PLC在金属矿山磨矿分级自动化系统中的应用

陈德明

（广西高峰矿业有限责任公司，广西河池 547205）

磨矿分级作为金属矿山生产体系的核心环节，是确保金属矿产资源生产能力，提升选矿作业成效，管控生产成本的重要举措[1]。基于磨矿分级技术特点与职能定位，技术团队将PLC 技术等现代化手段，融入到磨矿分级作业之中，构建自动化系统平台，提升磨矿分级作业质量与效率，确保整个流程安全可控，为后续系列生产活动有序开展奠定坚实基础。

1 金属矿山磨矿分级系统基工艺流程

金属矿产资源开采过程中，为提升磨矿分级成效，兼顾分拣效率与开采成本，相关技术团队整合技术要素，立足磨矿分级职能定位，建立起完备高效的金属矿山磨矿分级机制。

金属矿山开采中得到的矿石，经过传输设备，进入到一段磨机之中，进行初步筛选，形成矿浆。旋流器继续对矿浆开展分级处置，对于粒径较大的粗矿分流返回到一段磨机之中，进行二次处置，将矿浆粒径控制在合理区间范围内。旋流器处理后的矿浆传输到旋流器中，旋流器在重复一次分级操作的基础上，完成浮选作业。其技术流程如图1所示。

图1 磨矿分级系统基本流程

为保证金属矿山磨矿分级流程有序运转，保证磨矿分级处置的有效性与精准性，技术团队在建立健全分级流程主体架构的基础上，还需要加强细节管控。通过技术参数精准调控，确保金属矿山磨矿分级系统平稳运转。以某金属矿山为例，基于自身生产能力以及矿产资源开发实际，技术团队将磨矿分级系统额定处理量保持在90 t/（台·h），二次溢流矿浆浓度应当高于40%，粒径小于0.074mm 的矿物颗粒占比应当达到80%～84%[2]。通过磨矿分级系统参数的有效管控，提升磨矿分级精准性。但是必须清楚地认识到，现阶段主流的磨矿分级系统自动化水平较低，相关分级数据主要依靠人工进行监测，根据监测数据，相应调整系统参数。但是这种人工监测方式存在滞后性，难以快速、及时地完成金属矿山磨矿分级任务。基于磨矿分级系统技术构成与运行特点，技术团队尝试进行自动化升级，借助PLC 等技术进行赋能，实现系统运行智能化，流程管理集约化，充分满足现阶段金属矿山磨矿分级工作开展要求。

2 PLC技术分析

技术团队全面分析PLC 技术原理以及技术特点，形成完备技术认知，精准把握PLC 技术应用要点，为后续金属矿山磨矿分级自动化系统构建各环节，系列技术的科学化与高效化应用提供方向性引导。

经过多年发展，PLC 技术体系已日益成熟，应用场景更为多元。从技术层面来看，PLC 是以数字运算为主体的控制系统，有效集成了计算机通信技术与全自动控制技术等手段。PLC 技术系统结构组成相对简单，主要涵盖CPU、电源、存储器、接口电路相关模块。在实际运转过程中，通过可编程存储器，打造运算、控制闭环体系，顺利完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数以及算术操作的系列任务。与其他控制器体系相比，PLC 可操作性较强，可以有效适应不同场景下的使用需求。技术人员可以根据实际使用需求，开展PLC 编码，实现对配套机械设备运行状态精准调控，达成设备自动化控制目标[3]。现阶段PLC 技术被广泛应用于金属矿山磨矿分级各个领域，PLC 技术操作难度较低，推广成本较少，可以较好地满足现阶段金属矿山磨矿分级要求。技术团队在进行技术体系规划与设计过程中，往往需要较低的成本投入，较短的部署周期。这种技术特性，使得越来越多的工业企业在进行技术升级、设备布局的过程中，扩大PLC技术优势，延伸控制系统覆盖范围，为后续金属矿山磨矿分级体系升级提供了技术支撑。

3 PLC技术在工业领域的应用优势

PLC 技术对于金属矿山磨矿分级能力提升，金属矿山磨矿分级流程简化有着极大裨益，是推动生产体系转型升级，解构工业生态重要举措。通过梳理PLC技术优势，推动思维认知的转变，可加速现代化金属矿山磨矿分级体系构建。

3.1 全面提升金属矿山磨矿分级精准性

PLC 技术对于数据信息的处理能力较强，可以在传输过程中实时与自动化生产需求进行横向比对，实现对生产数据的综合性评估，确保自动化生产过程中各项控制指令的精准性，从而增强不同硬件模块之间互动效能，确保生产流程的精准化。例如在整个数据处理环节，PLC 技术利用内置的函数计算、矩阵计算以及逻辑运算等多种方式，将各类生产数据开展精准排序，并根据生产加工活动相关要求，定向推送、调处相关数据，在准确反映金属矿山磨矿分级现状的同时，也为设备调控提供了数据支撑[4]。

3.2 系统增强金属矿山磨矿分级便捷性

PLC 技术在金属矿山磨矿分级中的应用，实现了现有生产模式的简化，压缩了管控流程，搭建起更为高效的工业管理体系。具体来看，在金属矿山磨矿分级生产环节，技术人员通过PLC 技术，进行生产信息采集、整理以及传输等系列工作，确保各项生产活动有序推进，降低自动化生产计划变更难度，减小生产压力。作为成熟的控制模式，PLC 技术具备较强的可操作性，技术人员利用计算机技术，根据金属矿山磨矿分级要求，快速调节系列参数，引导相关生产设备运行状态得以科学转换，缩短整个金属矿山磨矿分级调控周期，提升生产效能。同时PLC 技术实现了现有金属矿山磨矿分级的集约化，对于技术人员的需求大大降低，往往只需要一名技术人员，就可以完成整个生产流程的管控。这种生产流程的便捷化无疑大大压缩了人力资源成本，减轻了企业费用负担。

4 金属矿山磨矿分级体系中PLC技术应用策略

金属矿山磨矿分级体系中PLC 技术的有效应用，要求技术团队从实践角度出发，统筹兼顾各类要素，以科学性原则、实用性原则为框架，采取系列举措，做好PLC 技术资源整合，完善应用体系。

4.1 搭建PLC技术应用平台

金属矿山磨矿分级系统与PLC 技术进行融合的过程中，需要保证技术应用效果，提升PLC 技术的控制能力，确保金属矿山磨矿分级自动化系统可以更好地贴合现阶段矿山处置要求。实现金属矿粒径、浓度的有效调节，避免金属矿石相关参数不合符预期，无法达到使用需求，而影响后续生产作业的有序进行。技术团队应当全面系统地设计技术应用方案，做好技术应用思路的明确。技术人员提前进入到作业区域，了解金属矿山磨矿分级生产系统运行环境，在掌握各类参数的前提下，结合PLC 技术定位与技术特性，对金属矿山磨矿分级自动化系统构成作出相应的调整，以确保对PLC 技术应用细节的科学把控，强化金属矿山磨矿分级生产的精准性，避免细节处理不当造成PLC 技术应用成效无法满足预期。统筹评估系列要求，在金属矿山磨矿分级自动化系统功能结构设置环节，利用PLC 技术，搭建信息层、现场设备控制层、设备层等系统分区，利用系统功能模块合理调控，提升PLC 技术应用效果，带动磨矿分级体系现代化升级[5]。整个系统运行环节，依托模糊控制算法，动态监控磨机磨声、传动电机功率，在横向对比给定矿量设定值的基础上，辅助生产团队做好磨矿分级工作，确保矿浆浓度、粒径符合生产需求。其具体系统构成如图2所示。

图2 金属矿山磨矿分级PLC自动化控制系统

信息层作为金属矿山磨矿分级自动化系统的重要组成部分，是生产信息交互、共享的核心模块。为保证磨矿分级信息处置水平，技术团队以工业以太网作为媒介，搭建信息数据交互通道，实现工程师站、操作员站以及工业交换机高效联动，打破磨矿分级生产数据壁垒，确保磨声与功率等表征数据合理化处置。现场设备控制层主要借助PLC 技术，搭建控制站，形成磨矿分级系统闭环控制机制，实现带式输送设备运行速度、矿浆浓度与粒径反馈式管理，确保带式输送设备运行速度保持在合理区间范围，通过对给矿量的精准调控，实现磨矿精度总体可控。例如在PLC技术参与下，金属矿石的供给量上下波动范围控制在-1%～1%，营造稳定的金属矿山分级生产氛围。设备层是金属矿山磨矿分级自动化系统的生产基础，依托开关柜、变送器、传感器以及执行装置，快速完成金属矿山磨矿分级任务，提升磨矿任务完成效果。

4.2 搭建完备硬件技术系统

PLC 技术应用过程中，需要从硬件系统、软件系统两个维度出发，有序做好技术体系构建工作。依托技术体系的闭环运转，最大程度发挥出PLC 技术整体优势。具体来看，在PLC 技术应用环节，技术人员需要率先在硬件层面作出必要调整，设立硬件系统，形成工作平台，对各类数据开展记录、监测以及分析，重要数据则应当采取长期存储的方式进行保存。同时在工作平台内部搭建预警模块，当出现预警情形后，及时将相关预警信息传递给管理人员，便于管理人员统筹各类信息，开展管理决策，提升设备管理的有效性与科学性。为辅助PLC 技术，在工作平台内，应当设置数据共享模块，将获取的各类信息进行交互，PLC 处理器通过分析相关数据信息，进行指令的发出，进行相关设备参数的有效调整。同时从功能设置来看，在整个金属矿山磨矿分级生产系统中，PLC 技术主要作用在于对金属矿山磨矿分级数据的采样、处理。例如在磨矿分级处理过程中，在各类传感器、通信技术的支持下，PLC 技术可以实时获取旋流器、开关柜等基本信息，评估矿浆浓度、粒径总体情况，根据金属矿山磨矿分级自动化系统运行要求，自动完成指令编辑，驱动电机等设备调整运行状态以及相关指标，灵活调整电机等设备，使其根据使用需求处于不同的运行状态，快速完成一次分级、二次分级等系列生产任务。

4.3 稳步升级操作系统

优化软件系统，形成组态软件平台。为便于操作，保证系统的实用性，技术人员需要持续做好软件系统的优化工作，设立输入界面、信息提示界面、数据统计界面、指令编辑界面等不同的操作模块。工作人员可以根据软件系统，快速获取相关金属矿山磨矿分级系统处理信息，了解、掌握系统运行的基本情况，以此为基础，进行操作指令的编辑，通过操作指令对控制器进行操控，改变系统设备的运行状态，确保处理工作的完成。借助硬件平台搭建与软件系统优化，可以确保PLC 技术的适应能力，满足不同场景下金属矿山磨矿分级生产使用需求，确保各类生产任务快速完成，同时降低技术实现难度，控制整体成本投入。例如金属矿山磨矿分级自动化系统操作系统设置过程中，从系统运行稳定性与实用性角度来看，使用组态软件WinCC。这种系统软件模式降低了操作难度，将磨矿系统自动化系统运行过程中产生的系列数据直观展现出来，便于管理人员快速获取相关数据，着眼数据构成灵活调整金属矿山磨矿分级技术参数，推动生产加工任务稳步有序开展。

4.4 认真做好系统调试工作

PLC 技术在金属矿山磨矿分级自动化系统的应用过程中，为发挥PLC 技术优势，确保技术应用有效性，实现分级任务稳步开展，技术团队应当从实践角度出发，在科学性原则与实用性原则框架下，着眼硬件模块、软件系统构成，稳步有序做好系统调试的相关工作。依托系统调试，提升PLC 技术实用属性，实现技术特性与系统任务高效融合。实际操作过程中，技术团队需要着眼硬件构成，根据PLC 技术特点，结合传感器使用场景、控制器运转要求，利用WinCC操作系统，进行磨矿分级自动化系统功能调试，实现系统功能整体可控。以某金属矿山开采企业为例，技术团队在磨矿分级自动化系统调试环节，通过横向比选，选择了西门子的S7-400系列PLC。该PLC 系统由两个CPU 组成，并通过光纤进行同步连接。这种硬件布局，使得CPU 同步获取用户程序，接收相同数据，并且同时进行数据更新，当任意CPU 出现故障时，另一CPU 可以快速启动，承担系统全面控制任务。由于磨矿分级系统运行环境较为复杂，PLC 系统发生传感器故障、通信线路中断等问题的几率较大，为应对这种情况，技术团队充分利用了PLC 系统双CPU 的布局优势，进行系统相关调试工作。调试环节中，技术团队借助PLC 系统的自我评估能力，动态监测系统运转状态，并进行数据对比分析。同时加强系统故障信息获取与推送功能建设，结合数据对比结果，形成系统自我报警机制，发现系统故障后，可以快速进行反馈处置。对于磨矿分级自动化系统其他组件的故障，技术团队采取PID 终端集成的方式，进行设备运行数据直观化呈现。

5 结束语

PLC 技术在金属矿山磨矿分级体系中的有效应用，切实增强了工业生产管控能力，实现科技赋能生产，是构建更具竞争优势生产体系的重要路径。文章尝试从多个角度出发，依托PLC 技术优势，遵循科学性原则、实用性原则，采取多元化应用举措，实现PLC 技术与金属矿山磨矿分级体系的有效结合，确保PLC 技术优势充分发挥，提升金属矿山磨矿分级自动化系统控制的灵敏度与精准性。