一種浮選槽液位自動控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種浮選槽液位自動控制裝置，主要包括液位控制裝置、礦漿液位測量裝置和氣動調(diào)節(jié)閥，通過礦漿液位測量裝置檢測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)整氣動調(diào)節(jié)閥開關(guān)大小來控制礦漿液位高低。本實用新型的液位控制裝置將Fuzzy控制與PID控制結(jié)合起來，采用Fuzzy?PID復(fù)合控制器對浮選槽液位進行自動控制，當液位偏差較大時采用Fuzzy控制，響應(yīng)速度快、動態(tài)性能好；當液位偏差較小時采用PID控制，靜態(tài)性能好、控制精度高，滿足系統(tǒng)控制精度。本實用新型能滿足整個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。
【專利說明】
一種浮選槽液位自動控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于液位自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浮選槽液位自動控制裝置。
【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，因此對于一些非線性很強的對象來說，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、時變不確定的特點，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)時間較長，造成液位波動大，液位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍大，在O—100%之間變化，容易造成氣動調(diào)節(jié)閥嚴重損壞，使得設(shè)備成本費用高，影響礦漿和藥劑反應(yīng)時間，對提高金屬回收率和浮選精礦品位影響很大。
[0003 ]目前國內(nèi)浮選過程控制得到了較快的發(fā)展，但還存在一些問題:
[0004]I)自動化相關(guān)儀表還沒有突破性的進展，一些與礦漿相關(guān)的檢測儀表仍然存在可靠性能差、測量精度不高、使用壽命短等問題，這些都是影響浮選過程控制應(yīng)用水平的重要因素。
[0005]2)在浮選過程控制算法中，現(xiàn)在用的最多還是簡單的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，實際應(yīng)用在浮選過程控制中高性能控制算法還不多。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實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)時間較長、液位波動大、液位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定、氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍大、容易造成氣動調(diào)節(jié)閥嚴重損壞以及影響礦漿和藥劑反應(yīng)時間等的技術(shù)問題，提供一種浮選槽液位自動控制裝置。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種浮選槽液位自動控制裝置，包括液位控制裝置以及設(shè)置在浮選槽上的礦漿液位測量裝置和氣動調(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量裝置和氣動調(diào)節(jié)閥相連。
[0008]進一步地，所述礦漿液位測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，所述隔離筒內(nèi)設(shè)有浮球和反射盤，所述浮球通過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]進一步地，所述操作觸摸屏為威倫人機EB8000LED操作觸摸屏，所述操作觸摸屏上設(shè)有液位調(diào)節(jié)手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、氣動調(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關(guān)。
[0012]進一步地，所述氣動調(diào)節(jié)閥包括氣動執(zhí)行機構(gòu)、連桿和錐閥。
[0013]進一步地，所述氣動調(diào)節(jié)閥通過法蘭和螺栓安裝在鋼板上，所述鋼板固定在浮選槽上。
[0014]本實用新型相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:本實用新型的浮選槽液位自動控制裝置主要包括液位控制裝置、礦漿液位測量裝置和氣動調(diào)節(jié)閥，通過礦漿液位測量裝置檢測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)整氣動調(diào)節(jié)閥開關(guān)大小來控制礦漿液位高低。本實用新型的液位控制裝置將Fuz zy控制與PID控制結(jié)合起來，采用Fuzzy-PID復(fù)合控制器對浮選槽液位進行自動控制，當液位偏差較大時采用Fuzzy控制，響應(yīng)速度快、動態(tài)性能好；當液位偏差較小時采用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，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)誤差和過大的超調(diào)量，能達到較高的控制精度，實踐證明本實用新型控制效果好，控制精度在± 5mm以內(nèi)，系統(tǒng)響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間短，液位調(diào)節(jié)穩(wěn)定，氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)整范圍較小，不會對氣動調(diào)節(jié)閥造成嚴重損壞，穩(wěn)定礦漿和藥劑的反應(yīng)時間，滿足整個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。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2為本實用新型操作觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型液位控制儀表箱的布置示意圖；
[0018]圖4為本實用新型浮選槽液位自動控制的流程示意圖；
[0019]本實用新型附圖標記含義如下:1、超聲波液位計;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、氣動執(zhí)行機構(gòu)；12、連桿；13、錐閥；14、DC 24V電源；15、供電空氣開關(guān)；16、端子排；17、液位控制裝置；18、礦漿液位測量裝置；19、氣動調(diào)節(jié)閥；20、氣動調(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、氣動調(diào)節(jié)閥輸出OUT; 25、液位調(diào)節(jié)手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)；26、液位設(shè)定柱狀圖；27、液位反饋柱狀圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0021 ]如圖1-3所示，一種浮選槽液位自動控制裝置，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量裝置18和氣動調(diào)節(jié)閥19，氣動調(diào)節(jié)閥19包括氣動執(zhí)行機構(gòu)11、連桿12和錐閥13，氣動執(zhí)行機構(gòu)11的型號為ZSLFA-D2-6BS，為直行式長行程執(zhí)行機構(gòu)，總長度為1450_，氣動調(diào)節(jié)閥19以壓縮空氣為動力源，接收標準電流控制信號(4-20mA)以一定的力將錐閥13拉動到所需要的開度位置上，氣動調(diào)節(jié)閥19通過法蘭和4個M16的螺栓安裝在鋼板上，鋼板固定在浮選槽上，氣動調(diào)節(jié)閥19氣動供氣壓力:550KPa，基本誤差:3% F.S，其具有氣動執(zhí)行機構(gòu)11特有的運行平穩(wěn)、無超調(diào)、無擾動的高品質(zhì)的調(diào)節(jié)性能;特別適合調(diào)節(jié)頻繁的場合，因它不須制動，運動慣性小，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、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)25、氣動調(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、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)25選擇手動模式1、自動模式Π，手動模式I下由氣動調(diào)節(jié)閥輸出OUT 24進行氣動調(diào)節(jié)閥19開度設(shè)置，自動模式Π下設(shè)置液位設(shè)定值SP 22、PID參數(shù)21實現(xiàn)液位自動調(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24V DC開關(guān)量輸入通道、16點24V DC開關(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量裝置18和氣動調(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和供電空氣開關(guān)15。礦漿液位測量裝置包括固定在浮選槽上的支架6以及用6個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，易于上下動作;浮球4通過浮球連桿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、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)25選擇自動模式Π，對液位設(shè)定值SP 22、PID參數(shù)21進行設(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上下動作并帶動反射盤2上下運動，超聲波液位計I間接檢測到礦漿液位高度變化并將礦漿液面高度通過I/O模塊反饋到PLC模塊中;
[0025]步驟三、PLC模塊計算液位反饋值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，測量范圍:0-550mm，由超聲波液位計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，液位波動相對較小，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，液位波動相對較大，采用Fuzzy控制調(diào)節(jié)；
[0029]步驟五、PLC模塊通過I/0模塊輸出4一 20mA電流信號至氣動調(diào)節(jié)閥19控制氣動執(zhí)行機構(gòu)11，通過調(diào)整氣動調(diào)節(jié)閥19開關(guān)大小來控制礦漿液位高低，氣動調(diào)節(jié)閥19輸出范圍:0-100%，如氣動調(diào)節(jié)閥反饋柱狀圖CV 20所示，同時PLC模塊將礦漿液面高度反饋到操作觸摸屏8進行人工監(jiān)視；
[0030]步驟六、完成調(diào)節(jié)后礦漿液位測量裝置18重新檢測礦漿液位高低，繼續(xù)通過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】
1.一種浮選槽液位自動控制裝置，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量裝置(18)和氣動調(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量裝置(18 )和氣動調(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控制裝置，其特征在于:所述礦漿液位測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(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控制裝置，其特征在于:所述操作觸摸屏(8)為威倫人機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、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)(25 )、氣動調(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控制裝置，其特征在于:所述氣動調(diào)節(jié)閥(19 )包括氣動執(zhí)行機構(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控制裝置，其特征在于:所述氣動調(diào)節(jié)閥(19)通過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】G05D9/12GK205507563SQ201620202179
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】陳蘭芳, 王義順, 柴山, 孔彥虎
【申請人】甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司