酸化水玻璃配制系統(tǒng)
基于PLC的酸化水玻璃配制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，酸化水玻璃可作為石英-螢石型礦石的抑制劑，具有顯著的除雜效果。但酸化水玻璃必須按照嚴(yán)格的配比，以及一定的用量才能達(dá)到良好的除雜效果。因此設(shè)計(jì)一套基于PLC的酸化水玻璃配制系統(tǒng)，解決人工配制精度低的問(wèn)題。
1 酸化水玻璃可作為石英-螢石型礦石的抑制劑，具有顯著的除雜效果。但酸化水玻璃必須按照嚴(yán)格的配比，以及一定的用量才能達(dá)到良好的除雜效果。目前，酸化水玻璃配制傳統(tǒng)方法主要是采用人工配制的方法。濃硫酸是一種具有高腐蝕性的強(qiáng)礦物酸。在稀釋的過(guò)程中釋放大量的熱量，同時(shí)形成酸霧。存在極大的安全隱患及職業(yè)病危害因素，且勞動(dòng)強(qiáng)度極大，并且配制精度低。為了解決上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套基于PLC的酸化水玻璃配制系統(tǒng)。
2 智能酸化水玻璃配制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)包括水玻璃溶液計(jì)量裝置、濃硫酸計(jì)量裝置、水計(jì)量裝置、水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置、濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置、酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置、人機(jī)界面以及PLC控制系統(tǒng)。所有的裝置均由PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制。該裝置通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定水玻璃溶液與濃硫酸配比，水玻璃溶液與水的配比，濃硫酸與水的配比。實(shí)現(xiàn)水玻璃溶液與濃硫酸按任意配比自動(dòng)配制的功能。該裝置設(shè)計(jì)了一套誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)有效減少系統(tǒng)誤差，具有配制精度高，裝置簡(jiǎn)單、配制效率高、能耗低、智能化、適用性廣的特點(diǎn)。
2.1 水玻璃溶液計(jì)量裝置設(shè)計(jì)
因水玻璃溶液是一種粘稠的液體，無(wú)法通過(guò)流量計(jì)測(cè)量水玻璃溶液體積。本系統(tǒng)采用電子臺(tái)秤稱重的方式實(shí)現(xiàn)重量計(jì)量，使用稱重方式計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量元件與水玻璃溶液不接觸，精度高，測(cè)量出水玻璃的重量后，根據(jù)設(shè)計(jì)好的PLC程序，PLC系統(tǒng)自動(dòng)換算成體積，實(shí)現(xiàn)水玻璃溶液**計(jì)量，除電子臺(tái)秤外，水玻璃溶液計(jì)量裝置還包括：稱重桶，出入料管道及配套的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的優(yōu)點(diǎn)是快速開(kāi)停，提高水玻璃溶液測(cè)量精度。
2.2 濃硫酸計(jì)量裝置設(shè)計(jì)
因濃硫酸溶液是一種強(qiáng)腐蝕的溶液。本系統(tǒng)采用電子臺(tái)秤稱重的方式實(shí)現(xiàn)重量計(jì)量，使用稱重方式計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量元件與濃硫酸溶液不接觸，精度高，測(cè)量出濃硫酸的重量后，根據(jù)設(shè)計(jì)好的PLC程序，PLC系統(tǒng)自動(dòng)換算成體積，實(shí)現(xiàn)濃硫酸溶液**計(jì)量，除電子臺(tái)秤外，濃硫酸溶液計(jì)量裝置還包括：稱重桶，出入料管道及配套的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的優(yōu)點(diǎn)是快速開(kāi)停，提高濃硫酸測(cè)量精度。
2.3 水計(jì)量裝置設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)水體積的計(jì)量。使用電磁流量計(jì)計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，*，穩(wěn)定性好，測(cè)量精度高。除電磁流量計(jì)外，水計(jì)量裝置還包括：進(jìn)水管道及配套的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的優(yōu)點(diǎn)是快速開(kāi)停，提高水測(cè)量精度。
2.4 水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置設(shè)計(jì)
水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要包括：水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制桶，攪拌裝置。水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要是將稱量好的水玻璃溶液和一定比例的水加入到水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制桶中，同時(shí)進(jìn)行攪拌，配制成水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液。
2.5 濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置設(shè)計(jì)
濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要包括：濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶，攪拌裝置，溫度傳感器。濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要是先將計(jì)算好的水加入到濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶中，然后再將稱量好的濃硫酸溶液緩慢加入濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶，同時(shí)進(jìn)行攪拌，配制成濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液。本系統(tǒng)在濃硫酸進(jìn)入濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶的入口管道處安裝一個(gè)手動(dòng)閥，用于調(diào)整濃硫酸的流速，避免濃硫酸稀釋過(guò)程中，瞬間產(chǎn)生過(guò)大的熱量，并在濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶中安裝一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制桶中溫度超過(guò)安全設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)馬上關(guān)閉濃硫酸出料閥，保證設(shè)備和人員的安全。
2.6 酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置設(shè)計(jì)
酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要包括：酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制桶，出口調(diào)節(jié)閥，液位開(kāi)關(guān)。酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制裝置主要是將配制好的水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液和濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液加入到酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制桶中，同時(shí)進(jìn)行攪拌，配制成酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液。在酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制桶上安裝兩個(gè)高低液位開(kāi)關(guān)，在自動(dòng)連續(xù)模式下，酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液液位低于低液位開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制，酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液液位高于高液位開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液下一次配制程序。出口調(diào)節(jié)閥主要是根據(jù)選礦廠需求量來(lái)調(diào)節(jié)酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液的流速，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的給定量，達(dá)到良好的除雜效果，并且避免藥劑浪費(fèi)。
2.7 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
PLC控制系統(tǒng)是酸化水玻璃配制系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)包括：PLC控制器、PLC模擬量模塊、PLC數(shù)字量模塊、上位機(jī)觸摸屏、稱重儀表、電氣元件等。PLC控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，完成計(jì)量數(shù)據(jù)以及開(kāi)關(guān)信號(hào)采集，數(shù)據(jù)處理及計(jì)算，氣動(dòng)閥門(mén)以及攪拌電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制。
3 硬件設(shè)計(jì)和選型
基于以上對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，按照結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作方便的原則，本系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)和選型如下介紹。
3.1 可編程控制器（PLC)
德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程控制器在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、高速公路、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子（SIEMENS）公司的西門(mén)子S7-1200系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，自帶以太網(wǎng)接口，功能更強(qiáng)，可靠性更高，易于集成。
3.2 人機(jī)界面
選用威綸通的MT6100i工業(yè)觸摸屏作為系統(tǒng)人機(jī)交互界面。觸摸屏具有操作簡(jiǎn)單、便捷、人性化等顯著特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化程序較高的選礦企業(yè)均采用觸摸屏加PLC構(gòu)建自動(dòng)化操作系統(tǒng)的模式。威綸通MT6100i型觸摸屏采用外界*隔離的工作環(huán)境的設(shè)計(jì)，不怕灰塵、水汽和油污，能夠很好地適應(yīng)選廠惡劣的環(huán)境。
3.3 其他
稱重設(shè)備選用德國(guó)HBM品牌的電子臺(tái)秤及稱重儀表，該儀表具有兩路模擬量輸出信號(hào)，用于輸出實(shí)時(shí)重量。液位開(kāi)關(guān)選用音叉開(kāi)關(guān)，音叉開(kāi)關(guān)能夠測(cè)量液體以及固液混合體液位。稱量桶、配制桶及其管道選用316不銹鋼材質(zhì)，有利于防止?jié)饬蛩?，濃硫酸?biāo)準(zhǔn)液等溶液腐蝕。
4 軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)方面:PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)以及觸摸屏程序設(shè)計(jì)。
4.1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
PLC控制系統(tǒng)工作模式分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下，通過(guò)觸摸屏上面的按鈕能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)閥門(mén)或者攪拌電機(jī)等執(zhí)行元件的開(kāi)關(guān)。自動(dòng)模式下，酸化水玻璃配制系統(tǒng)按照設(shè)定好的程序，連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工干擾。
PLC程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為主程序和子程序，子程序由主程序調(diào)用。子程序包括:水玻璃溶液計(jì)量子程序，濃硫酸計(jì)量子程序，水計(jì)量子程序，水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制子程序，濃硫酸標(biāo)準(zhǔn)液配制子程序，酸化水玻璃標(biāo)準(zhǔn)液配制子程序，輸入輸出子程序，誤差補(bǔ)償子程序，報(bào)表子程序。
4.2 觸摸屏程序設(shè)計(jì)
觸摸屏程序設(shè)計(jì)包括：主界面，參數(shù)設(shè)置界面，報(bào)表界面，報(bào)警界面，手動(dòng)界面，自動(dòng)界面，使用說(shuō)明界面，歷史數(shù)據(jù)界面等。
5 結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)研制的酸化水玻璃配制系統(tǒng)。具有良好的操作界面，簡(jiǎn)單明了的特點(diǎn)。PLC控制程序采用模塊化設(shè)計(jì)，易讀易懂。本系統(tǒng)在某選廠應(yīng)用以來(lái)，生產(chǎn)安全穩(wěn)定，配制精度高，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目的。
