摘要：为了保证选矿系统可以按规定作业高效地运行，必须配备高精度且智能化的控制单元。而目前，三菱FX3U系列的PLC是一种广泛应用的可编程控制器。基于此，本文介绍了离心式选矿机的具体工作过程、控制要求和过程、组成和系统设计，仅供参考。
关键词：三菱PLC；离心式选矿机；自动控制系统；应用
目前，随着科学技术的日新月异，对矿山设备也提出了更高的要求，推动了矿山设备的更新和进步，可靠性高、能监示、易操作、易维护已经逐渐变为矿山设备的最基础要求。而继电器控制电路存在不易监示、可靠性不好、不方便维护等缺陷，现已无法适应目前发展的要求。而随着现代电子、软件与控制技术快速发展，可编程的小型控制器（即PLC）也在飞速发展，其中的三菱PLC控制系统已经逐渐取代了传统的继电器控制系统。而近年来，三菱公司开发了三菱FX3U系列PLC这种高性能系列的PLC，它是三菱公司开发的第三代PLC产品，与之前的产品相比，具有更加强大的速度、容量、功能，现已作为流水控制系统中配备的主控单元，而且性价比也较高。因此，很多矿山设备已经选用了三菱FX3U系列的小型PLC作为控制系统。
1 离心式选矿机的具体工作过程
作为新型微细粒矿石分选的首选设备之一，离心式选矿机一般用于多种元素的选矿。在转鼓高速旋转的条件下，离心式选矿机的给矿分矿器将矿浆经给矿嘴送入转鼓的内壁。随转鼓矿浆高速旋转，基于离心力的作用，在转鼓的内壁上会沉积重矿物，并随转鼓高速旋转，而矿浆中所含的轻矿粒则以某一差速随转鼓快速旋转，并在进行旋转时，以某一螺旋角，从给矿端沿转鼓坡度旋向排矿端并流动，一直到末端后，经分矿排矿器将尾矿排出。经历3分钟的选别后，分矿给矿器会自动转离先前的正常位置，而且向转鼓内的给矿停止，待排完尾矿以后，分矿排矿器会自动转离先前的正常位置，并进行截取精矿的准备。接着，自动打开高压冲洗水阀，通过高压冲洗水，冲下在转鼓内壁上沉积的精矿，冲完精矿后，自动关闭高压水阀。待排完精矿后，自动复位分矿给矿器以及分矿排矿器，同时下一个选别循环开始（见图1）。
2 控制要求和过程
将离心式选矿机的启动按钮按下以后，选矿开始。无论什么时候按下停止按钮，选矿都不可能马上停止，必须整个选矿工艺完成后才会停止。如此一来，既避免浪费矿料，又做好了下一次启动的准备工作。以下为具体的控制过程及要求：
（1）将启动按钮按下，开始选矿。首先将断矿阀A打开，离心选矿机中进入矿流。
（2）在200s以内，将选矿机装满后，断矿阀关闭，并暂停5秒。
（3）将离心式选矿机与分矿阀B同时启动，以分开精矿与尾石，正常运行半分钟后，将分矿阀B关闭，而离心选矿机旋转也停止。
（4）进行3s暂停后，冲矿阀C再打开，冲水开始。
（5）运行10s后，冲矿阀C关闭，进行5s的暂停。
（6）断矿阀A再继续打开，离心机中进入矿流，下一个工作循环开始。
3 组成和系统设计
3.1 组成
在本系统中，控制系统以PLC为核心，以冲矿阀、离心式选矿机、断和分矿阀为被控对象。通过启停按钮控制输入信号。选用三菱公司生产的三菱FX3U系列PLC。从上述选矿机选矿的具体工作过程以及控制要求，较易看出，选矿机中的选矿过程包括6个步段，并按顺序展开这6个步段，完成一个步段后，在什么条件下、什么时候，下一步段开始，这些均在PLC程序的严格控制下进行执行的，所以正确、合理的PLC程序设计是十分关键的一步。
3.2 程序设计
如图2所示为控制程序梯形图，主要包括以下控制功能：
（1）开始动作周期。离心式选矿机一旦接收到开始选矿的信号，此刻是否发出选矿完毕信号决定是否立即响应。若在选矿信号被接收到时，还没有结束上个周期的动作，则不会响应。若这时满足运转条件，即接通选矿完毕信号，则开始一个动作周期，启动整个选矿工作过程；
（2）在选矿阀门A打开后，矿流流进离心选矿机，保持一段时间后，选矿阀门A关闭；
（3）离心机以及分矿阀门B延时启动，一到时间，立刻执行动作。在分矿阀门B以及离心机关闭时，通过定时器进行时间控制；
（4）待完成选矿、到延时时间后，冲矿阀门C打开，并打开选矿料门，已被选过的矿流流出。则结束整个选矿周期，下一个循环开始；
（5）通过连续工作开关，选择一个选矿过程是进行连续作业，或仅作业一个整个周期。一旦选矿过程中有紧急情况出现，则应立即将紧急停止按钮按下，进而停止全部的选矿机动作。
3.3 设计的梯形图和功能图
结合离心式选矿机控制系统的要求以及输入输出点数，选用采用三菱FX3U系列PLC之FX3U-32MT/ES-A。
在选矿控制中，共有6处需要定时，因此在PLC程序中，应多次用到定时设备，可通过定时器进行定时，也可通过计数器加时钟脉冲发生器进行定时，其中定时器相对简单，但却缺乏掉电保持能力。而另外一种，需要计数器与时钟脉冲发生器进行配合，方可进行定时，且具备掉电保持能力。结合生产线的作业要求，确定选用计数器加时钟脉冲发生器的配合方式进行定时。
在设计PLC梯形图前，首先应将PLC功能图设计出，以方便对程序进行检查和调试。按照选矿控制要求和过程，设计出图3的PLC功能图。在图中，通过HR0000锁存循环状态。根结合PLC功能图，能很便捷地将PLC梯形图设计出，图3。
图3 PLC功能图
3.4 I/O点分配
在本控制系统中，通过SB1启动按钮与SB2停止按钮控制输入信号，通过有A断矿阀门、B分矿阀门、C冲矿阀门控制输出信号。具体的I/O分配见表1。
表1 离心式选矿机控制系统的I/O分配表
3.5 I/O连线
调试PLC程序无误后，可以按照图4开始I/O连线，在I/O连线的过程中，应注意不要接混输入与输出端，否则PLC机子容易被烧坏。
图4 I/O连线图
4 结 语
总之，在离心式选矿机的控制系统中，三菱FX3U系列PLC是一个最重要的控制单元。通过运用PLC，可以大幅提升控制系统的稳定性与性能，减小产品成本，提高控制精度，而且易操作，能方便后期维护和管理，具有可靠性强、灵活度高等优点，并能减少工人的日常工作量。此外，设计开发的总成本与维护成本低，具有较好的性价比，能为企业创造良好的经济效益和社会效益。
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论文作者:陈国海
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/4
标签：控制系统论文; 离心式论文; 过程论文; 阀门论文; 精矿论文; 转鼓论文; 按钮论文; 《基层建设》2018年第35期论文;