浮选柱实验平台自动化控制的研究

论文摘要

随着我国社会的不断发展,能源问题显得越来越突出,目前已经成为世界各国普遍关心的重大问题。近年来,我国在资源利用率上取得了一定程度的提高,但与世界先进水平之间还是存在相当大的差距。为了更好地深化能源革命,提高矿物分选的精度与效率,促进矿物分选技术的研究进步,作为在矿物分选方面应用最为广泛的浮选方法,其设备自动化水平的提高将在很大程度上提高矿物分选实验的效果,从而更好地为缓解能源危机提供策略。为了给今后的浮选研究提供有效的实验保证,提高浮选实验平台的自动化水平就成了关键。本论文针对昆明理工大学机电学院的浮选实验,设计了一套满足数据采集、处理、控制等要求的浮选实验自动化控制平台,将提高浮选实验的实时监控能力,并具有自动控制调控和手动调控等功能,能够适应浮选实验环境,满足浮选实验的总体要求。本系统平台有效地完成了实时数据监控的目的,并选择了传感器、S7-200PLC等具有较高稳定性能的硬件,增强了系统总体的稳定性。在反馈控制方面,采取了PID控制算法,完成了对蠕动泵的反馈控制,较好地提高了系统的稳定性,实现对液位高度的有效控制,保持实验过程中液位的稳定。另外,在系统构造中采用了步进电机对泵的调节,有效地提高了对系统的控制精度。论文针对浮选实验的工艺特征,完成对浮选柱实验平台的自动化控制,并利用力控组态软件实现上位机友好人机系统的设计,保障了浮选实验的实时控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 矿物浮选的研究概述
• 1.1.1 我国矿产资源概况
• 1.1.2 矿物浮选技术概述
• 1.1.3 矿物浮选的国内外发展进程及趋势
• 1.2 浮选柱自动控制技术概述
• 1.2.1 浮选柱的发展与应用
• 1.2.2 浮选自动控制概述
• 1.2.3 矿物浮选自动控制的意义
• 1.3 课题背景
• 1.4 课题的主要任务以及本论文的研究内容
• 1.4.1 课题的主要任务
• 1.4.2 论文的主要研究内容与结构
• 第二章 浮选柱实验平台及其控制机理的研究
• 2.1 微泡浮选原理研究
• 2.1.1 微泡浮选过程概述
• 2.1.2 微泡的形成
• 2.1.3 微泡-矿粒作用原理
• 2.1.4 微泡的矿化原理
• 2.2 PLC控制系统概述
• 2.2.1 PLC的产生与发展进程
• 2.2.2 PLC定义与特性
• 2.2.3 PLC的结构与应用
• 2.3 浮选柱实验平台的结构和特性
• 2.4 浮选柱控制系统分析
• 2.4.1 浮选柱系统控制机理分析研究
• 2.4.2 PID控制理论概述
• 2.4.3 浮选柱PLC控制系统特点
• 2.5 浮选控制系统方案设计研究
• 2.5.1 控制系统总体设计
• 2.5.2 系统的控制需求与控制参数
• 2.5.3 各分系统的控制方案设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 浮选实验平台控制系统的硬件设计
• 3.1 系统主要硬件设计思路
• 3.2 主控制器的设计选择
• 3.3 传感器的选型
• 3.3.1 压力传感器选型
• 3.3.2 给矿流量传感器选型
• 3.3.3 空气流量传感器选型
• 3.4 泵的选型
• 3.4.1 蠕动泵选型
• 3.4.2 循环泵的选型
• 3.4.3 空气泵选型
• 3.5 本章小结
• 第四章 浮选实验平台自动控制系统的软件设计
• 4.1 PLC程序设计方法分析
• 4.2 V4.0 S7-Micro/WIN SP3简介
• 4.3 控制系统模块
• 4.4 控制系统的程序设计
• 4.5 友好人机界面的设计
• 4.5.1 组态软件简介
• 4.5.2 力控组态软件简介
• 4.5.3 基于组态的上位机监控系统设计
• 4.6 上位机与PLC的通讯设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 设计、调试与可靠性设计
• 5.1 设计与调试
• 5.1.1 相关结构设计
• 5.1.2 程序调试
• 5.1.3 上位机调试
• 5.2 系统的可靠性设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本课题设计的研究结论
• 6.2 本课题的不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文