基于PLC的地浸采铀自动控制系统研究

摘要

传统地浸矿山的控制多采用常规仪表，以手动控制为主，依靠操作工人的经验。这种方式导致提铀的纯度不稳定，劳动生产效率低，信息较为分散，仅适用于生产规模小，工艺简单的地浸矿山[1]。如今，随着中国铀矿冶技术的不断发展，地浸矿山规模不断扩大，地浸矿山的管理与设备的控制面临严峻的考验。传统的控制方式已不能满足复杂的生产需要，为提高系统的可靠性，增加经济效益，减少能耗，降低工人的劳动强度[2]，必须采用先进的自动控制技术与设备，设计全自动控制的地浸矿山[1]。 本系统根据工艺要求设计适合地浸矿山生产过程的控制系统，采用新型智能PLC、现场总线、以太网技术，以整个地浸工艺过程为研究对象，对系统进行整体构架，按照各部分生产过程控制要求构造子系统，完成各过程自控任务，通过网络对采集的数据进行分散控制与集中管理；同时分析现有控制系统运行情况，针对地浸工艺特点改进完善自动化功能，解决过去控制系统中存在的技术难题，建设一个整体的、高水平的、具有示范意义的自动化控制系统，进一步提高生产效率和管理效率，达到减员增效的目的。 本文采用贝加莱X20PLC控制系统完成现场数据的采集和设备控制；采用组态王组态软件完成监控系统的开发。井场控制系统中采用Modbus总线实现变频器的远程控制，与传统I/O控制方式相比，该方式使建设成本降低50%以上，系统可维护性和扩展性大大提高；采用自整定PID实现抽液流量自动调节；电机保护控制有效的减少了设备损坏。整个系统采用光纤工业以太环网进行通讯，各个站点、各个系统之间都可以互相通讯，网络通讯可靠性大幅提高。该系统友好的监控画面可以直观动态的展示井场生产过程和水冶工艺流程；全面准确的历史数据归档及趋势图为生产操作提供数据分析；报表记录输出代替了人工抄表；报警功能保证了生产的安全运行。该控制系统的应用提高了劳动生产率，提升了地浸生产效率及管理水平。

目录

第一章 绪论

1.1 背景

1.2 铀水冶技术国内外研究现状分析

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 相关背景知识介绍

1.3.1 集散控制系统

1.3.2 PLC技术

1.3.3 工业以太网

1.3.4 现场总线

1.4 课题设计思路

1.5 课题来源与研究内容

第二章 地浸采铀工艺对控制系统要求

2.1 新疆某铀矿山介绍

2.2 地浸采铀介绍

2.3 控制要求

2.3.1 井场工艺流程及控制要求

2.3.2 水冶厂工艺流程及控制要求

2.4 仪器仪表选择

2.4.1 液位仪表

2.4.2 物位仪表

2.4.3 压力仪表

2.4.4 流量仪表

2.4.5 检测仪表

2.4.6 变频器

2.5 控制难点分析

本章小结

第三章 自控系统总体设计

3.1 总体功能设计

3.1.1 自控系统结构框架及组成

3.1.2 系统整体架构

3.1.3 控制系统特点

3.2 PLC选型及原理设计

3.2.1 PLC系统设计原则

3.2.2 PCC控制器介绍

3.2.3 PLC工作原理

3.2.4 PLC主机选择及系统概述

3.2.5 PLC机型选择

3.2.6 系统I/O分布及配置

3.3 软件选型

3.3.1 编程软件选择

3.3.2 组态软件选择

3.4 自控系统通讯网络设计

3.4.1 PLC和监控层通讯

3.4.2 PLC与现场设备通讯

3.4.3 PLC与上位机通讯

本章小结

第四章 PLC程序设计

4.1 程序块结构

4.2 关键技术研究

4.2.1 树脂倒运自动控制

4.2.2 抽液流量自整定PID调节

4.2.3 电机自动保护控制

4.2.4 Modbus现场总线应用研究

本章小结

第五章 监控与管理系统开发

5.1 监控系统开发

5.1.1 人机界面

5.1.2 组态软件数据处理流程

5.1.3 监控系统功能

5.1.4 画面设计

5.2 管理系统开发

5.3 监控系统存在的问题及解决方法

本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

6.2.1 无人值守

参考文献

致谢