发布时间：2016-11-05所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 现如今，我国的科技发展的是比较迅速的，冶金行业也不例外，在冶金过程中也会产生一些废水，这对环境是有一定污染的。本文是一篇 环境科技论文范文 ，主要论述了选矿厂水平衡控制系统研究。 摘要：冶金行业选矿厂水耗大，并产生废水造成环境污染，因此选矿厂
现如今，我国的科技发展的是比较迅速的，冶金行业也不例外，在冶金过程中也会产生一些废水，这对环境是有一定污染的。本文是一篇环境科技论文范文，主要论述了选矿厂水平衡控制系统研究。
摘要：冶金行业选矿厂水耗大，并产生废水造成环境污染，因此选矿厂的水资源循环利用成为必须解决的问题。山东华联矿业有限公司采用了选矿厂水平衡控制系统，使水资源得到了循环利用，减少了环境污染。
关键词：选矿,水平衡,控制系统
选矿厂是冶金行业的水电能耗大户，选矿生产过程中用水量大，产生的废水含有残留选矿药剂对环境产生严重污染，因此对水资源的循环利用就显得非常重要[1]。山东华联矿业有限公司选矿厂生产用水主要有新水、环水和尾矿库回水。选矿厂水平衡控制系统通过现场安装的检测仪表和电动调节阀，对生产过程中的用水量平衡计算和控制，这样就实现了节约用水和保护环境的目的。
1选矿厂水平衡控制系统设计
1.1系统总体设计山东华联矿业公司选矿厂生产清水供水点一共16处，地理位置分散，每个供水点都设有泵站，根据现场生产的需求要集中到选矿厂中央控制室远程监控。选矿厂主要供水管道上都安装电磁流量计，采集瞬时流量和累计量。当选矿生产过程中水量和水压出现波动时，水平衡控制系统可以控制水量的增减保证选矿正常生产用水。沂河清水供水、一厂水井供水、三号尾矿坝供水、四号尾矿坝供水、五号尾矿坝供水这五个供水点安装电动调节阀控制供水量，水泵电机电流和频率，其他11个地点仅采集管道瞬时流量和累计流量值。由于选厂供水点分散，且供水点多达16处之多，选矿厂水平衡控制系统采用了西门子PLC控制系统。选矿厂水平衡控制系统设置一个PLC300主站位于选矿厂主厂房配电室中，在每个供水点泵站处设置一个PLC200分站，根据每个供水点的分布情况设置11个PLC分站用于现场数据采集。各个分站采用工业以太网光纤传输方式与主站进行通讯，所有数据集中到选厂中央控制室的工业控制计算机上实时显示[2]。选矿厂水平衡系统网络架构图如图1所示。系统的软件采用西门子监控组态软件WinCC7.0和PLC编程软件STEP7。工业控制组态软件WinCC7.0用于人机界面的编写，PLC编程软件STEP7用于系统PLC硬件配置、参数设置、通信定义和控制程序的编写。1.2功能设计通过对选矿厂生产过程用水的自动化控制，使选矿厂的水资源得到循环利用，减少废水对周围环境的影响，并且节能降耗，给企业带来经济和社会效益。山东华联矿业有限公司选矿厂水平衡控制系统实现了以下功能：1)通过控制系统对各供水泵站的设备实现远程启停，并对设备运行状态实时监控，保证设备的安全运行，如图2所示。2)对重要的工艺参数如：管道流量、管道压力、泵池液位、给水泵电流等进行实时自动检测和显示，并用历史曲线图来记录，便于查询。对管道给水流量实现自动控制，保证各选厂用水流量和压力恒定，从而保证了选矿厂生产工艺流程的稳定[3]。3)当工艺参数、设备状况或网络通讯出现异常时，系统将发出报警提示操作人员进行检查，并根据现场情况采取相应措施。4)由于现场安装在供水管道上的流量计分布比较分散，系统具备远程抄表功能，自动记录数据并形成日报表和月报表，减轻了现场操作人员的劳动强度。
2主要实现方法
2.1泵站过程控制选厂生产过程中水量和水压经常出现波动，以往都是通过现场人工调整水泵频率和阀门开度来控制水量。由于供水管道过长和人工调整的滞后性，会造成选矿工艺流程用水波动大从而影响正常生产，同时现场操作人员劳动强度大。在选矿厂新水取水点和尾矿坝回水取水点都设有泵站，在每个泵站都设有PLC分站，用于对泵站设备进行实时在线监控，保证选矿厂生产用水的需求[4]。中央控制室监控计算机可以远程控制水泵电机频率，保证供水管道的压力。在供水管道上安装有电磁流量计和电动调节阀，可以实现水量的PID闭环调节，保证水量恒定，满足选矿厂生产的要求。2.2流量计MODBUS通讯电磁流量计一般具有标准的MODBUS通讯接口，波特率通常设置为9600。通过MODBUS通讯网络，PLC主站可以采集瞬时流量和累积流量等参数[5]。电磁流量计采用的串口参数：1位起始位，8位数据位，1位停止位。电磁流量计的MODBUS通讯接口在物理结构上采用电气隔离方式，能够克服工业现场的各种干扰，保证通讯网络的可靠运行。电磁流量计标准MODBUS通讯网络是总线型网络结构，支持1到99个电磁流量计组网，在网络最远的电磁流量计通常要在通讯线两端并联一个120Ω的终端电阻，标准通讯连接介质为屏蔽双绞线。MODBUS协议是主从通讯方式，每次通讯由PLC主站发起，电磁流量计作为从站响应主站命令并回传数据。电磁流量计仅采用MODBUS功能码04，用来读取读电磁流量计实时信息，寄存器地址定义为4112(0x1010)。S7-200的MODBUS通讯是使用200PLC的自由口通讯功能，向电磁流量计发送命令并接收数据。PLC读取电磁流量计瞬时流量的数据格式见表1和表2。2.3报表功能设计在工业生产中报表一直是非常重要的，它用来记录现场的工艺参数和统计数据。早期的生产报表一般采用人工记录和统计，工作量大，而且还容易出错。随着计算机和工业控制软件的发展，报表已经实现计算机自动记录统计。WinCC作为一款监控组态软件，针对需求提供了报表组态功能，可以根据客户的不同需求设计不同的表格样式，并支持在线打印。选矿厂水平衡控制系统根据现场的需求，设计了日报表和月报表，还可以自定义时间查询。日报表分小时记录各供水管道流量计的瞬时流量和累计流量，并自动统计当天的用水量。WinCC自带的历史数据查询控件不能够满足报表的要求，因此需要通过WinCCOLEDB方法连接WinCC历史数据库读取数据，并采用VBS和SQ相结的编程方式[6]。报表的形式采用Excel表格的，日报表和月报表均可以保存为Excel文件，作为数据档案保存。首先要制作Excel母本，内容包括各供水管道流量计的瞬时流量和累计流量，并定义字体大小、行列宽度、纸张类型、打印方向等。Excel母本定义好后，用WinccVBS脚本编辑Excel的表格内容，并使用Excel自带的功能统计用水量。
3结束语
山东华联矿业有限公司选矿厂水平衡控制系统于2014年4月上线，实现了选矿厂生产用水动态管理、泵站设备远程自动控制、设备状态监控、水量统计以及报表自动统计打印功能。系统运行效果显示：该系统提高了选矿厂用水效率和企业现代化管理水平，提高了企业信息化水平，使水资源得到循环利用。
参考文献
[1]董效林.企业水平衡的管理与实践[J].水利科技与经济，2012(12)：65-66
[2]梅明，胡桂周，魏阳，等.大冶铜绿山矿给排水方案的优化设计[J].武汉工程大学学报，2012，34(9)：44-53
[3]毛卫东.尾矿坝静压回水远程自控系统研究及实践[J].金属矿山，2002(10)：42-43
[4]周启昆，曹广海，庞科旺.选矿厂生产用水模糊控制系统设计[J].电气传动自动化，2011(4)：16-19
[5]李守军，马小平.基于MODBUS协议的SiemensCP340模块与多智能仪表之间通讯[J].矿山机械，2006(1)：89-91
[6]任韬，温鹏.WinCC报表在提钒半钢冶炼中的实践应用[J].自动化技术与应用，2013，32(4)：23-26
环境科技论文发表期刊推荐：《黑龙江环境通报》杂志致力于深入介绍环境监测与监察法规标准、典型环境监测与监察案例、环境监测与监察工作动态及专业技术成果等环境监测与监察领域的重点工作内容，为环境监测与监察管理人员及专业人员搭建了解国家政策、学习业务知识、交流工作经验的窗口和平台，是国内最权威的环境监察与监测领域的工作指导性刊物。报道领域：主要为环境化学、环境地学、环境毒理与风险评价、环境修复技术与原理、环境污染治理技术原理与工艺、环境经济与环境管理等。读者对象：主要包括环境科学与工程领域科研或管理机构的科学家、工程师，以及高等院校相关专业的教师、研究生。
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