国产陶瓷过滤机智能控制系统的设计及应用

    王开厦

    摘 要：本文介绍了陶瓷过滤机的工作原理及特点，并且针对其传统控制系统存在的不足，论述了实现国产HTG系列陶瓷过滤机智能控制方案。实践证明该方案实用新颖、效果显著，受到了用户的好评。

    关键词：陶瓷过滤机；智能控制；PLC；设计及应用

    1 引言

    陶瓷过滤机是新一代高效节能的液固分离设备，目前已广泛应用于国内外铁精矿、铜精矿、铅精矿、铝精矿、镍精矿、金精矿、磷精矿及混精矿等行业，它是目前国际上公认的细粒级矿物过滤最新型的高效率、低能耗液固分离选矿设备，具有产量大、效率高、滤饼水份低及节能环保效果明显等优点，以其显著的社会经济效益现已彻底取代传统的园盘真空过滤机。

    随着地球矿产资源的大量开采，地表矿物不断枯竭，品位逐渐降低，矿石性质越来越复杂，难选矿物使选矿工艺变得更加复杂，流程也越来越长。而陶瓷过滤机作为选矿厂的主要设备，对其性能及使用要求也在日益提高，尤其是对陶瓷过滤机的控制系统要求趋向网络化、智能化，已经提出了工厂无人化的设想和要求。衡量陶瓷过滤机的主要技经指标是产品的产能、含水量及回收率等，然而在实际生产中，由于影响陶瓷过滤机过滤性能的因素比较复杂，仍存在着种种问题。以往常规的控制系统操作陶瓷过滤机已远远不能满足当前选矿厂对选矿设备的要求。因此，实现陶瓷过滤机自控系统的创新设计意义重大。

    针对上述问题，目前的HTG系列陶瓷过滤机自控系统经过技术人员多年来坚持不懈的探索、尝试、创新和改进，成为集计算机技术、智能技术和通讯技术等高新技术于一体的控制系统。目前，陶瓷过滤机主要需要创新与改进的地方分别是：（1） 具有微孔陶瓷过滤板保护装置；（2） 具有模糊控制超声波清洗功能的陶瓷过滤机；（3） 具有反冲洗压力自动调节功能的陶瓷真空过滤机；（4） 专用超声清洗机智能识别装置；（5） 智能定时保护装置；（6） 陶瓷过滤机专家智能控制系统。而HTG系列陶瓷过滤机是集微孔陶瓷过滤板、超声清洗技术、智能控制等十多项核心专利和多项创新科技成果为一体的高新技术设备。因此，它在高产优质、减人增效、节能降耗等方面较传统控制的陶瓷过滤机性能有显著的提高，具有很强的市场竞争力。

    2 陶瓷过滤机工艺流程及特点

    HTG系列陶瓷过滤机主要由转子系统（主轴、分配头、微孔过滤板等）、搅拌系统、给排矿系统、真空系统、滤液排放系统、刮料组件系统、反冲洗系统、联合清洗系统（超声波清洗、化学清洗）、自控系统、矿浆槽及机架等几大部分组成。槽体采用耐腐蚀不锈钢，起装载矿浆的作用；搅拌器在槽体内搅拌混合矿物料，避免矿物料的快速沉降；陶瓷过滤板安装在主轴（转子）上，主轴在可无级变速的减速机由变频电动机带动下旋转。陶瓷过滤机的工艺流程包括四个区域：滤饼形成（真空区）、滤饼干燥（干燥区）、滤饼刮除（卸料区）、清洗（反冲洗区）。陶瓷过滤机结构示意图如图1所示。

    陶瓷过滤机采用亲水的微孔氧化铝陶瓷过滤板作为过滤介质，过滤层布满了许多微米级孔径的微孔，过滤开始首先在真空区时，浸没在矿浆料槽中的过滤板在被抽真空力的作用下，微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，使微孔中始终保持充液状态，只有水能够通过过滤板，而空气不能通过，真空度能保持在-0.095MPa以上，故能耗极低，而且滤饼含水量少。逐步抽取矿浆中的水份形成干燥的滤饼，在滤板表面形成一层颗粒堆积层，陶瓷板继续旋转，在干燥区滤饼进一步干燥，进入卸料区时被刮下，刮下的滤饼由皮带机输送到仓库。之后陶瓷过滤板进入反冲洗区，反冲液通过分配头进入陶瓷过滤板，反方向冲洗堵塞在过滤板微孔中的颗粒，而抽取矿浆中的滤液通过分配头进入真空桶连续排出，完成液固分离，至此完成一个过滤工艺流程周期。

    3 智能控制系统硬件结构

    3.1 智能控制系统主要硬件组成

    陶瓷过滤机控制系统硬件主要由PLC、触摸屏、变频器、电磁气动阀、传感器及电器元件组成，采用PLC和触摸屏全自控。主要设备有：主轴（变频）、搅拌（变频）、超声波清洗机、过滤泵、真空泵、酸计量泵、配酸泵、润滑泵、恒压反冲泵、电磁气动阀有、加水阀、循环水阀、排水阀、吸水阀、真空阀、酸计量泵出口阀、吹堵阀、进料阀、出料阀、气反冲阀、放水阀、真空泵冷却水阀等等。陶瓷过滤机控制系统硬件框图如图2所示。

    3.2 PLC

    （1） 硬件配置

    PLC是整个控制系统的核心，PLC选用美国罗克韦尔AB公司CompactLogix系列控制器1769-L32E（电池1769-BA），一个数字量输入模块1769-IQ16（16输入）、二个数字量输出模块1769-OB16（16输出）、二个模拟量输入模块1769-IF8（8输入）、一个模拟量输出模块1769-OF8C（8输出）。1769-L32E模块提供一个集成的EtherNet/IP端口，它由RS Linx软件在AB应用软件间建立以太网通信连接。1769-L32E模块支持6个可组态任务，支持梯形图、功能块、结构化文本和顺序功能图四种编程语言。

    在陶瓷过滤机的生产工艺中涉及许多时滞、时变、非线性等复杂对象，而采用常规控制算法不能获得满意的控制效果。智能控制策略，如：模糊控制、专家控制、神经网络、遗传算法等在控制工程领域已经得到了广泛的应用。将不同的控制算法适当地相互结合并且取长补短，发挥整体优势，应用于陶瓷过滤机控制系统，获得了单一控制算法无法具备的控制效果。将陶瓷过滤机控制系统作为研究对象，根据能量平衡，分析了该对象的阶跃响应特点。以实验数据为基础，利用阶跃响应曲线法辨识出系统的数学模型。选用美国罗克韦尔AB公司的CompactLogix1769-L32E系列PLC作为控制器，将先进控制算法嵌入到PLC的常规控制系统，在应用Matlab进行智能算法仿真的基础上，采用结构化编程方法，利用RSLogix5000梯形图语言编制了专家控制过滤及模糊控制清洗算法，实现了PLC控制器对陶瓷过滤机控制系统的智能控制。

    （2） 软件编程

    HTG系列陶瓷过滤机的CompactLogix控制器使用RS Logix5000软件编程，RS Logix5000软件是一个包含编程、网络组态、诊断、在线监控等功能的集成系统开发平台。各程序编写分为五个阶段：创建项目、组态硬件、通信设置、编制程序和程序下载。

    3.3 触摸屏（人机界面）

    触摸屏选用西门子12英寸TP277触摸屏，编程组态软件选用西门子WinCC flexible2008标准版组态软件。根据陶瓷过滤机的工艺特点及要求，对触摸屏画面需设计组态，并分配对应的PLC功能定义号，组态各工艺流程动态图、状态显示、生产数据统计、故障报警、操作记录、操作说明书及紧急求助等监控界面，画面之间采用翻屏形式进行选择切换。

    3.4 变频器、测量传感器、低压电器元件

    主轴和搅拌的转速需要调节，因此都采用了变频器的调速控制。传感器将由测量的矿槽料位、滤桶液位、酸桶液位、矿浆pH 值、真空压力、反冲压力、矿浆温度、矿浆浓度、滤板视觉、清洗剂等传感器的模拟量信号（电流DC4～20mA）以及主轴、搅拌变频器输出的转速信号（电压DC0～10V）送至PLC的模拟量输入模块。在电控柜内安装PLC、变频器、断路器、交流接触器、热继电器、滤波器、端子排及直流电源等低压电器。柜面板上设有触摸屏、暂停、急停按钮、维修开关和报警灯。

    4 控制系统应用程序（PLC程序和触摸屏画面程序）

    4.1 PLC程序设计

    根据陶瓷过滤机特点及要求，其操作方式有三种：就地自控、就地手控、远程控制。其主要工艺流程为首先进行优化设计；然后确定放料、过滤、清洗、配酸、手动操作；最后再设计顺序控制、联锁控制、过程控制等程序。编程前先对各功能程序段的地址进行规划，将它细分为不同的执行模块（子程序），系统需要16个数字量输入点、30个数字量输出点、12路模拟量输入点、7个模拟量输出点，并增加部分的备用量。开机时，进浆阀门由料位计检测监控，PLC根据检测结果控制槽体内矿浆料位的高低，而真空桶滤液面高度由液位计检测，至高位时系统打开滤液泵出口阀门，快速排水。当陶瓷过滤机过滤运行8 h后，多孔陶瓷过滤板逐渐被堵塞，就必须对陶瓷过滤板进行清洗再生，可采用超声清洗和化学介质联合清洗（加硝酸或草酸）的方法，以保持陶瓷过滤机的高效运行。PLC的主要I/O地址分配如表1所示。

    PLC的程序包括一个主程序和十二个子程序，其具体介绍如下。

    4.1.1专家控制过滤运行子程序

    产能和水份是陶瓷过滤机生产的主要关键指标，长期以来人们采用传统的控制方法操作陶瓷过滤机，是由于陶瓷过滤机的生产工艺中涉及非线性、多耦合参数、复杂的任务要求等问题，难以建立精确数学模型，采用PID反馈控制效果不是很理想。生产一直依赖工人的经验操作，大多数靠手动调节，常规控制采用的是固定程序，这种传统控制效果很不理想，质量得不到保证，操作工劳动强度大。在经过大量的前期实验分析总结的基础上，最新型的HTG系列陶瓷过滤机采用的是智能控制系统。智能控制的几个重要分支为专家控制、模糊控制、神经网络控制和遗传算法。

    （1） 专家控制的内容

    专家控制系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的详细专业知识与丰富的经验，进行推理与判断的程序系统。一是PLC自学习及记忆经验丰富的优秀操作工经现场实调建立的最佳工作参数；二是在变更工况时，以已有参数为基础，模仿有经验的优秀操作工的操作步骤，采用专家控制方式实现新工况主要参数的自动设定过程。

    （2） 影响陶瓷过滤机产能和水份的工艺因素

    影响陶瓷过滤机产能和水份的工艺因素主要有矿槽内的温度、浓度、pH 值、料位高度、真空度、刮刀间隙、陶瓷过滤板、主轴和搅拌转速。

    1） 温度

    通常矿槽内温度越高越能降低滤饼水份，并能提高产量，但升高温度会增加成本。

    2） 浓度

    一般细微颗粒精矿的浓度越高，处理量也升高，可通过调整溢流量适当提高精矿度，从而提高产能，但浓度过高对搅拌有影响，因此，浓度也只能控制在一合适的范围内。

    3） pH 值

    泥浆pH 值可提高陶瓷过滤机产能。因pH 值影响颗粒的电位，从而影响矿浆的流动性。

    4） 料位高度

    由于槽体的料位增高，陶瓷过滤板在真空区内的吸浆时间增长，吸浆厚度也增大，因此，产能增加。但干燥时间相对缩短，精矿水份也会适当增大。必须选择最佳料位，兼顾产能和精矿水份两者的指标，以其平衡达到最佳状态。

    5） 真空度

    一般真空度越高，产能也相应提高，滤饼水份也相对减少。HTG系列陶瓷过滤机都配套二级真空系统来尽量提高真空度。因此，滤饼水份也比较低。另外，可选循环滤液泵脱水方式来协助提高陶瓷过滤机的真空度。

    6） 刮刀间隙

    刮刀与陶瓷过滤板间隙越小，单位时间内刮下的滤饼就越多，产能也就越高。

    7） 陶瓷过滤板

    要求物料粒径及分布与陶瓷过滤板微孔相匹配。虽然过滤板孔径越大易吸浆，但会引起过滤板堵塞；选择相同过滤板孔径透水率高的过滤板，透水率高吸浆性能就越好。

    8） 主轴转速

    主轴转速变慢，在真空区滤饼形成的时间就增长，产能逐渐增大，但主轴转速变慢达某一值时，产能又会逐渐下降。因此，陶瓷过滤机的产能在某一范围内能达到最大值。

    9） 搅拌转速

    对一般粘性、不易沉降、粒径较细矿料浆，一般可降低搅拌转速；对一般砂性、容易沉降、粒径较粗料浆，一般应提高搅拌转速。

    对于温度、浓度、pH 值、料位高度、真空度、刮刀间隙、陶瓷过滤板、主轴和搅拌转速等参数，优秀操作工能将其控制在一合适的范围内，并针对各种矿料固有性质摸索出最佳工艺参数值。因此，陶瓷过滤机安装有各类传感器用来采集温度、浓度、pH 值、料位、真空度、主轴和搅拌转速等相关信息分别送入PLC。

    （3） 专家控制器的控制功能

    a.自动学习数据库存储由优秀操作工手动操作产生的系统正常运行时的数据；

    b.专家系统数据库存储专家系统工作所需实时数据及从生产历史数据中选取出来的与产品规格相关的参数修订系数；

    c.规则库包含正常工作规则和故障处理规则。专家系统在推理机的协调下工作，产生的控制输出通过结果数据库与执行机构建立联系。

    （4） 手动运行参数的自学习过程

    针对陶瓷过滤机生产时的不同工况，通过记录优秀操作工手动调试获得的运行数据，建立许多组数据构成的自学习数据库，数据库周期记录过滤机生产时的浓度、温度、pH 值、料位高度、真空度、陶瓷过滤板、主轴和搅拌转速等实时数据，并从这些数据中提取该工况条件下的控制设定值。本系统采用整库数据叠代筛选法，对一定组数的实时数据，统计符合要求的数据占整个数据量的百分比，并将百分比最高时的整库数据取算术平均值作为最佳数据。

    （5） 软件编程及应用效果

    针对陶瓷过滤机的工艺特点及要求，将专家系统的理论、经验、技术和优秀操作工的典型经验相结合，将先进的专家智能控制算法引入到陶瓷过滤机控制系统中，设计了一套经济实用的模拟专家解决陶瓷过滤机控制领域问题的专家指导子程序（梯形图）。在线、实时直接控制陶瓷过滤机，并进行效果验证。实际应用表明，产能和水份两个主要技经指标比较理想，产能明显提高，水份下降，两个指标比较稳定，减轻了操作工劳动强度，彻底改变陶瓷过滤机传统控制的落后面貌。

    4.1.2模糊控制清洗运行子程序

    （1） 传统清洗现状

    陶瓷过滤机的核心技术是陶瓷过滤板，过滤板在正常使用8 h左右后就必须进行清洗再生。其清洗再生至关重要，它的清洗效果好坏直接影响到陶瓷过滤机的产能和脱水性能等关键指标。传统的PLC控制的陶瓷过滤机采用的是常规操作的联合清洗，联合清洗即是超声清洗和化学介质清洗（加硝酸或草酸），是用量化的固定程序，清洗程序一经设定，便不能更改。清洗程序不能根据过滤机清洗工况变化而作快速相应的调整，清洗效果不理想，清洗质量不能保证。

    针对传统陶瓷过滤机存在的问题，由于PID控制器的参数整定烦琐且控制效果也不理想，在过滤机控制中又因存在很多非线性或时变不确定的因素。而模糊控制不需要掌握控制对象的精确数学模型，是根据控制规则决定控制量的大小，这种控制方法对于存在滞后或随机干扰的系统具有良好的控制效果。PLC适合工业现场应用，可将模糊控制器方便地用软件来实现，将PLC构成模糊控制器用于陶瓷过滤机的清洗是一种新的尝试，不仅使控制系统稳定可靠，而且取得了较好的控制效果。

    （2） 模糊控制器设计

    模糊控制器包括输入量模糊化、模糊推理和解模糊三个部分。

    （a） 选定模糊控制器的输入输出变量，并进行量程转换。

    （b） 输入量模糊化：确定各变量的模糊语言取值及相应的隶属函数。

    设E的模糊子集为{NB、NM、NS、Z0、PS、PM、PB}，语言变量取7个值，A1= NB、A2= NM、A3= NS、A4= 0、A5=PS、A6=PM、A7=PB，计算出所对应的隶属度；

    论域为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6]；

    Ec和U的模糊子集为[NB，NS，NM，0，PS，PM，PB]；

    论域为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6]。

    E为e（偏差）模糊化后的模糊量；Ec为ec（偏差变化率）模糊化后的模糊量，U为模糊控制量。

    u为U解模糊化后的精确量。

    然后将E、Ec和U模糊化，根据控制的经验可得出变量E、Ec和U的模糊化量化表。将检测信号的连续变化量液位、水温、视觉、清洗剂分成七档。所分的档次越多，洗涤的精度越高，但会增加推理规则。根据推理规则来自动选择出最恰当的最佳矿槽液位、清洗方式、清洗时间、漂洗次数、清洗动作、适量和适型的清洗剂等多项参数，并执行最佳的模糊清洗程序。推理规则就是把人类清洗的典型模糊经验数字化。如脏污程度轻，而且水温高，就会用低的功率、短的清洗时间等方法来处理。具体应用时可根据不同的输入组合，采用不同的规则即可。决定陶瓷过滤板清洗效果的主要因素有：过滤板的脏污程度、超声波的功率、超声波的频率、洗涤液的温度、洗涤剂浓度、清洗方法、清洗时间、硝酸（草酸）浓度和流量等等。

    （c） 建立模糊控制规则。这是规则归纳和规则库的建立，是从实际控制经验过渡到模糊控制器的中心环节。总结清洗系统手动控制经验，得出模糊控制规则表，共有56条规则。

    （d） 根据模糊推理合成规则，可计算出相应的模糊控制量，由此得出模糊控制查询表。

    （e） 确定模糊推理和解模糊化方法。PLC根据实际输入量的模糊值E和Ec通过查询表得到实际控制量U。解模后输出的模糊结果，经过D/A转换为精确的控制量加到各被控对象上去，完成控制任务。

    陶瓷过滤板清洗采用模糊控制，各类传感器用来采集各方面的相关信息。液位、水温、视觉、清洗剂等传感器可分别测定清洗槽内液位的高度、洗涤液的温度、排出的清洗液透光率（用来判断清洗液的性质和程度）、被洗陶瓷过滤板是否洗净（判断被测过滤板脏污的性质和程度）及槽内清洗剂的当前浓度和性质。并将这些信息转换成电信号输入PLC，由模糊控制清洗程序来完成。

    （3） 模糊控制算法的PLC程序实现

    编制梯形图首先是将模糊化过程的量化因子置入PLC的保持继电器中，然后利用A/D模块将输入量采集到PLC的数据存储器区，经过限幅量化处理后，根据所对应的输入模糊论域中的相应元素，查模糊控制量表求出模糊输出量，再乘以输出量化因子即可得实际输出值，由D/A模块输出对加热器、清洗剂加料、超声波清洗机、硝酸（草酸）泵、主轴和搅拌变频器转速等进行调节。模糊控制算法通常由模糊化、模糊控制逻辑推理库、解模糊等单元组成，形成模糊控制模块，并将它嵌入到PLC。模糊控制模块具有储存和计算能力，存贮着模拟优秀操作工清洗陶瓷过滤板的典型经验，编辑成由模糊逻辑理论设计的一套控制规则和推理程序，自动进行判断和处理，还具有学习、记忆和寻优的“人工智能”。进行数据处理，形成模糊量指令，再运用模糊控制规则作出模糊决策。将模糊控制技术应用到陶瓷过滤板的联合清洗上，使清洗由简单的“能洗”，发展到具有高洗净度、低损伤率、高漂洗比、节水节能等高层次功能。

    4.1.3自动配酸子程序

    自动配酸是将单独贮罐的浓度98%浓硝酸用纯净水自动配制成浓度60%稀硝酸的过程。①当配酸达到上限时（上限可预先设定） 或当自动配酸结束后，供酸泵自动停止运行。②在自动配酸非正常运行时，若发生严重报警或故障时，则陶瓷过滤机立即停机。

    4.1.4手动操作子程序

    在自动过滤或自动清洗运行中，可切换至人工操作，单独开/停各电磁气动阀、电动机、泵或超声清洗机等设备。为了方便操作设置了“转自动过滤”和“转自动清洗”两种操作方式，均可很方便返回原来的自动运行状态。

    4.1.5模拟量转换、参数设定、故障报警计时、远程通讯子程序

    系统还编制了模拟量转换、参数设定、故障报警计时、远程通讯子程序。

    4.1.6恒压反冲压力调节、超声清洗机智能识别、保护安全联锁（智能定时保护；滤板保护） 子程序

    系统还编制了恒压反冲压力调节、超声清洗机智能识别、保护安全联锁（智能定时保护；过滤板保护） 子程序。

    4.2 触摸屏的画面组态设计

    根据陶瓷过滤机控制系统的工艺和监控要求进行画面规划，共需组态十七个人机交互功能画面，具有动态显示、数据采集、事件历史储存、报警记录、趋势曲线显示、安全保护设计、操作说明、口令修改、报表分析、数据报表打印及使用帮助等应用功能。触摸屏的各类组件内存单元与PLC中数据存储区的单元相关联。

    4.2.1初始画面、选择画面、过滤运行、清洗运行、自动配酸、手动操作和检修操作的画面组态

    ①初始画面：刚通电时进入初始画面，并可进入到选择画面（可设开机密钥及参数设置权限）。

    ②选择画面：从选择画面可分别切换到所有其余画面，而其余画面都能返回到选择画面。

    ③过滤运行、清洗运行、自动配酸画面：a. 过滤运行画面上显示专家控制过滤机过滤工艺流程动态图，图中如水管、气管、酸管和压缩空气管路，分别用不同颜色的管路形象动态显示带有方向性的流动；泵、电机、阀门和超声清洗机启/停用两种颜色分别显示；主轴与搅拌动画模拟显示，并实时显示过滤机的运行状态全过程。（如图3所示）；b. 清洗运行画面显示模糊控制过滤机超声清洗工艺流程动态图与过滤画面类似（如图4所示）；c. 配酸画面显示配酸工艺流程图同上类似。

    ④手动操作及检修操作画面：两画面都可单独操作单个设备的启/停，完成相应的控制动作。

    4.2.2操作员、管理员参数设定、操作记录、报警信息和故障诊断画面的组态

    ①操作员、管理员参数设定画面：两画面可对PLC的工艺参数进行预先设定，并都有可一键操作的“参数默认键”，参数默认是预先设定好的典型参数。如需修改参数可通过修改触摸屏来完成。而 “管理员参数设定” 触摸钮为口令域（管理员可修改此密码）。

    ②操作记录画面：是对运行记录、暂停、急停、设备损坏及每班生产状况等历史数据通过归档事件消息进行记录储存，为生产管理提供现场过程数据。

    ③报警处理画面：用于查询报警历史记录、运行档案和打印报警报表。报警内容分为：料位过高、液位过高、气压不足、真空压力过高、主轴及搅拌变频器报警、超声清洗机报警等。

    ④故障诊断画面：用于进行设备的故障诊断、故障排除和设备调试。

    4.2.3 料位趋势图、反冲洗压力趋势图、内部参数修改、节能、清屏操作和报表输出画面的设计

    ①料位趋势图、反冲洗压力趋势图：共组态2组实时趋势图，一组显示矿槽料位传感器历史曲线、另一组显示反冲洗压力传感器历史曲线，每个变量都是以每10 s从PLC读取一次趋势值。

    ②内部参数修改画面：是管理员用来修改一般不需要经常作改动的内部参数。

    ③节能画面：是记录、显示主轴变频器与搅拌变频器的累积用电数及实时节电数。

    ④清屏操作画面：用于在运行时人工清洁触摸屏，“清屏”功能激活后，在清屏时段内（60s）将锁定画面和画面所有的功能键，用延时进度条指示至结束的剩余时间，清屏后恢复原样。

    ⑤报表输出画面：用于打印输出各类数据、记录及报表。

    5 系统的保护、安全联锁、故障报警功能及可靠性和安全性设计

    5.1 保护功能

    ①真空保护：在自动过滤运行中，若因陶瓷过滤板开裂破损、真空管路泄漏等引起真空压力过高（默认：-0.03MPa），陶瓷过滤机则能智能识别立即进入急停状态，并且通知操作工立即处理。

    ②皮带输送机保护：位于陶瓷过滤机底部的皮带输送机在自动过滤运行中，若由于某种情况停止运行，陶瓷过滤机立即进入暂停状态，并立即通知操作工处理，以避免滤饼堵塞下料口；

    ③密码功能保护：在进入“管理员参数设定”画面时设有密码功能（预先管理员可修改密码）。

    5.2 安全联锁功能

    ①自动过滤运行时，滤桶液位计与过滤泵和循环阀联锁：过滤运行中若滤桶液位未达到下限设定值时，程序保证了过滤泵和循环阀都将不能启动，以避免过滤泵吸空造成泵机械密封干烧损坏。

    ②酸计量泵与加水阀联锁：为了防止在无水时硝酸就进入陶瓷过滤机管道，对机体造成腐蚀损坏，程序保证了加水阀未打开时酸计量泵严禁启动；

    ③自动过滤程序与自动清洗程序联锁：为避免自动过滤后不清洗就再次过滤开车，而导致损坏过滤板，程序保证了过滤运行八小时后，必须经过一小时的清洗，方能够允许再次自动过滤开车；

    ④公共的10 m3硝酸箱与每台过滤机的1 m3硝酸箱联锁：为了防止稀硝酸泄漏，当1 m3硝酸箱液位达到设定值上限时，程序能够自动停止10 m3硝酸箱上的供酸泵进酸。

    ⑤超声波清洗机与槽体料位计联锁：在任何情况下超声清洗，料位计检测槽体料位液面高度，程序严格保证了超声振子盒全部浸没在槽体液面以下，才能允许启动超声清洗机，以避免干烧损坏超声振子盒及超声电源。

    ⑥真空泵冷却水阀联锁：为了防止真空泵机械密封由于无冷却水导致过热损坏，程序严格保证了真空泵上的冷却水阀先开30 s后（可根据实际修改），此时真空泵才能允许启动。

    ⑦酸计量泵出口阀联锁：为了防止硝酸倒流通过分配器进入真空泵，从而腐蚀损坏真空泵，因此在酸计量泵出口管道处安装自动球阀，而程序保证了酸计量泵与此阀同时开或停。

    5.3 故障报警功能

    当普通报警发生时，过滤机仍继续运行并显示报警信息；当严重故障报警发生时，过滤机立即进入暂停或急停状态，并发出故障信号通知操作工处理。

    5.4 可靠性和安全性设计

    随着工矿综合自动化程度的提高，单机自动化逐步接入生产线自动化，因此，须对陶瓷过滤机自控系统的可靠性和安全性进行特殊设计，以满足日益提高的工矿自动化要求。①输入/输出端感性元件两端并联续流二极管（直流）或阻容电路（交流）；②采用软/硬件互锁，硬件互锁是在输出线接入对立动作的常闭触点。③采用定时接通电路；④采用延时切断电路。

    6 远程通讯及软硬件抗干扰措施

    6.1 远程通讯

    单机自动化接入生产线自动化，进行网络化控制和管理，可提升工矿综合自动化水平。陶瓷过滤机使用的PLC是美国罗克韦尔AB公司CompactLogix系列控制器1769-L32E，可接入由工业以太网组成的DCS网络，中控室可远程监控DCS系统上多台陶瓷过滤机的运行。

    6.2 软硬件抗干扰措施

    现场是较恶劣复杂的环境，干扰有时会很严重，轻则数据在画面上抖动或误动作，重则使系统失控，造成事故。因此须在软、硬件上采取抗干扰措施，削弱或阻断干扰源。

    6.2.1软件措施

    PLC程序采用限幅滤波；数字输入点设置适当的滤波时间常数；模拟输入点设置适当的采样数和死区值。

    6.2.2 硬件措施

    完善的强、弱电接地系统；对电源变压器、CPU模块用导电、导磁良好的材料屏蔽，可将桥架单独敷设，并且远离动力线；采用多种形式滤波器；模拟量输入回路用信号隔离器；用隔离性能优良的变压器供电。

    7 结语

    HTG系列陶瓷过滤机智能控制系统经过多年来不断地摸索、创新和改进，产品不断推陈出新，逐渐在完善中。在国内外实际应用表明：该控制系统实用新颖、性能优良、用户评价较高。因此，陶瓷过滤机智能控制系统将成为选矿自动化的一个发展方向。

    Design and Application of the Intelligent Control System of the Domestic Ceramic Filter

    WANG Kai-xia

    （Jiangsu Province Yixing Nonmetallic Chemical Industry Machinery Factory Co.， Ltd.，Yixing 214221）

    Abstract：This paper introduced the working principles and characteristics of the ceramic filter，to solve the problems of the traditional control system， discussed the realization of domestic HTG series of ceramic filter intelligent control scheme， the actual proof to this scheme was practical and novel， obvious effect， praised by users.

    Key words：Ceramic filter； Intelligent control； PLC； Design and application

    ⑥真空泵冷却水阀联锁：为了防止真空泵机械密封由于无冷却水导致过热损坏，程序严格保证了真空泵上的冷却水阀先开30 s后（可根据实际修改），此时真空泵才能允许启动。

    ⑦酸计量泵出口阀联锁：为了防止硝酸倒流通过分配器进入真空泵，从而腐蚀损坏真空泵，因此在酸计量泵出口管道处安装自动球阀，而程序保证了酸计量泵与此阀同时开或停。

    5.3 故障报警功能

    当普通报警发生时，过滤机仍继续运行并显示报警信息；当严重故障报警发生时，过滤机立即进入暂停或急停状态，并发出故障信号通知操作工处理。

    5.4 可靠性和安全性设计

    随着工矿综合自动化程度的提高，单机自动化逐步接入生产线自动化，因此，须对陶瓷过滤机自控系统的可靠性和安全性进行特殊设计，以满足日益提高的工矿自动化要求。①输入/输出端感性元件两端并联续流二极管（直流）或阻容电路（交流）；②采用软/硬件互锁，硬件互锁是在输出线接入对立动作的常闭触点。③采用定时接通电路；④采用延时切断电路。

    6 远程通讯及软硬件抗干扰措施

    6.1 远程通讯

    单机自动化接入生产线自动化，进行网络化控制和管理，可提升工矿综合自动化水平。陶瓷过滤机使用的PLC是美国罗克韦尔AB公司CompactLogix系列控制器1769-L32E，可接入由工业以太网组成的DCS网络，中控室可远程监控DCS系统上多台陶瓷过滤机的运行。

    6.2 软硬件抗干扰措施

    现场是较恶劣复杂的环境，干扰有时会很严重，轻则数据在画面上抖动或误动作，重则使系统失控，造成事故。因此须在软、硬件上采取抗干扰措施，削弱或阻断干扰源。

    6.2.1软件措施

    PLC程序采用限幅滤波；数字输入点设置适当的滤波时间常数；模拟输入点设置适当的采样数和死区值。

    6.2.2 硬件措施

    完善的强、弱电接地系统；对电源变压器、CPU模块用导电、导磁良好的材料屏蔽，可将桥架单独敷设，并且远离动力线；采用多种形式滤波器；模拟量输入回路用信号隔离器；用隔离性能优良的变压器供电。

    7 结语

    HTG系列陶瓷过滤机智能控制系统经过多年来不断地摸索、创新和改进，产品不断推陈出新，逐渐在完善中。在国内外实际应用表明：该控制系统实用新颖、性能优良、用户评价较高。因此，陶瓷过滤机智能控制系统将成为选矿自动化的一个发展方向。

    Design and Application of the Intelligent Control System of the Domestic Ceramic Filter

    WANG Kai-xia

    （Jiangsu Province Yixing Nonmetallic Chemical Industry Machinery Factory Co.， Ltd.，Yixing 214221）

    Abstract：This paper introduced the working principles and characteristics of the ceramic filter，to solve the problems of the traditional control system， discussed the realization of domestic HTG series of ceramic filter intelligent control scheme， the actual proof to this scheme was practical and novel， obvious effect， praised by users.

    Key words：Ceramic filter； Intelligent control； PLC； Design and application

    ⑥真空泵冷却水阀联锁：为了防止真空泵机械密封由于无冷却水导致过热损坏，程序严格保证了真空泵上的冷却水阀先开30 s后（可根据实际修改），此时真空泵才能允许启动。

    ⑦酸计量泵出口阀联锁：为了防止硝酸倒流通过分配器进入真空泵，从而腐蚀损坏真空泵，因此在酸计量泵出口管道处安装自动球阀，而程序保证了酸计量泵与此阀同时开或停。

    5.3 故障报警功能

    当普通报警发生时，过滤机仍继续运行并显示报警信息；当严重故障报警发生时，过滤机立即进入暂停或急停状态，并发出故障信号通知操作工处理。

    5.4 可靠性和安全性设计

    随着工矿综合自动化程度的提高，单机自动化逐步接入生产线自动化，因此，须对陶瓷过滤机自控系统的可靠性和安全性进行特殊设计，以满足日益提高的工矿自动化要求。①输入/输出端感性元件两端并联续流二极管（直流）或阻容电路（交流）；②采用软/硬件互锁，硬件互锁是在输出线接入对立动作的常闭触点。③采用定时接通电路；④采用延时切断电路。

    6 远程通讯及软硬件抗干扰措施

    6.1 远程通讯

    单机自动化接入生产线自动化，进行网络化控制和管理，可提升工矿综合自动化水平。陶瓷过滤机使用的PLC是美国罗克韦尔AB公司CompactLogix系列控制器1769-L32E，可接入由工业以太网组成的DCS网络，中控室可远程监控DCS系统上多台陶瓷过滤机的运行。

    6.2 软硬件抗干扰措施

    现场是较恶劣复杂的环境，干扰有时会很严重，轻则数据在画面上抖动或误动作，重则使系统失控，造成事故。因此须在软、硬件上采取抗干扰措施，削弱或阻断干扰源。

    6.2.1软件措施

    PLC程序采用限幅滤波；数字输入点设置适当的滤波时间常数；模拟输入点设置适当的采样数和死区值。

    6.2.2 硬件措施

    完善的强、弱电接地系统；对电源变压器、CPU模块用导电、导磁良好的材料屏蔽，可将桥架单独敷设，并且远离动力线；采用多种形式滤波器；模拟量输入回路用信号隔离器；用隔离性能优良的变压器供电。

    7 结语

    HTG系列陶瓷过滤机智能控制系统经过多年来不断地摸索、创新和改进，产品不断推陈出新，逐渐在完善中。在国内外实际应用表明：该控制系统实用新颖、性能优良、用户评价较高。因此，陶瓷过滤机智能控制系统将成为选矿自动化的一个发展方向。

    Design and Application of the Intelligent Control System of the Domestic Ceramic Filter

    WANG Kai-xia

    （Jiangsu Province Yixing Nonmetallic Chemical Industry Machinery Factory Co.， Ltd.，Yixing 214221）

    Abstract：This paper introduced the working principles and characteristics of the ceramic filter，to solve the problems of the traditional control system， discussed the realization of domestic HTG series of ceramic filter intelligent control scheme， the actual proof to this scheme was practical and novel， obvious effect， praised by users.

    Key words：Ceramic filter； Intelligent control； PLC； Design and application