[發(fā)明專利]磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210589882.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103092072A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 代偉;柴天佑;丁進良;岳恒;秦巖;周平;盧紹文
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于兩段閉路磨礦裝置的運行控制實驗，所述的兩段閉路磨礦裝置包括一段球磨機、螺旋分級機、二段球磨機、泵池、水力旋流器、泵、電機和加水閥門；其特征在于：磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)包括運行優(yōu)化控制器、過程回路控制器和三維虛擬磨礦過程運行器，所述的三維虛擬磨礦過程運行器中包括虛擬對象運行器和三維可視化運行器，其中，

（1）運行優(yōu)化控制器：是接收粒度期望指標、優(yōu)化設(shè)定關(guān)鍵決策變量、監(jiān)控過程數(shù)據(jù)的裝置；運行優(yōu)化控制器通過使用OPC通訊技術(shù)與過程回路控制器進行通訊，獲得實時的過程數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輸入的產(chǎn)品粒度期望指標以及邊界條件信息啟動磨礦優(yōu)化控制算法，從而決策出控制回路設(shè)定值，并實時監(jiān)控控制回路設(shè)定值和實際值，通過運行優(yōu)化控制器的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面對控制回路設(shè)定值進行修正，并將修正值下載到過程回路控制器中；

（2）過程回路控制器：是利用控制回路設(shè)定值和實際值的偏差，通過過程控制算法進行閉環(huán)跟蹤控制的裝置；該裝置通過OPC通訊技術(shù)獲取運行優(yōu)化控制器的回路設(shè)定值和三維虛擬磨礦過程運行器的控制回路實際值，利用過程控制算法產(chǎn)生控制虛擬對象運行器的輸入控制量，以跟蹤運行優(yōu)化控制器計算出的回路設(shè)定值；

（3）三維虛擬磨礦過程運行器：是利用對象模型算法來模擬磨礦工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程，采用虛擬對象運行器的虛擬傳感器獲取生產(chǎn)過程中的物理量實際值，并具有三維視覺效果的裝置；虛擬對象運行器是具有模型算法封裝、工藝過程組態(tài)、模型算法運行的裝置，通過接收過程回路控制器的控制量來產(chǎn)生磨礦過程的過程數(shù)據(jù)；三維可視化運行器是利用三維建模的方式構(gòu)建三維視覺效果、動態(tài)展示磨礦過程的裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于：所述的粒度期望指標包括一段粒度期望值和二段粒度期望值；所述的關(guān)鍵決策變量為控制回路設(shè)定值，包括給礦量回路設(shè)定值、磨礦濃度回路設(shè)定值、旋給濃度回路設(shè)定值、旋給流量回路設(shè)定值、溢流濃度回路設(shè)定值；所述的過程數(shù)據(jù)包括給一段粒度實際值、二度粒度實際值、給礦量回路設(shè)定值和實際值、磨礦濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給濃度回路設(shè)定值和實際值、旋給流量回路設(shè)定值和實際值、溢流濃度回路設(shè)定值和實際值；所述的邊界條件信息包括原礦密度、原礦硬度和原礦粒度分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制量包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于：所述的對象模型算法包括一段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、螺旋分級機機理模型算法、二段磨機磨礦過程動態(tài)機理模型算法、旋流器機理模型算法、泵池模型算法、執(zhí)行機構(gòu)模型算法；所述的物理量實際值包括給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于：所述的磨礦優(yōu)化控制算法包括案例推理算法、專家規(guī)則推理算法、實時優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制算法；所述的過程控制算法包括PID算法、自適應(yīng)控制算法、解耦控制算法和模糊控制算法。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)，其特征在于：所述的過程回路控制器采用硬PLC或者軟PLC。

7.采用權(quán)利要求1所述的磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)進行實驗的方法：其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、用戶登陸進入磨礦過程運行控制實驗系統(tǒng)的運行優(yōu)化控制器中；

步驟2、采用運行優(yōu)化控制器封裝多種磨礦優(yōu)化控制算法；并利用組態(tài)化的方式選擇一種磨礦優(yōu)化控制算法；

步驟3、根據(jù)粒度期望指標，包括一段粒度期望值和二段粒度期望值，采用運行優(yōu)化控制器通過磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生給礦量回路、磨礦濃度回路、旋給濃度回路、旋給流量回路和溢流濃度回路的設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值；

步驟4、根據(jù)過程控制算法，采用過程回路控制器產(chǎn)生三維虛擬磨礦過程運行器的虛擬執(zhí)行器控制量，包括給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度；

步驟5、根據(jù)給礦量回路中的電機頻率、磨礦濃度回路中的加水閥門開度、旋給濃度回路中的加水閥門開度、旋給流量回路中的底流泵電機頻率和溢流濃度回路的加水閥門開度，采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬執(zhí)行器控制電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和底流泵電機轉(zhuǎn)動頻率；

步驟6、采用三維虛擬磨礦過程運行器內(nèi)部的虛擬對象運行器組態(tài)磨礦過程模型，并運行磨礦過程模型；

步驟7、采用虛擬對象運行器內(nèi)部的虛擬傳感器檢測磨礦過程中給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值，并發(fā)送至過程回路控制器中；

步驟8、采用過程回路控制器將一段粒度實際值和二段粒度實際值發(fā)送運行優(yōu)化控制器中，并根據(jù)磨礦優(yōu)化控制算法產(chǎn)生的一段粒度預(yù)報值、二段粒度預(yù)報值和一段粒度期望值、二段粒度期望值形成新的控制回路設(shè)定值，即給礦量設(shè)定值、磨礦濃度設(shè)定值、旋給濃度設(shè)定值、旋給流量設(shè)定值和溢流濃度設(shè)定值；

步驟9、過程回路控制器根據(jù)新的回路設(shè)定值與實際值的偏差，包括給礦量偏差、磨礦濃度偏差、旋給流量偏差、旋給濃度偏差和溢流濃度偏差產(chǎn)生新的虛擬執(zhí)行器的控制量，實現(xiàn)控制給礦量電機的給礦速度、一段磨機加水閥門加水流量、泵池補水閥門加水流量、二段磨機加水閥門加水流量和旋流器給入礦漿流量；

步驟10、若給礦量實際值、磨礦濃度實際值、旋給流量實際值、旋給濃度實際值和溢流濃度實際值、一段粒度實際值和二段粒度實際值不能有效的跟蹤設(shè)定值，超出用戶的實驗期望誤差，則根據(jù)上述實際值與設(shè)定值的跟蹤效果調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)化控制算法參數(shù)，使其滿足用戶要求，或者返回步驟2；若滿足用戶的實驗期望誤差，則投入生產(chǎn)。