[发明专利]一种双网环境下浮选工业过程运行控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业控制领域，具体涉及一种双网环境下浮选工业过程运行控制系统及方法。

背景技术

浮选是根据矿物表面物理化学性质的差异，将浮选矿浆分离成品位合格的精矿和尾矿，实现有效分选的过程。浮选过程生产环境恶劣、工艺复杂，检测仪表和控制装置的局限性等因素导致浮选过程自动控制水平不高，实际浮选过程都是现场岗位工人手动操作进行生产。传统的运行控制只能采用人工设定设备层回路设定值的控制方式，即运行层开环，但是由于人工控制不能及时准确地随工况调整设定值，难以将工艺指标控制在目标值范围内，甚至会造成工况故障。与此同时，在大型过程工业生产中，通常采用多层级多时间尺度的控制架构。底层设备层通常采用设备网进行通信，而在与优化层等不同层级间通信时，大量工业数据传输均依靠工业以太网。由于以太网是基于冲突检测/避免的，其本质是不确定的，这种不同层级间的不可靠通信传输可能造成对系统经济指标跟踪性能的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双网环境下浮选工业过程运行控制系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种双网环境下浮选工业过程运行控制系统，包括PLC系统、运行优化控制计算机与DCS监控计算机；

PLC系统布置在浮选工业现场，用于设定精矿品位目标值与尾矿品位目标值，实时获取浮选机中的泥浆高度、泥浆质量、泡沫质量、给矿矿浆流量和尾矿流量，并采用OPC通讯方式通过工业以太网传输至运行优化控制计算机和DCS监控计算机，根据精矿品位目标值的优化值和尾矿品位目标值的优化值控制浮选工业过程运行；

运行优化控制计算机用于设定双网环境下浮选工业过程的矿物收益、矿物消耗、目标经济指标，根据设定的双网环境下浮选工业过程的矿物收益、矿物消耗、目标经济指标以及获取到的浮选机中的泥浆高度、泥浆质量、泡沫质量、给矿矿浆流量、尾矿流量、矿浆的精矿品位目标值和矿浆的尾矿品位目标值，对精矿品位目标值与尾矿品位目标值进行静态优化，针对工业以太网存在噪声与丢包对精矿品位目标值与尾矿品位目标值进行动态优化，并将精矿品位目标值的动态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的动态补偿量下发至PLC系统；

DCS监控计算机用于以曲线图形式显示当前浮选工业过程的经济指标、精矿品位、尾矿品位，同时在线显示泥浆液位，泥浆质量，泡沫质量，给矿矿浆流量，尾矿流量，并且对以太网传输过程中的丢包报警与显示噪声值。

采用所述的双网环境下浮选工业过程运行控制系统进行双网环境下浮选工业过程运行的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在运行优化控制计算机中设定双网环境下浮选工业过程的矿物收益、矿物消耗、目标经济指标，并在浮选工业现场的PLC系统中设定精矿品位目标值与尾矿品位目标值；

步骤2：PLC系统实时获取浮选机中的泥浆高度、泥浆质量、泡沫质量、给矿矿浆流量和尾矿流量；

步骤3：PLC系统将浮选机中的泥浆高度、泥浆质量、泡沫质量、给矿矿浆流量、尾矿流量、矿浆的精矿品位目标值、矿浆的尾矿品位目标值，采用OPC通讯方式通过工业以太网传输至运行优化控制计算机和DCS监控计算机；

步骤4：运行优化控制计算机根据设定的双网环境下浮选工业过程的矿物收益、矿物消耗、目标经济指标以及获取到的浮选机中的泥浆高度、泥浆质量、泡沫质量、给矿矿浆流量、尾矿流量、矿浆的精矿品位目标值和矿浆的尾矿品位目标值，对精矿品位目标值与尾矿品位目标值进行静态优化：以设定的精矿品位目标值与精矿品位目标值优化值之间差值最小化和设定的尾矿品位目标值与尾矿品位目标值优化值之间差值最小化为优化目标，计算精矿品位目标值的静态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的静态补偿量以满足目标经济指标，并将精矿品位目标值的静态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的静态补偿量下发至PLC系统；

步骤5：PLC系统根据精矿品位目标值的静态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的静态补偿量对浮选工业过程进行PI控制：以给矿矿浆流量、泥浆高度为控制输入量，以矿浆的精矿品位与矿浆的尾矿品位为控制输出量；

步骤6：当PLC系统控制周期达到25个周期时，运行优化控制计算机针对工业以太网存在噪声与丢包，对精矿品位目标值与尾矿品位目标值进行动态优化：以精矿品位目标值的静态补偿量与精矿品位目标值优化值之间差值最小化和尾矿品位目标值的静态补偿量与尾矿品位目标值优化值之间差值最小化为优化目标，计算精矿品位目标值的动态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的动态补偿量以满足目标经济指标，并将精矿品位目标值的动态补偿量与矿浆的尾矿品位目标值的动态补偿量下发至PLC系统；