自动化控制系统在膏体充填配料中的应用

茶强华

（云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业公司，云南 会泽 654211）

1 膏体充填配料工艺及控制要求

工艺概述。膏体充填工艺技术由备料系统、配料系统、搅拌系统、输送系统等部分组成，其中膏体配料系统在整个工艺系统中最为关键，膏体充填物料包括尾砂浆、骨料、水泥三种物料。

膏体充填配料系统包括尾砂浆供给、水泥螺旋机送料、骨料给料机给料三个环节组成，尾砂浆供给通过自动执行程序打开气动阀供给搅拌槽。

水泥、骨料由螺旋输送机和给料机供给搅拌槽，供给的量与尾砂浆流量及浓度相关。

2 膏体配料控制要求

膏体充填的配料系统的配料参数将决定配制出的膏体性能。膏体性能决定了膏体输送的稳定性和采场内膏体的强度及凝固时间。在实际生产过程中，膏体配料工艺对电气控制技术提出了较高的要求。

不仅要求实现动态监控，还要求配料达到较高精度执行工艺配比的同时保证整个系统的稳定。人工配料将造成配料的精度低，不合格的膏体既浪费成本又满足不了实际生产需求，甚至会造成堵管、采场内膏体不凝固以及膏体强度达不到要求等问题，给采场生产带来严重的安全隐患。为达到在膏体配料过程中的高精度执行工艺配比、高质量的工艺技术要求，只有使用自动化控制系统对整个配料环节进行动态监控及监测，才能提高膏体配料的精度和配料过程实现动态监控且整个系统稳定。

3 膏体配料控制系统

3.1 控制中心结构

膏体配料自动化控制系统采用工控机、PLC、变频器联合控制方式。工作站考虑到系统的稳定性采用2台工控机、一套PLC主站和一套PLC子站、现场控制变频器组成控制中心，高新传感器元件作为在线监控、检测系统，采用先进的通讯技术把控制器进行数据交换。

通过应用现代工业的多项高新控制技术，实现对膏体配料的自动化控制。

3.2 控制系统的构成

结合膏体配料工艺要求，整个控制系统主要由PLC、工控机、抽屉柜、变频器、现场控制箱等组成。工控机采用现代化计算机作为人机操作界面发挥监控、数据记录、过程控制等功能。

应用组态系统对配料自动化控制系统PLC发出指令进行处理，在工控机上显示工艺流程流量、重量等参数信息。可以用数据库记录生产过程中的各种动态信息和配料数据的累计量。

可以修改工艺技术等参数下传给PLC。PLC主站和子站对整个配料工艺进控制和管理。基于PLC具有的功能，选用西门子S7系列为主站PLC，是整个控制系统的核心，控制整个膏体配料系统，西门子S7系列为子站，执行和反馈主站信息且直接控制现场设备。变频器采用ABB-ACS800系列，对整个供料系统电机转速调整及运行参数检测及监控。抽屉柜提供整个系统稳定供电。现场控制箱提供设备可以现场远程控制切换操作。

3.3 控制系统功能实现

通过建立膏体充填自动控制系统，膏体配料主要实现了以下功能。

（1）工艺流程能在计算机屏幕上动态显示。

（2）用户只需在上位机上输入膏体配比及尾砂流量设定值。在工控机上点击按钮，整体配料自动化控制系统就会自动运行进行全自动配料。

（3）根据底流尾砂浆流量及浓度控制水泥螺旋输送机和骨料给料机的转速，及时自动调整物料的量，确保物料按工艺配比进行配料及达到膏体性能要求。

（4）根据水泥流量称和骨料电子秤的值，及时调整水泥螺旋输送机和骨料给料机的转速来修正物料添加量。

4 硬件安装及调试

硬件安装遵守西门子安装基本规则，步骤为：组态、安装、布线、组网、编址、调试。

膏体配料自动化控制系统程序用Step7-5.4进行编写，调试严格遵守西门子S7系统调试规则进行。变频器参数按最优参数调试。现场仪器仪表参数标定严格按调试值执行，在线监测值控制在产品误差允许范围内。通过对整套系统程序及参数进行最优调试，系统得到稳定运行并投入到实际生产中。

5 系统使用及维护

在生产实际应用过程中，为使整套系统稳定且配料高精度，适时对整套系统数据进行检测分析，对存在的问题及时处理。

定期对工控机数据进行备份及PLC程序进行优化。适时对现场在线监测仪器仪表、变频器参数进行标定及电子秤、流量秤进行检测校准。让膏体配料自动化控制系统保持最优状态应用于实际生产中。

6 应用效果

膏体配料自动化控制系统于2006年在某矿山投入运行，应用效果较好，实现了自动配制膏体，配制出高质量的膏体，保证了膏体性能，提高了充填效率，同时节约了充填成本。

膏体物料水泥、骨料的添加量根据尾砂浆的浓度、流量由编制好的PLC程序及变频器调速技术及时自动调整，确保了高精度执行工艺配比。

7 结语

实践证明,该系统功能完善、性能可靠、维修方便,使膏体配料全过程实现自动控制，在同行业中具有先进性。在充填过程中能配制出合格的膏体，提高膏体性能具有重要作用。

采场内膏体可以在短时间内凝固，凝固的膏体强度可以达到预期的效果，采场安全系数得到了明显提高。