第２１卷第１期　２０１２年３月　矿　冶　ＭＩＮＩＮＧ＆ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｖｏ１．２１．ＮＯ．１　Ｍａｒｃｈ　２０１２　

文章编号：１００５—７８５４（２０１２）０１－００７３－０４　

铜选矿厂浮选过程控制系统的研究与应用　

邵之苗　高　扬　

（１．铜陵有色集团冬瓜山铜矿，安徽铜陵２４４０００；２．北京矿冶研究总院，北京１０００７０）　

摘　要：信息技术的飞速发展，引起自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础　的生产过程信息化系统。针对浮选过程的复杂性及选矿药剂对浮选指标的影响，利用浮选过程控制系　统和定量加药控制系统的以太网通讯接口，对自动控制系统的ＰＬＣ系统数据通讯和上位机组态软件进　行信息层的集成开发，实现浮选液位控制系统与定量药剂添加设备的集成，通过数据共享，协调这两个　工艺参数因素。重点介绍浮选过程自动控制系统集成方案和应用。　关键词：浮选过程；网络集成；组态；药剂量　中图分类号：ＴＤ９２８．９　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－７８５４．２０１２．０１．０２０　

ＳＴＵＤＹ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０Ｎ　０Ｆ　ＰＲ０ＣＥＳＳ　ＣＯＮＴＲＯＬ　ＳＹＳＴＥＭ　ＦＯＲ　

ＦＬＯＴＡＴＩＯＮ　ＩＮ　ＣＯＰＰＥＲ　ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＯＲ　

ＳＨＡＯ　Ｚｈｉ．ｍｉａｏ　ＧＡＯ　Ｙａｎｇ　

（１．Ｄｏｎｇｇｕａｓｈａｎ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｍｉｎｅ　ｏｆ　Ｔｏｎｇｌｉｎｇ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｏｎｇｌｉｎｇ　２４４０００，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７０，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｆａｓｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｒｉｎｇｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｙｓ－　

ｔｅｍ，ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｅｓ　ｉｎｔｏ　ｂｅｉｎｇ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　

ｔｈｅ　ｆａｃｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｏｎ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＰＬＣ　ｃｏｍｍｕ－　

ｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｏ＇ｗａｒｅ，ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ（ＰＣＳ）ｆｏｒ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｂｏｔｈ　

ｔｈｅ　ｐｕｌｐ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｄｏｓｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ａｃｃｏｒｄ－　

ａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＣＳ　ｆｏｒ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　

ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｆｌｏｔａｔｉｏｎ￣ｒｏｃｅｓｓ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｒｅａｇｅｎｔ　ｄｏｓｉｎｇ　

浮选是目前最为主要的矿物分选方法之一，广　

泛应用于金属矿物和非金属矿物分选。浮选产品技　

术指标受矿物性质、浮选药剂、浮选设备和过程操作　

参数等多方面因素影响。对浮选过程而言，除了工　

艺和装备的革新与进步外，提高生产效率、保证产品　

质量以及降低生产成本，最重要的技术手段就是采　用自动控制技术…。由于我国有色金属矿山浅部　

资源的枯竭，开采深度的不断增加。矿石品位的下　

降，导致矿山生产规模增大，工艺复杂化，设备趋向　

收稿日期：２０１１－０８一ｔＯ　作者简介：邵之苗，机动部副部长。　大型化，使得矿山生产工艺与设备及自动化趋向一　

体化，为矿山生产过程自动化创造了条件。同时，随　

着控制理论、计算机、通信、网络等技术的发展，信息　

交换的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控　

制、管理等各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至　

世界各地的市场　。　

１　选矿生产工艺　

磨矿生产过程采用两段闭路磨矿分级工艺，一　

段设备包括１台　３．２　ｍ×３．６　ｍ格子型球磨机租１　

台低堰式双螺旋分级机，二段设备包括１台　２．７　ｍ　矿　冶　

×３．２　ｍ溢流型球磨机和１台ＦＸ３５０一ＧＴ×８水力旋　

流器组，旋流器溢流矿浆进入浮选作业搅拌槽。磨　

矿分级过程设计完整的自动控制回路，包括一段球　

磨机恒定给矿、一段球磨机前比例给水和后补加水、　

旋流器组压力稳定控制，以保证磨矿产品指标。　

浮选生产设备包括３台低压鼓风机、ｌ３台　

ＫＹＦ一１６ｍ　和１２台ＫＹＦ４ｍ　充气搅拌式浮选机、４　

台搅拌槽和１台ＢＲＦＳ．ＰＬＣ自动加药机。进入浮选　

的矿浆经过加药、搅拌后，通过两次粗选、一次扫选、　

三次精选作业，产出铜精矿。　

２　浮选生产自动控制设备　

２．１浮选机液位控制系统　

提高浮选设备生产效率的最好方法之一就是应　

用过程控制技术，不需要更换选厂生产设备，就可改　

善浮选过程的稳定性，提高经济效益。浮选槽液位　

的变化直接影响精矿品位和回收率，因而，浮选槽液　

位的稳定控制是浮选过程稳定生产的关键参数　。　

ＢＦＬＣ浮选液位自动控制系统是北京矿冶研究　

总院根据浮选机的机械设计原理以及选矿工艺特点　

专门设计成套的自动控制系统，检测装置、控制器、　

执行机构的选型和设计加工制造特别适用于生产过　

程中的参数检测、操作因素调节和设备维护。ＢＦＬＣ　

可以实现对多槽浮选作业的液位自动调节，保证浮　

选流程的稳定生产，有效地控制精矿品位和回收率，　

满足工艺指标要求。　

ＢＦＬＣ包括专用矿浆液位测量装置、气动执行　

机构、就地操作盘、ＰＬＣ控制系统和上位机组成。　

ＰＬＣ控制系统和就地操作盘构成两级控制层次，提　

高系统的可靠性和可操作性。ＰＬＣ内嵌浮选机液位　

专用控制算法，并提供以太网通讯方式与上位机相　

连。　

２．２自动加药机　

ＢＲＦＳ．ＰＬＣ自动加药机是北京矿冶研究总院自　

主研发、生产的第四代加药机产品，在稳定工艺流　

程、提高生产指标、降低药剂消耗、加强管理等方面　

具有显著作用，ＰＬＣ可扩展以太网模块与ＤＣＳ系统　

连接，为实现浮选过程加药自动控制创造了条　

件　引。　

加药机系统人机界面为１４英寸彩色工业平板　

电脑，基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统平台开发的加药机监　

控画面，界面美观、易懂、便于操作。采用防腐材料　

和特殊结构的新型加药阀，具有功耗低、动作灵敏、　

运行可靠、维护方便等优点。不同口径的电磁阀配　置，既提高定量加药的精度，又扩大加药量的范围。　

３　浮选过程控制系统　

３．１　ＰＬＣ系统配置　

浮选过程控制系统ＰＬＣ部分的硬件包括西门　

子￥７－４００、Ｓ７．３００、ｓ７—２００系列ＣＰＵ各１台，分别属　

于厂级ＤＣＳ控制系统、浮选液位自动控制系统和自　

动加药机系统，３只ＣＰＵ分别扩展１只以太网通讯　

模块接入选厂ＤＣＳ系统以太网主交换机，硬件组态　

配置的网络结构如图１所示。　

Ｓｅｒｖｅｒ　Ｓ７—３ｏ０＆ＣＰ　３４３—１　

图１　系统硬件组态配置的网络结构　

Ｆｉｇ．１　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｒｄｗａｒｅ　

３．２数据通讯　

在图１网络结构中，３只ＰＬＣ分别属于不同的　

控制系统，为实现浮选过程自动控制，必须进行各系　

统之间检测参数、控制作用等数据的交换。首先建　

立各ＰＬＣ之间的通讯连接，然后定义各ＰＬＣ系统的　

数据交换缓冲区，并通过数据交换指令实现数据传　

输。　

ＢＲＦＳ—ＰＬＣ自动加药机ｓ７—２００　ＰＬＣ组态ＣＰ２４３—　

１模块，配置为客户端，建立一个ｓ７连接，主动激活　

与远程服务器ｓ７．３００　ＰＬＣ（ＢＦＬＣ液位控制系统）　

的连接，Ｓ７．３００　ＰＬＣ被动响应建立好的ｓ７连接。　

￥７－４００　ＰＬＣ通过ＭＡＣ直接地址访问ｓ７—３００　

ＰＬＣ（ＢＦＬＣ液位控制系统），读写Ｓ７—３００　ＰＬＣ存储　

区中数据。　图２定义３台ＣＰＵ之间数据交换区的变量名　

称、地址、数据格式以及读写方式。　

ＢＲＦＳ．ＰＬＣ自动加药机ＰＬＣ主程序中，ＥＴＨｘ—　

ＣＴＲＬ用于与ｓ７—３００　ＰＬＣ建立通讯，ＥＴＨｘ—ＸＦＲ通　

过客户端连接实现￥７－２００写阀能力、加药阀工作状　

态到液位控制系统Ｓ７—３００，从液位控制系统ｓ７—３００　

读取各点加药量功能。￥７－４

００直接写一段磨机给　邵之苗等：铜选矿厂浮选过程控制系统的研究与应用　

矿量、进入浮选干矿量数据到ｓ７—３００的指定地址。　

阀工作状态　阀能力　加药量　加药量参数　矿量　

磨机给矿量／入浮选干矿量　写数据　Ｓｅｒｖｅｒ　

ＤＢ２０．ＤＢＢｏ－ＤＢ２０．ＤＢＢ２９　ｌＢｙｔｅ　ＤＢ２１．ＤＢＤＯ—ＤＢ２１．ＤＢＤ９２　ｌＤｗｏｒｄ　ＤＢ２２．ＤＢＤＯ—ＤＢ２２．ＤＢＢ９２　ＩＤｗｏｒｄ　ＤＢ２３．ＤＢＤｏ＿ＤＢ２３．ＤＢＤ１０８　ＩＤｗｏｒｄ　ＤＢ３０．ＤＢＢＯ—ＤＢ３０．ＤＢＩ）４　ＩＲｅａｌ　

ＤＢ３０．ＤＢＢｏ＿ＤＢ３０．ＤＢＤ４　ｌＲｅａｌ　

图２数据交换区定义　Ｆｉｇ．２　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｄａｔａ　ｂｕｆｆｅｒ　

３．３　系统功能　

通过上述各控制系统的连接、结构改进设计，浮　

选过程控制系统集中采集磨矿分级、浮选、加药过程　

的重要检测参数，图３是浮选过程控制系统监控画　

面设计方案。　

矿石处理量　

一段磨机给矿量　ｔ，｝Ｉ　进入浮选干矿量　ｔ，ｈ　人工设定处理量　ｔ，｜ｌ　浮选过程监控画面除原有浮选液位自动控制系　

统的监控功能以外，还可实现加药过程监视、修改加　

药点单耗量参数、根据矿石处理量变化更新各点加　

药量、人工设定定量加药等功能。　

远程　自动　就地　手动　设定值２００　ｒｎｍ　设定值３００ｍｍ　液位值２００ｔｏｎｉ阀位４０％　液位值２８０　ｎｌｌｎ阀位３５％　

松油　黄药　黑药　阀编号　ｌ　２　３　６＃　７　ｌ　１１＃１２＃　阀能力　５ｏ　５（】　５０　ｓｏ　ｓ０　５０　５０　５０　５０　５０　５０　ｓ０　加药量　２０　２Ｏ　２０　２０　２Ｏ　２０　２０　２Ｏ　２Ｏ　２Ｏ　２Ｏ　２Ｏ　单耗量　５　５　５　５　５　５　５　５　５　５　５　５　阀状态工作暂停工作工作暂停工作工作工作暂停工作工作工作　远程　手动　设定值３９０Ｉｎｍ　液位值４Ｏ００ｍ／ｌｌ阀位３０％　

图３浮选过程控制系统监控画面设计方案　Ｆｉｇ．３　Ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ＳＣＡＤＡ　ｆｏｒ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　

４　系统应用　

２００９年１１月选厂投产以来，经过２个月时间　

的带矿试生产，浮选过程控制系统在２０１０年１月下　

旬投入运行，经过长时间观察，浮选过程控制系统的　

使用对于减轻工人劳动强度、稳定生产指标具有明　

显的效果。　

１）工艺技术人员参考磨矿分级过程生产指标、　

根据矿石性质修改各加药点药剂单耗量，通过准确　

地定量药液添加，降低药剂消耗。　

２）根据生产管理要求，两个粗选作业投入液位　

自动控制，岗位操作人员更加关注精选作业生产条　件检测和调整，有效地减轻工人工作强度。　

３）浮选过程控制系统可以降低磨矿分级生产　

过程波动对浮选生产的冲击，有利于稳定生产指标。　

５　结论　

浮选过程控制系统采集选矿生产过程中关键的　

过程参数和操作参数，有利于工艺技术人员分析研　

究过程参数、操作参数的相关性及其对生产指标的　

影响。在生产实践中，保证若干生产参数相对稳定　

的条件下，选择响应速度快、控制作用直观的因素作　

为调节变量，可缩短生产过程的调整时间，抑制扰　

动，提高生产稳定性。