運行優(yōu)化控制器的回路設(shè)定值和三維虛擬磨礦過程運行器的控制回路實際值，利用過程控制算法產(chǎn)生控制虛擬對象運行器的輸入控制量，以跟蹤運行優(yōu)化控制器計算出的回路設(shè)定值；(3)三維虛擬磨礦過程運行器:是利用對象模型算法來模擬磨礦工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程，采用虛擬對象運行器的虛擬傳感器獲取生產(chǎn)過程中的物理量實際值，并具有三維視覺效果的裝置；虛擬對象運行器是具有模型算法封裝、工藝過程組態(tài)、模型算法運行的裝置，通過接收過程回路控制器的控制量來產(chǎn)生磨礦過程的過程數(shù)據(jù)；三維可視化運行器是利用三維建模的方式構(gòu)建三維視覺效果、動態(tài)展示磨礦過程的裝置。所述的粒度期望指標(biāo)包括一段粒度期望值和二段粒度期望值；所述的關(guān)鍵決策變量為控制回路設(shè)定值，包括給礦量回路設(shè)定值、磨礦濃度回路設(shè)定值、旋給濃度回路設(shè)定值、旋給流量回路設(shè)定值、溢流濃度回路設(shè)定值；所述的過程數(shù)據(jù)包括給一段粒度實際值、二段粒度實際值、給礦量回路設(shè)定值和實際值、磨礦濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給流量回路設(shè)定值和實際值、溢流濃度回路設(shè)定值和實際值；所述的邊界條件信息包括原礦密度、原礦硬度和原礦粒度分布。所述的控制量包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度。所述的對象模型算法包括一段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、螺旋分級機機理模型算法、二段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、旋流器機理模型算法、泵池模型算法、執(zhí)行機構(gòu)模型算法；所述執(zhí)行機構(gòu)模型包括泵模型、閥門模型、電動機模型。所述的物理量實際值包括給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值。所述的磨礦優(yōu)化控制算法包括案例推理算法，專家規(guī)則推理算法、實時優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制算法；所述的過程控制算法包括PID算法、自適應(yīng)控制算法、解耦控制算法和模糊控制算法。所述的過程回路控制器采用硬PLC或者軟PLC。采用磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)進行實驗的方法:包括以下步驟:步驟1、用戶登陸進入磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)的運行優(yōu)化控制器中；步驟2、采用運行優(yōu)化控制器封裝多種磨礦優(yōu)化控制算法；并利用組態(tài)化的方式選擇一種磨礦優(yōu)化控制算法；步驟3、根據(jù)粒度期望指標(biāo)，包括一段粒度期望值和二段粒度期望值，采用運行優(yōu)化控制器通過磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生給礦量回路、磨礦濃度回路、旋給濃度回路、旋給流量回路和溢流濃度回路的設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值；步驟4、根據(jù)過程控制算法，采用過程回路控制器產(chǎn)生三維虛擬磨礦過程運行器的虛擬執(zhí)行器控制量，包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度；步驟5、根據(jù)給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度，采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬執(zhí)行器控制電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和底流泵電機轉(zhuǎn)動
頻率；
步驟6、采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬對象運行器組態(tài)磨礦過程模型，并運行磨礦過程模型；步驟7、采用虛擬對象運行器內(nèi)部的虛擬傳感器檢測磨礦過程中給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值，并發(fā)送至過程回路控制器中；步驟8、采用過程回路控制器將一段粒度實際值和二段粒度實際值發(fā)送運行優(yōu)化控制器中，并根據(jù)磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生的一段粒度預(yù)報值、二段粒度預(yù)報值和一段粒度期望值、二段粒度期望值形成新的控制回路設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值；步驟9、過程回路控制器根據(jù)新的回路設(shè)定值與實際值的偏差，包括給礦量偏差、磨礦濃度偏差、旋給流量偏差、旋給濃度偏差和溢流濃度偏差產(chǎn)生新的虛擬執(zhí)行器的控制量，實現(xiàn)控制給礦量電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和旋流器給入礦漿流量；步驟10、若給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值不能有效的跟蹤設(shè)定值，超出用戶的實驗期望誤差，則根據(jù)上述實際值與設(shè)定值的跟蹤效果調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)化控制算法參數(shù)，使其滿足用戶要求，或者返回步驟2 ;若滿足用戶的實驗期望誤差，則投入生產(chǎn)。本發(fā)明優(yōu)點:本發(fā)明是一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法，其中的過程回路控制器來源于實際的工業(yè)現(xiàn)場，并利用新興的軟硬件技術(shù)和仿真技術(shù)，使開發(fā)的過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器盡可能的接近實際工業(yè)環(huán)境并具有良好的可視性和兼容性，該系統(tǒng)還集成了運行優(yōu)化控制器，可以有效解決實際工業(yè)過程中回路設(shè)定值依賴人工經(jīng)驗，隨意性強，決策不合理的問題，因此本發(fā)明具有通用性好、兼容性強、具有三維視覺效果、不受硬件設(shè)備的制約，并可以實現(xiàn)優(yōu)化控制算法和物理設(shè)備模型算法的動態(tài)替換，開放性好的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明一種實施例磨礦過程工藝流程圖；其中，1- 一段球磨機；2_螺旋分級機；3_ 二段球磨機；4_泵池；5_水力旋流器；6-泵；7-加水閥門；8-電動機；圖2為本發(fā)明一種實施例磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一種實施例運行優(yōu)化控制器結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明一種實施例過程回路控制器結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明一種實施例三維虛擬磨礦過程運行器結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明一種實施例磨礦過程運行控制實驗方法流程圖；圖7為本發(fā)明一種實施例三維虛擬磨礦過程運行器配置流程圖；圖8為本發(fā)明一種實施例過程回路控制器配置流程圖；圖9為本發(fā)明一種實施例運行優(yōu)化控制器配置流程圖；圖10為本發(fā)明一種實施例磨礦工業(yè)過程智能運行控制策略圖；圖11為本發(fā)明一種實施例磨礦過程優(yōu)化控制算法的實驗流程圖12為本發(fā)明一種實施例磨礦過程一段粒度期望值的跟蹤曲線；圖13為本發(fā)明一種實施例磨礦過程二段粒度期望值的跟蹤曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步說明。一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于兩段閉路磨礦裝置的運行控制實驗，兩段閉路磨礦裝置包括:一段球磨機1、螺旋分級機2、二段球磨機3、泵池4、水力旋流器
5、泵6、加水閥門7和電動機8，如圖1所示，一段磨礦閉路由一段球磨機I與螺旋分級機2構(gòu)成，二段磨礦回路由二段球磨機3、泵池4和水力旋流器5構(gòu)成。具體的工藝流程如下:經(jīng)處理過的原礦石和一定比例的水進入一段球磨機I進行研磨，研磨后的礦漿(礦水混合物)排入螺旋分級機2，同時為螺旋分級機2補加水，螺旋分級機2返砂再送入一段球磨機I形成循環(huán)負(fù)荷。符合要求的螺旋分級機2溢流礦漿(一段粒度)進入泵池4，同時在泵池4入口補加一定量的水，泵池4內(nèi)的礦漿由底流泵以一定的流量和濃度打入水力旋流器5，礦漿在水力旋流器5內(nèi)部離心力的作用下進行分級，符合要求的細(xì)粒級礦漿(二段粒度)從溢流口排放以進入下段選別工序，粗粒級礦漿由水力旋流器5沉砂口排入二段球磨機3重磨。為了使生產(chǎn)的產(chǎn)品具有滿意的粒度指標(biāo)，基于以上的工藝過程，實際磨礦工業(yè)過程中建立了五個控制回路一給礦量回路(控制原礦石的給入速度)、磨礦濃度回路(控制一段球磨機內(nèi)的礦漿濃度)、旋給流量回路(控制底流泵的輸出流量)、旋給濃度回路(控制旋流器給入礦漿濃度)、溢流濃度回路(控制螺旋分級機的溢流礦漿濃度)。如圖2所示，磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)包括運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器，所述的三維虛擬磨礦過程運行器中包括虛擬對象運行器和三維可視化運行器，其中，(I)運行優(yōu)化控制器:是接收粒度期望指標(biāo)、優(yōu)化設(shè)定關(guān)鍵決策變量、監(jiān)控過程數(shù)據(jù)的裝置；運行優(yōu)化控制器通過使用OPC (OLE for process control-用于過程控制的對象鏈接和嵌入)技術(shù)與過程回路控制器進行通訊，獲得實時的過程數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輸入的產(chǎn)品粒度期望指標(biāo)以及邊界條件信息啟動磨礦優(yōu)化控制算法，從而決策出控制回路設(shè)定值，并實時監(jiān)控控制回路設(shè)定值和實際值，通過運行優(yōu)化控制器的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面對控制回路設(shè)定值進行修正，并將修正值下載到過程回路控制器中；(2)過程回路控制器:是利用控制回路設(shè)定值和實際值的偏差，通過過程控制算法進行閉環(huán)跟蹤控制的裝置；該裝置通過OPC通訊獲取運行優(yōu)化控制器的回路設(shè)定值和三維虛擬磨礦過程運行器的控制回路實際值，利用過程控制算法產(chǎn)生控制虛擬對象運行器的輸入控制量，以跟蹤運行優(yōu)化控制器計算出的回路設(shè)定值；(3)三維虛擬磨礦過程運行器:是利用對象模型算法來模擬磨礦工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程，采用虛擬對象運行器的虛擬傳感器獲取生產(chǎn)過程中的物理量實際值，并具有三維視覺效果的裝置；虛擬對象運行器是具有模型算法封裝、工藝過程組態(tài)、模型算法運行的裝置，通過接收過程回路控制器的控制量來產(chǎn)生磨礦過程的過程數(shù)據(jù)；三維可視化運行器是利用三維建模的方式構(gòu)建三維視覺效果、動態(tài)展示磨礦過程的裝置。所述的粒度期望指標(biāo)包括一段粒度期望值P1*和二段粒度期望值P2*;所述的關(guān)鍵決策變量為控制回路設(shè)定值，包括給礦量回路設(shè)定值0f*、磨礦濃度回路設(shè)定值Dm*、旋給濃度回路設(shè)定值Ls*、旋給流量回路設(shè)定值Pf*、溢流濃度回路設(shè)定值Rt* ;所述的過程數(shù)據(jù)包括給一段粒度實際值P1、二度粒度實際值P2、給礦量回路設(shè)定值Of*和實際值Of、磨礦濃度回路設(shè)定值Dm*和實際值Dm、旋給濃度回路設(shè)定值Ls*和實際值Ls、旋給流量回路設(shè)定值Pf*和實際值Pf、溢流濃度回路設(shè)定值Rt*和實際值Rt ;所述的邊界條件信息包括原礦密度、原礦硬度和原礦粒度分布。所述的控制量包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度V1、旋給濃度回路中的加水閥門開度V2、旋給流量回路中的底流泵電機頻率f2和溢流濃度回路的加水閥門開度v3。所述的對象模型算法包括一段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、螺旋分級機機理模型算法、二段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、旋流器機理模型算法、泵池模型算法、執(zhí)行機構(gòu)模型算法；所述的執(zhí)行機構(gòu)模型包括泵模型、閥門模型和電動機模型；所述的物理量實際值包括給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值。所述的磨礦優(yōu)化控制算法包括案例推理算法，專家規(guī)則推理算法、實時優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制算法；所述的過程控制算法包括PID算法、自適應(yīng)控制算法、解耦控制算法和模糊控制算法。本發(fā)明實施例中，運行優(yōu)化控制器由一臺以WINDOWS XP為操作系統(tǒng)的PC機(個人計算機)作為硬件平臺，安裝.NET Framework4軟件、Matlab2010軟件、運行優(yōu)化控制組態(tài)軟件和SQL Server2005數(shù)據(jù)庫軟件；過程回路控制器包含兩部分，一部分是以Linux為操作系統(tǒng)的PC機，其上安裝有德國KW(科維)公司的MULTIPR0G軟件作為軟PLC程序開發(fā)與測試環(huán)境；另一部分是采用AT91SAM9263 (ARM9控制器型號)為CPU的ARM9過程回路嵌入式控制器；三維虛擬磨礦過程運行器由兩臺PC組成，都以WINDOWS XP為操作系統(tǒng)，其中的一臺PC安裝有MultiGen Creator三維圖形建模軟件和VTree為三維視覺場景開發(fā)軟件，作為磨礦過程虛擬三維計算機，另一臺PC作為磨礦過程虛擬對象運行計算機，安裝有Matlab軟件和虛擬對象運行軟件；本發(fā)明實施例中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過東莞友訊電子有限公司的D-LINK24R+交換機，將運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器通過網(wǎng)線相互連接，根據(jù)分配好的網(wǎng)絡(luò)IP地址，通過控制面板中的網(wǎng)絡(luò)安裝向?qū)Э梢垣@取當(dāng)前的可用網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的支撐系統(tǒng)由計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，是實現(xiàn)運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器的數(shù)據(jù)通信和交互的重要紐帶，其實質(zhì)是計算機局域網(wǎng)。本實驗系統(tǒng)的運行控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接以具有實時快速響應(yīng)、傳輸頻度高、可靠性強的以太網(wǎng)為主。如圖3所示，運行優(yōu)化控制器主要包括系統(tǒng)管理模塊、變量庫管理模塊、外部算法模塊、算法接口模塊、算法庫管理模塊、算法組態(tài)模塊、算法運行模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊、趨勢顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和日志記錄模塊；其中:系統(tǒng)管理模塊:用于已有用戶的登陸、管理其創(chuàng)建的磨礦過程運行控制項目、控制策略、優(yōu)化控制算法，以及新建用戶和修改密碼，并對用戶進行權(quán)限設(shè)置；外部算法存放模塊:是用于存放磨礦過程優(yōu)化控制算法，避免由于算法移動而造成的算法缺失影響系統(tǒng)的正常運行；算法接口模塊:起到連通作用，用于將外部算法存放模塊中的磨礦過程優(yōu)化控制算法定義成可以為運行優(yōu)化控制器可以識別的格式；格式包括算法圖元定義、算法名稱定義、算法路徑定義、算法輸入輸出數(shù)據(jù)變量的定義；
算法庫管理模塊:用于將多種磨礦優(yōu)化控制算法進行分組管理、注冊封裝和維護；算法組態(tài)模塊:利用已注冊到算法庫管理模塊中的磨礦過程優(yōu)化控制算法，為搭建磨礦過程控制策略提供一個組態(tài)化的編輯功能；算法組態(tài)模塊可以方便用戶利用簡單的拖放、連線操作就可以完成整個控制策略流程的組態(tài)，但算法模塊必須是依據(jù)本發(fā)明提供的方法或是在算法庫管理模塊中注冊成功的完整模塊才能以組態(tài)的方式添加到算法策略中；變量庫管理模塊:將與磨礦過程優(yōu)化控制算法有關(guān)的所有變量保存在變量庫管理模塊中，該模塊的主要功能是:用于添加、刪除、修改變量，對系統(tǒng)中所用到的變量進行統(tǒng)一管理，并可以根據(jù)變量屬性進行分類查詢和修改；充當(dāng)?shù)谌杰浖蚩刂破鞯臄?shù)據(jù)訪問接口，形成變量與磨礦過程標(biāo)簽的映射，使軟件本身組態(tài)、配置、測試不依賴于具體控制回路標(biāo)簽；充當(dāng)實時數(shù)據(jù)庫存儲優(yōu)化控制算法數(shù)據(jù)，并定期將數(shù)據(jù)根據(jù)歸檔配置保存到歷史數(shù)據(jù)庫，提供結(jié)果查詢與分析的數(shù)據(jù)源；算法運行模塊:分為手動運行模式，順序運行模式和定時運行模式；其中，手動運行模式支持鼠標(biāo)操作，算法的運行完全人工控制，由人來觸發(fā)算法模塊的運行指令，適合用于系統(tǒng)測試、調(diào)試以及維護；順序運行模式下，算法模塊的執(zhí)行順序由軟件根據(jù)模塊的連接關(guān)系，利用圖形解析算法自動得出計算順序并自動執(zhí)行；定時運行模式下，運行前需要為每個模塊設(shè)置運算周期，運行時平臺支持多線程并行處理算法程序，無需手動干預(yù)；數(shù)據(jù)通訊模塊:通訊模塊主要是基于OPC協(xié)議，通過配置的OPC服務(wù)器和數(shù)據(jù)標(biāo)簽，以異步方式讀取過程回路控制器中的過程數(shù)據(jù)，并下載計算出的回路優(yōu)化設(shè)定值；數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊:用以對數(shù)據(jù)進行查看與維護，包括工藝指標(biāo)數(shù)據(jù)監(jiān)控，過程信息數(shù)據(jù)監(jiān)控，優(yōu)化設(shè)定結(jié)果數(shù)據(jù)監(jiān)控以及邊界條件數(shù)據(jù)監(jiān)控四部分:其中工藝指標(biāo)數(shù)據(jù)包括一段粒度指標(biāo)期望值Pi*、一段粒度實際值P1、一段粒度預(yù)報值pP1、二段粒度指標(biāo)期望值p2*、二段粒度實際值P2、二段粒度預(yù)報值Pp2 ;優(yōu)化設(shè)定結(jié)果數(shù)據(jù)包括給礦量設(shè)定值of*、磨礦濃度設(shè)定值Dm*、旋給濃度設(shè)定值Ls*、旋給流量設(shè)定值Pf*、溢流濃度設(shè)定值Rt* ;過程信息數(shù)據(jù)包括給礦量實際值Of、磨礦濃度實際值Dm、旋給濃度實際值Ls、旋給流量實際值Pf、溢流濃度實際值Rt ;邊界條件數(shù)包括原礦硬度B1、原礦密度B2、原礦粒度分布B3。趨勢顯示模塊:用于以圖表形式對數(shù)據(jù)進行查看:包括一段粒度指標(biāo)期望值P1^一段粒度實際值P1、一段粒度預(yù)報值PP1、二段粒度指標(biāo)期望值p2*、二段粒度實際值P2、二段粒度預(yù)報值Pp2、給礦量設(shè)定值0f*、給礦量實際值Of、磨礦濃度設(shè)定值Dm*、磨礦濃度實際值Dm、旋給濃度設(shè)定值Ls*、旋給濃度實際值Ls、旋給流量設(shè)定值Pf*、旋給流量實際值Pf、溢流濃度設(shè)定值Rt*、溢流濃度實際值Rt。 數(shù)據(jù)存儲模塊:用于將系統(tǒng)所有過程變量的數(shù)據(jù)存儲下來，方便以后的歷史數(shù)據(jù)查詢、理論分析和故障診斷；日志記錄模塊:用于系統(tǒng)在執(zhí)行用戶操作時會相應(yīng)記錄一些重要信息，這些信息會先提示用戶，然后再保存到日志里。系統(tǒng)每天的日志會自動以日期為文件名，經(jīng)過加密后存儲在系統(tǒng)日志文件夾內(nèi)。本發(fā)明實施例中，運行優(yōu)化控制器通過使用OPC通訊技術(shù)與過程回路控制器進行通訊，獲得實時的過程數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輸入的產(chǎn)品粒度指標(biāo)期望值以及邊界條件信息啟動智能優(yōu)化設(shè)定控制算法，從而決策出控制回路的設(shè)定值，并實時監(jiān)控各類數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)監(jiān)控界面可由人工干預(yù)優(yōu)化得出的設(shè)定值，調(diào)整后最終下載到過程回路控制器中。過程回路控制器由若干過程控制回路構(gòu)成，用于跟蹤由運行優(yōu)化控制器計算出的回路設(shè)定值。運行優(yōu)化控制器輸出過程回路設(shè)定值，如圖2所示，過程回路控制器根據(jù)輸入的回路設(shè)定值控制其具體所在過程回路的虛擬執(zhí)行器(如閥門、電機)，虛擬執(zhí)行器相應(yīng)的就會產(chǎn)生動作(如閥門開度變大或減小、電機轉(zhuǎn)速加快或變慢)以使回路的實際輸出值跟蹤回路的設(shè)定值。本發(fā)明實施例中，過程回路控制器支持兩種實現(xiàn)方式:一種是采用基于嵌入式控制器的軟PLC技術(shù)，通過軟件方法實現(xiàn)硬件PLC的計算、控制、存儲以及編程等功能，通過I/O模塊以及現(xiàn)場總線等物理設(shè)備完成數(shù)據(jù)的采集以及信號的輸出；另一種是傳統(tǒng)的硬PLC技術(shù)。硬PLC技術(shù)是指利用大型自動化公司(如SIEMENS,ROCKWELL,H0LLYSYS等)的硬件控制器，并利用這些公司相應(yīng)的控制命令編寫軟件和過程監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)出的控制系統(tǒng)。這種實現(xiàn)方式也可以為本發(fā)明的系統(tǒng)所支持，但由于其采用的技術(shù)過于依賴這些自動化公司而具有種種缺陷，本發(fā)明實施例采用軟PLC技術(shù)的實現(xiàn)方式?；谲汸LC技術(shù)的過程回路控制器由開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境兩部分構(gòu)成，如圖4所示，開發(fā)環(huán)境的作用是使用戶可以利用標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程語言編寫特定的控制應(yīng)用，同時提供測試仿真工具，用以調(diào)試控制應(yīng)用程序的正確性。開發(fā)環(huán)境包括編輯調(diào)試、編譯器和通信接口(Client)等幾部分，用戶在編輯調(diào)試中進行PLC語言的編寫，并調(diào)試找出其中的語法錯誤，然后在編譯器中進行編譯，生成可執(zhí)行的目標(biāo)代碼，最后將目標(biāo)代碼通過通信接口下載到運行環(huán)境中。目標(biāo)代碼是開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境之間溝通的橋梁，它是一種偽執(zhí)行代碼，采用連續(xù)二進制代碼的形式，具有完整的指令系統(tǒng)，這些代碼在開發(fā)環(huán)境中生成，用來描述用戶的控制功能，由運行環(huán)境中處理器解釋執(zhí)行。運行環(huán)境的作用是執(zhí)行開發(fā)環(huán)境編譯后產(chǎn)生的目標(biāo)代碼，它包括通信接口(Server)模塊、處理器模塊、I/O通訊模塊和OPC服務(wù)器模塊。通信接口(Server)模塊用于接收通信接口(Client)模塊發(fā)送的目標(biāo)代碼至處理器模塊。處理器是運行環(huán)境的核心部分也是整個軟PLC的核心，要實現(xiàn)硬件PLC的CPU所完成的功能。I/O通信接口模塊為虛擬機和硬件設(shè)備通信服務(wù)，OPC服務(wù)器模塊用于存放實驗平臺中所有運行數(shù)據(jù)的變量信息。開發(fā)環(huán)境與運行環(huán)境是客戶/服務(wù)器模式，二者之問采用COM / DCOM通信機制，運行環(huán)境作為COM服務(wù)器，提供標(biāo)準(zhǔn)的通信接口 ；開發(fā)環(huán)境作為COM客戶端應(yīng)用，本地或遠(yuǎn)程訪問存取這些接口，進行下載代碼、讀取運行環(huán)境的運行信息等操作。各功能模塊的作用具體如下所示:編輯調(diào)試(EDIT/DEBUG)模塊:提供控制應(yīng)用的編輯和調(diào)試環(huán)境，用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的編程語言編寫控制應(yīng)用程序并以用在線調(diào)試功能提供實時動態(tài)顯示，方便用戶測試控制邏輯的正確性；編輯調(diào)試(EDIT / DEBUG)模塊的輸入信息來自于用戶編寫的控制應(yīng)用程序，根據(jù)用戶的輸入信息，最終生成專用格式的中間文件，輸出給編譯器(COMPILE)模塊進行編譯。編譯器(COMPILE)模塊:檢查用戶編寫的程序代碼，顯示編譯結(jié)果的正確性，將編譯的錯誤信息及警告信息提示給用戶。編譯器(COMPILE)模塊的輸入信息來自于編輯調(diào)試(EDIT/DEBUG)模塊生成的中間文件，根據(jù)IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)進行語法語義檢查，最終生成獨立于運行環(huán)境的目標(biāo)代碼。
通信接口(CLIENT)模塊:提供信息訪問通道。編輯調(diào)試(EDIT/DEBUG)模塊及編譯器(COMPILE)模塊通過通信接口(CLIENT)模塊實現(xiàn)與運行環(huán)境交換信息，如代碼下載、變量讀取等。通信接口(CLIENT)模塊符合COM / DCOM標(biāo)準(zhǔn)，可以本地、遠(yuǎn)程訪問運行環(huán)境。通信接口( SERVER)模塊:是實現(xiàn)軟PLC控制器的COM / DCOM服務(wù)器接口，為通信接口(CLIENT)模塊提供服務(wù)，通過C0M/DC0M接口，用戶可以讀取處理器模塊的變量，訪問處理器的運行信息，控制處理器的運行狀態(tài)，下載目標(biāo)代碼等。處理器(CPU)模塊:執(zhí)行編譯器(COMPILE)模塊產(chǎn)生的目標(biāo)代碼，按照用戶的控制邏輯進行相應(yīng)的控制，它的工作方式是“輸入運算輸出”，通過I/o通信接口進行I/O變量讀取。OPC服務(wù)器(OPC SERVER)模塊:為軟PLC控制器提供符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問接口。通過該模塊，上層的運行優(yōu)化控制器可以訪問到處理器中的數(shù)據(jù)信息。I/O通信接口模塊:是一個動態(tài)鏈接庫(DLL)，提供I/O讀取服務(wù)，處理器通過I/O通信接口模塊與物理硬件設(shè)備通信，讀取I/O變量信息。I/O模塊開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)OPC數(shù)據(jù)接口，是OPC服務(wù)器的客戶端程序。符合OPC標(biāo)準(zhǔn)是軟PLC控制器開放性的體現(xiàn)，通過I/O模塊，處理器可以訪問任何符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備。如圖5所示，三維虛擬磨礦過程運行器用于模擬真實的生產(chǎn)設(shè)備和場景，給用戶一個更逼真和直觀的仿真環(huán)境。本發(fā)明實施例中，三維虛擬磨礦過程運行器包括兩部分，一部分為三維可視化運行器，另一部分為虛擬對象運行器。三維可視化運行器運行在虛擬三維磨礦過程運行計算機上，以動畫形式展現(xiàn)磨礦工業(yè)生產(chǎn)過程，具有漫游、視景場景渲染等效果。三維可視化運行器包括兩個模塊，三維圖像建模模塊和三維視覺場景開發(fā)模塊:三維圖像建模模塊的作用是使用現(xiàn)有的三維建模工具(如 MultiGen Creator, Maya, 3DStudio, Softimage, Lightware3D)完成對球磨機、螺旋分級機、閥門、電機等物理實物的建模和實時渲染要求；三維視覺場景開發(fā)模塊的作用是將建立的物理實物模型放置到特定的工業(yè)場景中，可以通過VTree等軟件實現(xiàn)。 虛擬對象運行器運行在磨礦過程虛擬對象運行計算機上，用對象模型算法來模擬工業(yè)現(xiàn)場的物理生產(chǎn)過程，獲取生產(chǎn)過程中的物理量實際值；虛擬對象運行器包括變量庫管理模塊、模型庫管理模塊、模型組態(tài)模塊、模型運行模塊和通訊管理模塊；其中，變量庫管理模塊的主要功能是管理對象模型中使用到的所有變量；模型庫管理模塊的主要功能是實現(xiàn)虛擬對象的分組管理，同時提供對設(shè)備模型注冊封裝與維護的功能；模型組態(tài)模塊的主要功能是為按照實際過程中各個對象設(shè)備的關(guān)系，將所建立的虛擬對象按照這個順序進行組態(tài)，從而形成虛擬的工藝流程；模型運行模塊的功能是按照模型組態(tài)的順序，即物流順序運行各個模型；通訊管理模塊的主要功能是保證三維可視化運行器與虛擬對象運行器之間通過OPC進行通訊，實現(xiàn)兩者的協(xié)同。采用磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)進行實驗的方法:如圖6所示，包括以下步驟:步驟1、用戶登陸進入磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)的運行優(yōu)化控制器中；步驟2、采用運行優(yōu)化控制器中的算法庫管理模塊封裝多種磨礦優(yōu)化控制算法；并在運行優(yōu)化控制器的算法組態(tài)模塊中，利用組態(tài)化的方式選擇一種磨礦優(yōu)化控制算法搭建磨礦過程運行控制方法；步驟3、根據(jù)粒度指標(biāo)期望值，包括一段粒度指標(biāo)期望值P1*和二段粒度指標(biāo)期望值己*，運行優(yōu)化控制器內(nèi)部的算法運行模塊通過優(yōu)化控制算法產(chǎn)生給礦量回路、磨礦濃度回路、旋給濃度回路、旋給流量回路和溢流濃度回路的設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值0f*、磨礦濃度設(shè)定值Dm*、旋給濃度設(shè)定值Ls*、旋給流量設(shè)定值Pf*和溢流濃度設(shè)定值Rt* ;其中以上指標(biāo)和回路設(shè)定值的約束范圍如表I所不:表1.指標(biāo)和回路設(shè)定值的約束范圍
權(quán)利要求
1.一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于兩段閉路磨礦裝置的運行控制實驗，所述的兩段閉路磨礦裝置包括一段球磨機、螺旋分級機、二段球磨機、泵池、水力旋流器、泵、電機和加水閥門；其特征在于:磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)包括運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器，所述的三維虛擬磨礦過程運行器中包括虛擬對象運行器和三維可視化運行器，其中， (1)運行優(yōu)化控制器:是接收粒度期望指標(biāo)、優(yōu)化設(shè)定關(guān)鍵決策變量、監(jiān)控過程數(shù)據(jù)的裝置；運行優(yōu)化控制器通過使用OPC通訊技術(shù)與過程回路控制器進行通訊，獲得實時的過程數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輸入的產(chǎn)品粒度期望指標(biāo)以及邊界條件信息啟動磨礦優(yōu)化控制算法，從而決策出控制回路設(shè)定值，并實時監(jiān)控控制回路設(shè)定值和實際值，通過運行優(yōu)化控制器的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面對控制回路設(shè)定值進行修正，并將修正值下載到過程回路控制器中； (2)過程回路控制器:是利用控制回路設(shè)定值和實際值的偏差，通過過程控制算法進行閉環(huán)跟蹤控制的裝置；該裝置通過OPC通訊技術(shù)獲取運行優(yōu)化控制器的回路設(shè)定值和三維虛擬磨礦過程運行器的控制回路實際值，利用過程控制算法產(chǎn)生控制虛擬對象運行器的輸入控制量，以跟蹤運行優(yōu)化控制器計算出的回路設(shè)定值； (3)三維虛擬磨礦過程運行器:是利用對象模型算法來模擬磨礦工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程，采用虛擬對象運行器的虛擬傳感器獲取生產(chǎn)過程中的物理量實際值，并具有三維視覺效果的裝置；虛擬對象運行器是具有模型算法封裝、工藝過程組態(tài)、模型算法運行的裝置，通過接收過程回路控制器的控制量來產(chǎn)生磨礦過程的過程數(shù)據(jù)；三維可視化運行器是利用三維建模的方式構(gòu)建三維視覺效果、動態(tài)展示磨礦過程的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的粒度期望指標(biāo)包括一段粒度期望值和二段粒度期望值；所述的關(guān)鍵決策變量為控制回路設(shè)定值，包括給礦量回路設(shè)定值、磨礦濃度回路設(shè) 定值、旋給濃度回路設(shè)定值、旋給流量回路設(shè)定值、溢流濃度回路設(shè)定值；所述的過程數(shù)據(jù)包括給一段粒度實際值、二度粒度實際值、給礦量回路設(shè)定值和實際值、磨礦濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給流量回路設(shè)定值和實際值、溢流濃度回路設(shè)定值和實際值；所述的邊界條件信息包括原礦密度、原礦硬度和原礦粒度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制量包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的對象模型算法包括一段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、螺旋分級機機理模型算法、二段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、旋流器機理模型算法、泵池模型算法、執(zhí)行機構(gòu)模型算法；所述的物理量實際值包括給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的磨礦優(yōu)化控制算法包括案例推理算法、專家規(guī)則推理算法、實時優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制算法；所述的過程控制算法包括PID算法、自適應(yīng)控制算法、解耦控制算法和模糊控制算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的過程回路控制器采用硬PLC或者軟PLC。
7.用權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)進行實驗的方法:其特征在于:包括以下步驟: 步驟1、用戶登陸進入磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)的運行優(yōu)化控制器中； 步驟2、采用運行優(yōu)化控制器封裝多種磨礦優(yōu)化控制算法；并利用組態(tài)化的方式選擇一種磨礦優(yōu)化控制算法； 步驟3、根據(jù)粒度期望指標(biāo)，包括一段粒度期望值和二段粒度期望值，采用運行優(yōu)化控制器通過磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生給礦量回路、磨礦濃度回路、旋給濃度回路、旋給流量回路和溢流濃度回路的設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值； 步驟4、根據(jù)過程控制算法，采用過程回路控制器產(chǎn)生三維虛擬磨礦過程運行器的虛擬執(zhí)行器控制量，包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度； 步驟5、根據(jù)給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度，采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬執(zhí)行器控制電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和底流泵電機轉(zhuǎn)動頻率； 步驟6、采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬對象運行器組態(tài)磨礦過程模型，并運行磨礦過程模型； 步驟7、采用虛擬對象運行器內(nèi)部的虛擬傳感器檢測磨礦過程中給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值，并發(fā)送至過程回路控制器中； 步驟8、采用過程回路控制器將一段粒度實際值和二段粒度實際值發(fā)送運行優(yōu)化控制器中，并根據(jù)磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生的一段粒度預(yù)報值、二段粒度預(yù)報值和一段粒度期望值、二段粒度期望值形成新的控制回路設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值； 步驟9、過程回路控制器根據(jù)新的回路設(shè)定值與實際值的偏差，包括給礦量偏差、磨礦濃度偏差、旋給流量偏差、旋給濃度偏差和溢流濃度偏差產(chǎn)生新的虛擬執(zhí)行器的控制量，實現(xiàn)控制給礦量電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和旋流器給入礦漿流量； 步驟10、若給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值不能有效的跟蹤設(shè)定值，超出用戶的實驗期望誤差，則根據(jù)上述實際值與設(shè)定值的跟蹤效果調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)化控制算法參數(shù)，使其滿足用戶要求，或者返回步驟2 ;若滿足用戶的實驗期望誤差，則投入生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法，屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器，所述的三維虛擬磨礦過程運行器中包括虛擬對象運行器和三維可視化運行器，其中的過程回路控制器利用新興的軟硬件技術(shù)和仿真技術(shù)，使開發(fā)的過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器盡可能的接近實際工業(yè)環(huán)境并具有良好的可視性和兼容性，該系統(tǒng)還集成了運行優(yōu)化控制器，有效解決實際工業(yè)過程中回路設(shè)定值依賴人工經(jīng)驗，隨意性強，決策不合理的問題，因此本發(fā)明具有通用性好、兼容性強、具有三維視覺效果、不受硬件設(shè)備的制約，并可以實現(xiàn)優(yōu)化控制算法和物理設(shè)備模型算法的動態(tài)替換，開放性好的優(yōu)點。
文檔編號G05B13/04GK103092072SQ20121058988
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者代偉, 柴天佑, 丁進良, 岳恒, 秦巖, 周平, 盧紹文 申請人:東北大學(xué)