0 引言

国内外市场对各类金属需求量的增长，大大刺激了选矿工业的发展，促进了磁选机选矿设备生产规模的扩大。但磁选机的控制一直采用传统的手动控制，运行时须要不断人为干预，才能使磁选机稳定地工作，不能充分体现磁选机的技术水平，出现故障也不能及时准确反映。该控制方式已不能适应磁选机技术的发展，必须开发自动控制系统来提高产品的性能。

1 磁选机自控系统结构

系统的核心由SIEMENS公司S7-200可编程控制器（PLC）和触摸屏组成，再加上集成模块、变送器、传感器等外围电路和设备组成控制系统，通过对系统软件的开发实现磁选机参数的检测与自动控制。

控制系统的主要结构如图 1。

2 系统工作原理

自控系统能够实现对磁选机激磁电流、温度、液位等参数全面监测与控制，其控制系统结构简单、功能齐备。下面介绍其工作原理。

2.1 激磁电流自动控制

激磁电流是磁选机工作时重要的工艺参数之一，激磁电流稳定是保证产品质量的基本条件，激磁电流检测与控制是实现磁选机自动控制最重要组成部分。

激磁电流的自动控制，采用了PID调节、扰动对策、逻辑识别、软件滤波和软启动等技术方法，使得磁选机运行过程中有较强的抗干扰能力，保证了磁选机安全可靠地工作。

在自动控制状态下，控制系统调节控制信号，控制信号触发触发单元, 再经过整流, 使磁选机线圈中的电流得以控制。对线圈的电流进行检测，检测信号经过变送器送入PLC，系统经过PID调节，使激磁电流达到给定值，并稳定。

对于外部环境产生的激磁电流干扰，如电网波动等，自控系统同样按上述方法在最短的时间内恢复激磁电流的稳定。如果某种原因引起激磁电流失调，即激磁电流长时间不能达到误差允许范围内的给定值，自控系统将发出声、光报警，同时在触摸屏上提示告警信息，供操作人员即时处理。

对于水压异常产生的扰动，控制系统启动应急处理方法，迅速将激磁电流降至0值，同时报警，保护激磁线圈，避免线圈过热烧毁。水压恢复正常时，系统自动地调节激磁电流，使其恢复至给定值。整个过程无需操作人员干预。

2.2 温度在线检测和风机控制

可控硅等元器件在正常工作过程中会发热。如不对其进行散热、降温处理，这些发热器件温升过高时容易损坏，造成磁选机无法正常工作。该系统采用模糊控制方法对风机温度进行变频控制。

温度检测由测温元件和变送器完成，可控硅工作温度信号送入PLC。系统根据检测到的温度值，经查询模糊控制规则表，使变频器以适当的频率控制风机运行，从而对发热设备进行散热降温。系统最终可使可控硅在一定的温度范围内工作。

风机开启后，可根据工作温度自动调节风量运行。为确保安全，系统还对风机状态进行监测，运行中，若风机出现故障，系统自动发出声、光报警，同时在触摸屏上提示告警信息，供操作人员即时处理。

3 系统软件设计

系统采用SIEMENS编程软件STEP 7-Micro/ WIN4.0进行系统程序开发，触摸屏采用SIMATIC ProTool/V6.0进行组态。系统程序运行可靠，画面设计简单明了、界面友好、操作方便，便于操作人员正确地进行操作。

3.1 主画面

系统的监测主画面如图 2。

主画面显示控制系统的工作状态和磁选机激磁、转环、脉动、水压和风机状态，并显示各主要工况数据，如给定电流值、实际电流值、实际电压值、实际功率值、背景场强值、实际温度值和风机转速等等。主画面最底部是进入系统各子画面的功能按钮。

3.2 几个子画面

通过点击图 2监控主画面底部的按钮进入磁选机自控系统子画面。图 3是点击“激磁”按钮后的子画面，在此画面可以输入生产要求给定电流值，并通过电流瞬时曲线观测过程电流变化。从图中可以看出，各子画面除了能够直观显示当前功能外，可以通过点击底部的按钮立刻返回主画面或者进入其它任何一个子画面，因此操作非常简单和方便。

磁选机在运行过程中，若出现故障，控制系统通过控制柜发出声光报警，同时在触摸屏上出现报警提示。所有的信息内容保存在触摸屏的“报警”画面中（如图 4，可通过点击主画面或者任一个子画面的“报警”按钮进入）。操作人员通过查看报警信息的详细内容，及时处理故障；未处理的报警信息指示始终会弹出，直到处理完毕为止。

4 结论

随着磁选机自动控制的实现，带来生产效率的提高，提高了产品质量，降低了生产人员的劳动强度。由于产品回收率的提高，使生产成本大大降低。提高综合节能效果后，可大大降低电耗。该自控系统填补了我国立环脉动高梯度磁选机自动控制的空白，大大提高了产品的技术水平，提升其市场竞争力。目前，该系统已在国内多个选矿厂得到应用^{[1, 2]}。