PhD, доцент Смагулова К.К.

Карагандинский государственный технический университет,

Республика Казахстан

Разработка автоматизированной системы управления загрузкой руды в шаровые мельницы на Карагайлинской обогатительной фабрике АО «Казахмыс»

Большинство систем дозирования реагентов на обогатительных фабриках постсоветского пространства представляют собой группу дозировочных столов со шкафом управления импульсными дозаторами ПРИУ-5М. Шкаф управления выдает управляющие сигналы на открытие дозаторов, количество подачи реагента регулируется длительностью импульса. На Карагайлинской обогатительной фабрике АСУ ДР (дозирования руды) состоит из 14 секций дозирования.

Система дозирования реагентов осуществляет подачу различных химических реагентов во флотомашины для осуществления процесса флотирования медной руды. Все флотомашины делятся по секциям и этапам флотирования. Для достижения поставленной задачи было решено увеличить точность добавления реагентов на секциях, где подается ксантогинат и сернистый натрий. Данные секции являются основными этапами флотирования, и, следовательно, повышение точности дозирования должно повысить качество извлечения.

Весь процесс обогащения фабрики разделен на 8 секций, в каждую из которых осуществляется подача исходной руды.

Подача исходной руды в барабанные мельницы осуществляется тарельчатыми питателями. На подаче в каждую секцию стоят весы для отслеживания количества введённой руды в процесс.

Существующая АСУ дозирования фабрики располагается над приёмными чанами флотомашин. Система осуществляет дозирование реагентов в соответствии с заданием количества реагента литров в минуту. Данное количество рассчитывает флотатор исходя из необходимого количества грамм на тонну реагента, количества подаваемой исходной руды в процесс тонн в час и из концентрации самого реагента [1]. Данные расчеты необходимо проводить по формуле (1) каждый раз перед изменением параметров дозирования.

Представленное решение имеет массу недостатков:

1. Флотатор должен сам осуществлять расчет по формуле, что занимает много времени так как нужно рассчитывать для каждой секции и реагента;

2. После расчетов ему нужно подойти к каждому шкафу дозирования и вручную внести полученный результат;

3. Количество подаваемой руды может быть не стабильно и различно из-за различных внешних факторов, а флотатор оперирует текущими показателями переработки, что не всегда верно.

Из-за выше описанных недостатков осуществляется не точный расчет дозирования реагента и не всегда своевременный, поскольку требуются большие затраты по времени.

Проанализировав данные проблемы и недостатки текущей системы, было принято решение сделать автоматический перерасчет формулы дозирования каждые 15-20 минут в соответствии с реальными показателями введённой исходной руды в процесс. Формула (1) имеет три переменные:

1. Концентрация – параметр, который отображает качество разведенного в воде реагента, чем она выше, тем меньше требуется реагента соответственно. Данный параметр изменяется 1-2 раза в сутки во время приготовления новой партии реагента;

2. Количество реагента – берется исходя из технологии обогащения. Он редко подвержен изменению, его меняют в зависимости от типа вводимой руды и других технологических параметров;

3. Исходная руда – отображает количество введённой в процесс руды. Соответственно чем больше введено руды, тем больше нужно добавить реагента. Этот параметр изменяется очень часто по различным факторам такими, как: аварийная остановка питателя, проблемы с течкой руды и т.д.

Исходя из этих особенностей параметров для осуществления принятого решения, будут собираться данные о реальном количестве введённой руды в каждую секцию из системы сбора данных весов. Далее будет производиться перерасчет в формат тонн / час и передаваться каждому шкафу АСУ дозирования, который в соответствии с формулой (1) будет осуществлять перерасчет количества подаваемого реагента и корректировать количество подаваемого реагента каждым дозирующим клапаном ПРИУ-5М.

Текущая АСУ ТП фабрики состоит из множества систем, которые существуют по отдельности. Для создания взаимосвязи между системами дозирования и сбора данных с весов необходимо модернизировать аппаратную и программную части каждой системы. Данные от АСУ сбора весов передаются на центральный сервер, там обрабатываются и отправляются в АСУ дозирования.

Так как текущая АСУ ТП фабрики имеет ПЛК (модель центрального ПЛК Mitsubishi System Q26UDEH), осуществляющий на данный момент сбор данных только с цеха дробления и вывода их на SCADA, он и будет использоваться в качестве сервера сбора данных. Возможностей данной модели ПЛК вполне хватит для решения поставленной задачи.

В ходе поиска решения была разработана следующая структурная схема связей между системами, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема связей между системами АСУ ТП

Для осуществления данной схемы были модернизированы следующие аппаратные части:

1. Добавлен Slave модуль CC-Link (Mitsubishi FX2n-32 CCLINK) [2] в каждый ШУ (шкаф управления) системы дозирования. Данный модуль был выбран т.к. текущая реализация системы дозирования основана на базе ПЛК FX2n. Выбор протокола связи CC-link является оптимальным для данной задачи, с учетом расстояния между ШУ и центральным ПЛК и количеством slaveстанций;

2. Для центрального ПЛК SystemQ был добавлен Master модуль CC-link( Mitsubishi QJ61BT11N) [2] для осуществления передачи данных на slave станции системы дозирования. Для реализации связи между АСУ сбора данных с весов и центральным ПЛК не требуется добавления модулей, будет использоваться текущая топология связи через Industrial Ethernet.

После аппаратной модернизации, для осуществления передачи данных и перерасчета величины дозирования реагента необходимо произвести программную модернизацию каждой системы. Для этих целей были внедрены следующие программные изменения:

1. Добавлен программный код в программы ПЛК АСУ сбора данных весов и центрального ПЛК для осуществления передачи данных о количестве, вводимой в процесс руды по Industrial Ethernet [3] используя протокол TCP/IP;

2. Добавлен программный код в центральный ПЛК для осуществления перерасчета из текущих данных с весов. Исходное значение усредняется в промежутке 15 минут. Данный промежуток был выбран из соображений, что примерно за такое время введенная руда попадает в отделение флотации;

3. Добавлен программный код в программу центрального ПЛК и ПЛК АСУ каждого ШУдозирования для осуществления передачи данных по CС-link. Программа изменена так, чтобы можно было осуществлять управление как удаленно со SCADA - системы, так и локально с местной панели оператора.

4. Изменен алгоритм работы программы каждого шкафа АСУ дозирования. Теперь расчет дозирования литров в минуту автоматически рассчитывается исходя из формулы (1). Перерасчет происходит при изменении любой величины, входящей в состав формулы.

После проведенной программной и аппаратной модернизации проблема с ручным расчетом параметров дозирования решена. Теперь расчет происходит автоматически при изменении параметров дозирования. Флотатору нет необходимости постоянно контролировать процесс дозирования. Достаточно 1-2 раза в сутки произвести изменения концентрации реагента в соответствии с анализами химической лаборатории.

Помимо всех программных изменений была и доработана SCADA - система. Теперь стало доступным изменять параметры с АРМ оператора, на которомон может быстро произвести изменения концентрации и количества реагентов при необходимости. Вид системы дозирования реагентов на SCADA - системе представлен на рисунке 2. Помимо изменения основных параметров, оператор может также осуществлять и управления дозаторами: включать и выключать, выбирать режим работы и в целом просматривать и контролировать работу всей системы в целом.

Рисунок 2 – Вид окна системы дозирования на SCADA

Данная модернизация позволила упростить работу персонала с системой дозирования реагентов и открывает возможность производить более точные расчеты количества реагентов за счет актуальных данных о количестве перерабатываемой руды по каждой секции. Вдобавок вывод состояния работы каждого дозатора позволяет персоналу фабрики быстрее реагировать на различные неполадки в работе системы дозирования и устранять их.

Все изменения должны повысить качество извлечения меди, за счет более точного соблюдения технологических параметров флотирования.

Литература

1. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. –М. Недра. 2008 г. стр – 24

2. Mitsubishi Electric - Mitsubishi Electric - CC-Link System Master/Local Module User's Manual (2005).

3. Mitsubishi Electric - MELSEC-Q/L Ethernet Interface Module User's Manual (2009).