基于S7-200 PLC的自动加药机系统

梁礼群

基于S7-200 PLC的自动加药机系统

梁礼群

（广西机电职业技术学院，南宁 530007）

选矿厂浮选作业需要添加黄药、硫酸铜等各种药剂，而其中加药控制是选矿过程的重要环节，直接影响选矿厂的技术经济指标。本文主要对自动加药机的工作原理及采用西门子PLC对当前矿山加药机进行改造等问题进行论述。

PLC 自动加药机 浮选 加药量

选矿厂浮选作业需要添加黄药、硫酸铜等各种化学药剂，使矿物与之发生化学反应，最终达到矿物成分分离、附着或净化矿物等目的。在实际生产过程中，受矿物品位、成分、粒度及处理矿量等因素的影响，加药量应根据实际情况，适时地作出调整。加药量的准确添加直接影响选矿厂的技术经济指标。因此，在选矿生产工艺中，自动加药机的加药精度和可靠性的提高变得尤为重要。目前，国内矿山加药机还有不少以单片机为硬件平台，由于受单片机功能的限制，已无法满足生产需要。随着近年来PLC不断发展，自动化系统制造厂家不断推出新一代的PLC、智能仪表、现场总线系统等产品，因此，如何采用PLC技术对当前矿山加药机进行改造具有重要现实意义。同时，随着现代电子技术的发展，选矿厂药剂的自动添加模式及设备也不断改进、提高。

1 PLC型加药机的系统框架图及工作原理

1.1 PLC型加药机的系统框架图

基于S7-200 PLC的自动加药机系统框架如图1所示。

图1　基于S7-200 PLC的自动加药机系统框架图

1.2 工作原理

从图1可以看出，整个系统以德国西门子S7-200系列CPU226的可编程控制器为中心，由计算机、昆仑通态触摸屏TP7062K、PLC输入输出模块、驱动固态继电器、电磁执行阀和相关辅助设备组成。计算机主要完成对PLC的编程、触摸屏及上位机组态软件系统开发；触摸屏具有对PLC进行监控、显示数据的输入和采集、通讯等功能；固态继电器驱动电磁阀主要完成对药剂的自动添加：上位监控机用组态王软件对系统进行监控和管理。

S7-200 PLC自动加药机工作原理采用基于孔口流和间断加药的工作方式，即在规定时间周期内先把药剂间断地加入到一缓冲器中，再通过管道把药剂连续地输送到各加药点。为使加药箱内药剂液位保持恒定不变，自动加药机利用浮球阀来检测及补充药液的液位，然后，药液经安装在加药箱外部下方的电动执行阀流出。在液位恒定的情况下，电动执行阀每次的打开时间一样，执行阀每次流出的液体量也一样。所以，只要控制电动执行阀的开关频率，就控制了药剂的加药量。而电动执行阀的开关频率可以通过PLC编程来实现。

1.3 PLC型加药机的系统软件结构

根据生产实际情况和设计要求，可通过PLC编程利用定频脉宽PWM或定时器、比较触点、计数器等指令，实现对电动执行阀开关频率的控制。在触摸屏上，按系统的操作要求、现场工作人员操作的需要和选矿工艺过程数据统计报表编制的需要，编制有关的程序，系统的软件结构如图2所示。

图2　基于S7-200 PLC的自动加药机软件系统结构图

2 PLC自动加药机实现的功能

2.1 每个加药点流量单独控制

调试时，选择适当的执行阀接通周期，并在加药箱中的液位恒定时，用量筒测出执行阀流出的药剂量，并通过触摸屏将该数据写入PLC相应断电保持寄存器；待各加药点数据写入完成后，加药机系统即可进入运行状态，之后即使系统停电或出现非PLC故障，这些数据也不会消失。

2.2 工艺上下限限制

给定值超出工艺规定的上限或下限流量时，输入的数据无效。同时，弹出对话框提示数据无效，并给出正常范围数据，仍按原给定值工作。

2.3 单个加药点药耗统计

单个加药点药耗的统计包括每班统计和每月统计。交班时，自动统计出消耗的各种药剂的本班用量，并通过打印机将表格打印出来，所有原始数据保存待查。

2.4 设置给药箱液位报警系统

当给药箱内的液位由于管道堵塞或其他原因造成药剂进入量小于（大于）给出量而下降（上升）到预控的某一高度时，液位传感器会检测该现象并发出声光报警信号，同时在触摸屏上显示出欠（满）药的给药箱号。

2.5 一次加药时间、一次加药量

各加药点的一次给药时间为0.5～10S，精确到0.01S。在给药箱内液位相对稳定时，用量筒连续接取3～5次电动执行阀给出的药液，并求其平均值（精确到0.1ml），即为一次加药量。

2.6 每分钟最小添加量和最大添加量

每分钟最小添加量和最大添加量一般由工艺员给定，但各药点最小添加量要大于一次加药量，否则系统会弹出对话框提示输入数据不合法，要求重新输入数据。每分钟最大添加量要求不能使电磁阀开阀率超过50%，以延长电动执行阀的使用寿命。

表1　PLC控制与人工实测药剂流量精度对比/ml.min-1

3 运行效果

因不受高差和压力的影响，加药机的控制精度得到提升。使用PLC型加药机后，药剂流量的控制精度与人工实测结果对比如表1所示。

减轻了操作人员的工作强度，在浮选工段设置触摸屏与加药控制室内的PLC相通讯，操作人员可方便地在本岗位上进行调药。

药剂损耗率高的现象得到有效遏制。计算机保存的药剂历史使用数据成为操作人员进行药剂用量的指导和经验，从而增强了操作人员的节约意识。

4 结束语

实践证明，对原有自动加药机在软硬件功能上进行技术改造，不仅在原有基础上提高了自动加药机的加药控制精度，而且使操作界面更加人性化，减轻了操作人员的工作强度，为浮选作业提高经济技术指标创造了条件。

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[5]王海芳，吕超.PLC自动加药系机在选矿厂的应用[J].大众科技，2011，（9）.

Automatic Dosing Machine S7-200 System Based on PLC

LIANG Liqun
(Department of Electrical Engineering, Guangxi Technological College of Machinery and Electricity,Nanning 530007)

Concentrator flotation of copper sulfate, xanthate to add all kinds of drugs, and the drug control is an important link in the beneficiation process, directly affect the concentrator technology economic index. This paper mainly discusses the principle of automatic dosing machine using PLC and Siemens discussed on the current mine dosing machine transformation problem.

PLC,automatic dosing machine,flotation,dosage

2014年度广西高校科研项目“矿山加药机系统改造研究”（LX2014556）。