磨矿过程优化控制实验系统的软件平台的设计与开发

论文摘要

磨矿过程作为选矿厂整个生产流程中的一个重要环节,其主要任务是将矿石经过研磨和分级作用,使矿石颗粒由大变小,满足生产指标的要求。磨矿过程质量的好坏直接影响衡量选矿效果的金属回收率与精矿品位等生产指标。对磨矿分级过程实施有效的自动控制对于提高磨矿过程产品质量以及生产效率有着重要的实际意义。由于该过程具有多变量、强耦合、强非线性、大滞后、时变等综合复杂特性,这就使得单纯依靠基础回路控制来实现工艺指标和经济效益的目标变得很困难,必须采用一定的优化控制算法对其中的关键工艺参数,如给矿量、加水量等进行优化设定,优化控制算法的研究就显得非常必要且有实际的意义。为了降低现场调试的成本和风险并且满足重复性实验的要求,在实验室中建立工程化的磨矿过程优化控制实验系统软件平台就具有了重要的理论意义和实用价值。本人依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台建设项目,进行了磨矿过程优化控制实验系统的软件平台的设计与开发。本文的主要工作如下：(1)从磨矿过程的建模、过程控制和优化设定实验需求出发,设计了由对象子平台、过程控制子平台、优化设定子平台组成的磨矿过程优化控制实验系统软件平台的整体结构。在对象子平台中设立对象模型库,用户可以从模型库内选择具体的设备模型组成相应的工艺流程实现对磨矿分级过程的动态特性进行模拟；在过程控制子平台中实现对磨矿过程的基础回路的自动控制；优化设定子平台用来对基础回路设定值进行优化调整,以实现综合生产指标的优化控制；设计软件平台的辅助功能模块用以实现用户登录验证以及对用户信息和过程数据的动态管理。(2)借助LabVIEW软件开发工具,开发了对象子平台、过程控制子平台以及辅助功能模块。在对象子平台中,利用移位寄存器技术配合数组的索引操作实现微分方程组的循环求解；通过获取模型库内模型Ⅵ的地址引用,利用Subpanel(子面板)动态插入技术和对前面板控件“文本属性节点”的操作实现模型的动态调用和数据交换；在过程控制子平台中,利用计算机离散方法实现各种常规控制规律；采用配置文件读写技术实现报警限值的设置；在辅助功能模块中,采用与Microsoft Access数据库操作互访的方法实现对数据的存储和管理。(3)对所研发的磨矿过程优化控制实验系统软件平台进行了功能测试和仿真实验。功能测试包括添加用户、模型库模型的删除和添加；仿真实验包括一段球磨机与螺旋分级机闭路磨矿的开环特性实验、旋流浓度和泵池加水的串级控制实验。上述工作验证了所开发的软件平台的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 磨矿过程建模及仿真技术的研究现状
• 1.3 磨矿过程优化控制的研究现状
• 1.4 磨矿过程优化控制实验系统的研究现状
• 1.5 存在的问题及本文的主要工作
• 第2章 磨矿过程及优化控制简介
• 2.1 磨矿分级过程简介
• 2.2 磨矿过程的动态数学模型
• 2.3 磨矿过程中的控制目标及控制难点
• 2.3.1 控制目标
• 2.3.2 控制难点
• 2.4 磨矿过程优化控制方法
• 2.4.1 磨矿过程整体优化控制策略
• 2.4.2 回路控制方法
• 2.4.3 优化设定方法
• 2.5 小结
• 第3章 磨矿过程优化控制实验系统软件平台的设计
• 3.1 磨矿过程优化控制实验系统软件平台的总体设计
• 3.1.1 系统总体设计目标
• 3.1.2 磨矿过程优化控制实验系统软件平台的需求分析
• 3.1.3 磨矿过程优化控制实验系统软件平台的总体结构设计
• 3.2 对象子平台设计
• 3.2.1 对象子平台的功能设计
• 3.2.2 对象子平台的模块设计
• 3.2.3 对象子平台人机界面设计
• 3.3 过程控制子平台设计
• 3.3.1 过程控制子平台的功能设计
• 3.3.2 过程控制子平台的模块设计
• 3.3.3 过程控制子平台人机界面设计
• 3.4 优化设定子平台设计
• 3.4.1 优化设定子平台功能设计
• 3.4.2 优化设定子平台模块设计
• 3.5 软件平台辅助功能模块设计
• 3.6 小结
• 第4章 磨矿过程优化控制实验系统软件平台的开发
• 4.1 LabVIEW开发环境介绍
• 4.2 对象子平台的开发
• 4.2.1 对象模型库开发
• 4.2.2 模型选择与参数设置模块开发
• 4.2.3 模型运行控制模块开发
• 4.2.4 数据存取模块开发
• 4.2.5 时间延迟模块开发
• 4.2.6 趋势图显示模块开发
• 4.2.7 人机界面开发
• 4.3 过程控制子平台的开发
• 4.3.1 磨矿过程控制算法模块开发
• 4.3.2 报警模块开发
• 4.3.3 工艺流程图模块开发
• 4.3.4 数据接口模块开发
• 4.3.5 人机界面开发
• 4.4 辅助功能模块的开发
• 4.4.1 数据库操作实现
• 4.4.2 用户登录模块开发
• 4.4.3 数据管理模块开发
• 4.5 小结
• 第5章 功能测试与实验研究
• 5.1 软件平台功能测试
• 5.1.1 用户添加测试
• 5.1.2 模型添加测试
• 5.2 磨矿过程对象子平台仿真实验研究
• 5.3 磨矿过程控制子平台仿真实验研究
• 5.4 小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢