基于PLC和变频器的选矿毛毯机控制系统的设计

陈经艳

摘要：针对目前重选金属选矿的特点和现状，提出了基于PLC和变频器的选矿毛毯机控制系统设计方案。首先分析了选矿毛毯机的工作原理和选矿机的控制要求，完成了对基于PLC和变频器的选矿毛毯机控制系统的详细设计。重点对选矿毛毯机控制系统的硬件组成结构和PLC控制软件的设计与实现进行了详细阐述，并最后给出了测试过程中的控制效果。

关键词：PLC；变频器；选矿毛毯机控制系统

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0012-02

1 引言

在现代工业中，选矿是一个比较复杂的工业生产过程[1]，尤其是选取各种稀有金属矿。由于矿山原料在生产的过中，往往伴随着多种不同类的矿产原料，而且矿产原料的含量一般都很低，所以选取比较困难。如果选取不当，不但会造成浪费，也会对环境造成很大污染。传统选料过程中对矿山选料机械装置的调整和控制往往是采用人工的方式进行控制，这种控制方式所得到的控制精度取决于操作人员的经验和技术水平，容易导致矿山选料系统的产品质量不稳定，同时依靠人工的控制方式工作效率很低[2] 。为了更好地提高矿山选料工作的效率，提高系统工作过程的自动化，文中提出了一种基于 PLC 和变频器控制的矿山选料控制系统。PLC 是一种工业用计算机，由于PLC 的灵活和强大的可编程特性，使得 PLC 技术现在被应用于多种工业控制领域中。

2 选矿毛毯机的工作原理

选矿毛毯机主要用于选矿场和尾沙排放超标的废弃尾矿的再度提取利用，还可以用于磁铁矿、磁黄铁矿和烧烤后的赤铁矿、褐铁矿等矿里面的钨、锡、铜等稀有金属的回收。选矿毛毯机工作表面采用特制耐磨耐腐蚀易附毛毯，当矿料流过毛毯时，便将稀有金属矿粘附在毛毯上，然后再用高压水将稀有金属矿从毛毯中冲洗出来。这种选矿机占地面积小，但工作面积大，处理能力因此也很大，回收效率高。是一种比较独特先进的重力选矿设备，是新型高效节能环保型产品。原来的选矿毛毯机高压冲水是通过人工冲水，这种人工冲水方式存在工作效率低，冲洗不干净，工作环境差等缺点。

新型的选矿毛毯机控制系统是将机座置于毛毯沟沟壁上的一对线性导轨上，机座在轨道上上下走动，安装在机座上的水枪会自动动喷水，完全模仿人工冲水。进水闸门和出水闸门也会配合水枪轮流打开或关闭。

3 选矿毛毯机的系统设计

3.1 系统总体设计

一般选矿毛毯机控制系统主要包括以下部分组成：

（1）主电机的正反转调速控制和喷头的喷水控制。主要是完成喷水头的位置控制，通过移动喷水头的控制实现对粘附在毛毯上的稀有金属矿进行冲洗。为了提高工作效率，喷水头在返回时移动的速度应该比工作时移动的速度快，即要实现一个快退功能。由于尾矿的含量不一样，因此也要求喷水头工作时移动的速度要能够根据实际情况进行调节。所以这个部分选用PLC和变频器实现控制。目前交流变频器调速已广泛应用到许多领域，而PLC 可以实现输入、输出信号的数字化，利用编程能实现多种功能[3]。在本系统中用PLC实现变频器对电机的启/停和正/反转控制，用外部的电位器和变频器实现对电机的调速控制。

（2）冲料控制。这个部分主要由PLC控制各种气动电磁阀。为了使尾矿中的稀有金属矿粘附到毛毯上，需要将尾矿和水的混合物流过毛毯，毛毯上粘附一定的稀有金属矿后，要关闭阀门，再由喷水头来冲洗。

（3）收矿控制。喷水头在冲洗毛毯时，要收集冲洗出来的稀有金属，这个部分也是由由PLC控制各种气动电磁阀控制实现。

3.2 系统硬件设计

系统的硬件是该选矿毛毯机的控制系统的基础，根据选矿毛毯机的工艺特点，设计的控制系统主要由PLC、变频器、接触器、电动机、中间继电器和气动控制系统组成。采用的控制器型号是 FX2N-48MR的可编程邏辑器件，同时也可以根据生产条件，选用其他品牌或型号的PLC替换。变频器选用的普传公司小功率变频器。设定变频器的参数是外部端子启动控制模式和模拟量控制频率的相关参数，频率根据现场原矿料的情况进行调节。

为了提高PLC控制系统的可靠性，在设计控制系统的时候，PLC的输出直接控制的是中间继电器线圈，通过中间继电器的触点再来控制变频器、电动机和气动换向阀的电磁铁。系统控制的三相异步电动机主要有两台，一台是水泵电机，因功率不大，采用的是电动机的直接启动控制方式，另一台三相异步电动机是控制选矿毛毯机的机座上下运行，需要进行三相异步电机的调速，所以采用变频器控制方式。PLC的I/O分配表如表1所示，电动机的主电路设计如图1所示。

3.3 系统软件设计

PLC 控制软件的设计是整个选矿毛毯机控制系统设计的核心部分， 根据选矿毛毯机的控制和工艺要求，设计的第一槽的工作流程如图2所示，因为每槽各部件动作是一样的，因此在设计程序时只要设计出一槽，其它的按槽号进行依次循环运行即可。

4 结语

本设计已经正式用于多个选矿厂，如图3所示为其中一选矿厂的使用现场。根据实际生产的验证，基于PLC和变频器的选矿毛毯机提高了生产的自动化程度和速度， 减轻了工人的劳动强度，节约了人力资源，具有很强的实用性。

参考文献

[1]刘玉琼.基于PLC的矿山选料控制系统的设计[J].煤炭技术，2014（1）：61-63.

[2]邵良杉，叶景楼，付华.矿井排水计算机监测与模糊诊断[J].煤炭学报，1997（5）：91-95.

[3]马腾炜，周江伟.基于PLC和变频器的的抓斗控制系统设计[J].自动化技术与应用，2015（10）：60-63.