1工艺过程简介及控制方案
矿石破碎是采矿业中的一项关键工序，破碎任务由矿石破碎机完成。矿石破碎机属重大主体设备，功率大、电压高，其工作状况直接影响破碎装置的使用寿命，并影响到产品质量。所以，在其工作过程中应控制其负荷，以防过载。
上海梅山集团铁矿选矿厂中碎及细碎车间各有4台圆锥矿石破碎机，功率280kW，电压6000V，分别担任着整个选矿厂矿石中度破碎和精细破碎任务。破碎机的进矿分别由一台给料皮带机拖动。以前，为使破碎机工作在额定负荷下，由人工观察破碎机的工作电流，根据电流的大小来调节给料排矿口。
具体地说，若破碎机的工作电流增加，则调小排矿口，以减少进矿量，使破碎机的工作电流降低。但这种调节主观性强，并且往往由于人为疏忽等原因，调节不及时，效果不很明显。
现采用计算机来替代手动控制，控制方案如下：给料皮带机由一台变频器控制，由计算机检测破碎机的工作电流，若破碎机的工作电流增加，则通过控制算法，降低给料皮带机变频器的输出频率，从而降低了给料皮带机的转速，进而减少进矿量。相反，则增加给料皮带机的转速，使破碎机工作在满负荷下，以保证产量。变频器（）采用富士FRENIC5000G11S变频器。破碎机电流调节工艺示意图如1所示。
2具有多个可调整因子的模糊控制算法矿石破碎过程属分布参数较大的惯性滞后系统，目前还难以找到描述这种过程的精确数学模型，用常规PID控制有一定难度。但在长期的人工监测和控制情况下，已积累了一定的操作经验，并记录有大量的测控数据、生产报表和历史曲线等。在对梅山铁矿选矿厂破碎机的相关数据分析研究后，我们决定采用模糊控制算法，以期得到用户要求的控制效果。
21具有多个可调整因子的模糊控制器为提高系统性能，采用二维模糊控制器，即双输入（偏差e、偏差变化率e）单输出控制结构。经过对相关数据和经验的总结，得到如下模糊控制规则，如1所示。
一般情况下，控制规则可用数学表达式描述u=其中符号表示取整运算。
一般地说，误差和误差变化在不同的控制阶段对控制器有不同的影响。比如，在阶跃响应的初始阶段，系统误差较大，误差是主要矛盾，因此应加大误差的权重。在中期阶段，系统的误差减小，系统的上升速度很快，因此为减小系统的超调，应突出误差变化的作用。当系统的响应接近于期望值时，由于此时误差和误差变化都比较小，两者可以取大致相同的权系数。
根据这个思想，在上式中引入可调整因子：u= 本系统中，误差的论域取为{-3，-2，-1，0，1，2，3}，设计时将整个响应过程分为4个阶段，在不同的阶段采用不同的，并与常规模糊控制器相比，响应曲线如2所示。 图中，曲线1为常规模糊控制响应曲线；曲线2为具有多个可调整因子的模糊控制响应曲线。 其中：e=0时，=04；e=-1或1时，=05；e=-2或2时，=065；e=-3或3时，=075；可见，采用具有多个可调整因子的模糊控制器比常规的模糊控制器无论在上升时间和超调等方面都有了很大提高。 3系统硬件设计 梅山铁矿选矿厂细碎车间中，共有4台破碎机。 为实现分散控制，采用4个小型OMRON可编程控制器CPMIA（80点）分别控制4台细碎机的运行。 由于CPMIA处理模拟量的功能有限，采用C200HGPLC外扩模数转换模块AD003（8通道/块）和数模转换模块DA004（8通道/块）实现有关模拟量（电流，电压，流量，温度等）的采集以及给料皮带机变频器的变频输出控制。 每个CPM1APLC通过通信协议宏（PMCR）与C200HGPLC进行串行通信。C200HG通过Controllerlink网络与其它系统相连。细碎车间系统硬件连接1. 在调试中，现场扰动问题相当突出。主要存在如下干扰问题，我们有针对性地采取了相应抗扰措施： （1）破碎机功率大、电压高，电磁干扰相当强。 破碎机工作时，干扰对模拟量的影响明显增大。模数转换模块的未用端子应用短线将正负端短接，这一点应特别注意，否则干扰会从该未用端子进入PLCAD转换模块的内部电路，从而导致其它AD转换通道无法正常工作。 （2）为了有效地消除模拟量的波动和瞬间干扰，可在模数转换模块的设置中加入滑动平均滤波，再将转换结果送PLC处理。在软件设计中，也应采取滤波措施。本设计中，采用了饱和限幅和多点滑动平均滤波两种方式。 （3）在初期的变频控制中，曾发生热继电器异常跳动现象，从而导致给料皮带机无法正常工作。经分析认为，这是由于变频器和电机之间配线较长（约50m），由于线间分布电容产生较大的高频电流，从而引起误动作，后在变频器输出端接入输出侧滤波器使问题得以解决。 4运行效果 本方案排除以往靠人工观察和经验进行操作，实现破碎机的最优化运行，降低了主体设备的损坏率，延长其使用寿命和维护周期。以前，有时为了追求产量，人为加大给料量，从而造成了破碎机的人为损坏。一般每年每台破碎机要更换1到2个破碎壁，细碎及中碎车间共有8台矿石破碎机，按每支破碎壁20万元计算，每年仅此一项可节省备件消耗可达200万元。 同时本方案采用了实时负荷控制，提高了设备的利用率，减少了设备的空转率，实现节能3%5%. 系统经调试和试运行后，正式投运至今，运行表明：该电流模糊控制系统稳定性好，抗扰能力强；具有较强的鲁棒性；主机电流稳定，完全达到了用户需求，经济效益十分显著。
