СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЕПАРАТОРОМ

Предлагаемая полезная модель относится к технологическому оборудованию для обогащения алмазосодержащих материалов, а именно к рентгенолюминесцентным сепараторам. Такие сепараторы могут быть использованы на всех стадиях обогащения.
Современный рентгенолюминесцентный сепаратор - сложная технологическая установка, снабженная вычислительной техникой и включающая автоматические электронную и пневматическую системы. Конструктивно сепаратор состоит из машины сортировочной (МС) и системы автоматического управления (САУ), в которой сосредоточено электронное и вычислительное оборудование.
Известен, например, сепаратор люминесцентный ЛС-Д-4-03Н [Техническое описание, 2003., ТУ4276-052-00227703-2003], содержащий машину сортировочную (МС) и САУ. В МС размещены система подачи обогащаемого материала, исполнительная пневмосистема и датчики аналитического сигнала - фотоприемники. САУ включает блок управления, блок регистрации и цифровой обработки сигналов, блок управления источником рентгеновского излучения, модуль управления производительностью (виброподачей материала) и устройство связи с оператором. Блок управления электрически соединен параллельными цепями связи с блоком регистрации и цифровой обработки сигналов, с модулем управления производительностью, с блоком управления источником рентгеновского излучения и с исполнительной пневмосистемой. Модули и блоки САУ электрически соединены кабелями с МС. Устройство связи с оператором выполнено в виде комбинации символьно-цифровой клавиатуры (24 клавиши) и 4-строчного индикатора (дисплея) и размещено на передней панели блока управления.
Недостатками данного САУ являются недостаточные помехозащищенность и эксплуатационная надежность, а также сравнительно сложный поиск неисправности и ремонт, обусловленные наличием множества параллельных цепей для связи блока управления со всеми оконечными блоками САУ и МС.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является система автоматического управления сепаратором (САУ) [Автоматизация рентгенолюминесцентных сепараторов алмазов. Сергей Авдеев, Евгений Владимиров, Владимир Морозов и др., СТА 3/2001, сс.44-50, www.cta.ru], состоящая из двух подсистем: управления и регистрации, каждая со своим процессором. САУ содержит блок управления, блок регистрации и цифровой обработки, блок управления источником рентгеновского излучения, модуль управления производительностью и устройство связи с оператором. Блок управления связан последовательным интерфейсом с блоком регистрации и цифровой обработки, входы которого соединены с выходами фотоприемников. Входы и выходы блока управления электрически соединены с входами и выходами блока управления источником рентгеновского излучения, модуля управления производительностью, устройства связи с оператором, исполнительной пневмосистемы и датчиков контроля узлов МС. Входы и выходы блока управления источником рентгеновского излучения и модуля управления производительностью также электрически соединены с входами и выходами, соответственно, источника рентгеновского излучения и устройства подачи обогащаемого материала. Устройство связи с оператором выполнено в виде матричного индикатора и клавиатуры.
Недостатками этого САУ, как и в вышеописанном аналоге, являются недостаточные помехозащищенность и эксплуатационная надежность, а также сравнительно сложный поиск неисправности и ремонт, обусловленные наличием множества цепей (в современном автоматизированном сепараторе таких цепей может быть до 100) - аналоговых для вычисления аналитического параметра и входных и выходных дискретных, предназначенных для задания и контроля рабочих параметров и управления механизмами МС.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение помехозащищенности и эксплуатационной надежности системы автоматического управления сепаратором.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что в системе автоматического управления сепаратором, содержащей блок управления, соединенный с ним последовательным интерфейсом блок регистрации и цифровой обработки сигналов, входы которого соединены с выходами фотоприемников, блок управления источником рентгеновского излучения, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами и выходами источника рентгеновского излучения, модуль управления производительностью, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами и выходами устройства подачи обогащаемого материала, и устройство связи с оператором, при этом блок управления выполнен на основе программируемого логического контроллера, соединенного двухпроводной многопользовательской последовательной шиной с блоком управления источником рентгеновского излучения, модулем управления производительностью и датчиками узлов и механизмов машины сортировочной, а устройство связи с оператором выполнено в виде графического человеко-машинного интерфейса и введено в состав блока регистрации и цифровой обработки.
В отличие от известной, в предлагаемой системе автоматического управления сепаратором блок управления выполнен на основе программируемого логического контроллера, соединенного двухпроводной многопользовательской последовательной шиной с блоком управления источником рентгеновского излучения, модулем управления производительностью и датчиками узлов и механизмов машины сортировочной, а устройство связи с оператором выполнено в виде графического человеко-машинного интерфейса и введено в состав блока регистрации и цифровой обработки.
Блок регистрации и цифровой обработки сигналов может быть выполнен в виде промышленного IBM-совместимого компьютера, оснащенного модулями АЦП и ЦАП.
На фиг. представлена блок-схема предлагаемой системы автоматического управления сепаратором.
Система автоматического управления сепаратором (САУ), представленная на фиг., содержит блок 1 управления, блок 2 регистрации и цифровой обработки сигналов, блок 3 управления источником рентгеновского излучения, модуль 4 управления производительностью и устройство 5 связи с оператором. Блок 1 управления выполнен на основе программируемого логического контроллера (ПЛК) и соединен двухпроводной многопользовательской последовательной шиной 6 с блоком 3 управления источником рентгеновского излучения, модулем 4 управления производительностью и датчиками (на фиг. не обозначены) узлов и механизмов машины 7 сортировочной (МС). Блок 2 регистрации и цифровой обработки, выполненный в виде промышленного IBM-совместимого компьютера, оснащенного модулями АЦП и ЦАП, и блок 1 управления соединены последовательным интерфейсом RS-232. Входы блока 2 через АЦП соединены с выходами фотоприемников (ФПУ) 8, размещенных в МС 7. Устройство 5 связи с оператором введено в состав блока 2 и выполнено в виде графического человеко-машинного интерфейса (ЧМИ), например, монитора с сенсорной панелью.
САУ (см. фиг.) работает следующим образом. Перед началом работы в ПЛК блока 1 управления загружают программу функционирования сепаратора, а в блок 2 регистрации и цифровой обработки загружают программу цифровой обработки сигналов, поступающих от ФПУ 8, и программу поддержки ЧМИ 5. Эти программы могут храниться, например, во флэш-ПЗУ и запускаться при включении питания САУ.
При запуске программы блок 1 управления выдает по двухпроводной многопользовательской шине 6 команды опроса состояния оконечных устройств: блока 3, модуля 4 и датчиков МС 8 и получает их ответы. Команды опроса могут быть заданы, например, в формате ModBus RTU. Если все опрашиваемые устройства исправны, блок 1 выдает команду включения импульсного возбуждения рентгенолюминесценции на блоки 2 (сигнал 1) и 3 (сигнал 2), а на модуль 4 - по шине 6 команду включения подачи обогащаемого материала. При прохождении материала через МС 7 в алмазах, находящихся в составе обогащаемого материала, возбуждаются сигналы рентгенолюминесценции, которые через посредство ФПУ 8 поступают на блок 2, где происходит их преобразование в цифровую форму, цифровая обработка по заданным правилам и анализ на соответствие заданным критериям с целью выявления сигналов алмазов. Блок 2 при идентификации сигналов алмазов отображает факт обнаружения на ЧМИ 5 и по RS232 выдает сигнал на блок 1, который выдает сигнал (сигнал 3) на исполнительный механизм МС 7 и контролирует ответ (сигнал 4). Процесс продолжается пока не будет остановлен оператором через посредство ЧМИ 5.
С помощью ЧМИ 5 оператор имеет возможность мониторинга и управления параметрами конкретных блоков сепаратора. Для этого, вызывая из памяти блока 2 графические символы (названия) и цифровые значения соответствующих параметров, оператор вносит в них необходимые изменения с помощью сенсорной панели ЧМИ 5. Новые значения параметров через блок 1 по шине 6 поступают в соответствующие блок 3, модуль 4 и/или датчики МС 7. Шина 6 используется также и при осуществлении контроля параметров всех блоков, модулей и датчиков сепаратора. При любой неисправности в устройствах сепаратора или неверно заданных параметрах ЧМИ 5 отображает в понятной графической форме характер неисправности и причину остановки сепаратора.
Заявленное техническое решение было реализовано в опытном образце системы автоматического управления сепаратором и испытано на базе серийно выпускаемого сепаратора ЛС-20-05Н. Введение в САУ надежно защищенной от помех двухпроводной многопользовательской последовательной шины RS-485 для осуществления связи блока управления, выполненного на базе программируемого логического контроллера I-8411 (фирмы ICP DAS), с оконечными блоками, модулями и датчиками сепаратора, а также введение в состав блока регистрации и цифровой обработки устройства связи с оператором, позволило устранить в САУ до 40 цепей управления и контроля, и, тем самым, существенно повысить ее помехозащищенность и эксплуатационную надежность. Выполнение устройства связи с оператором в виде графического человеко-машинного интерфейса обеспечило упрощение и удобство как диагностики всех частей и блоков сепаратора, так и техническое обслуживание. Полученные в процессе испытания заявленной САУ результаты позволяют создать современную унифицированную систему автоматического управления для различных типов сепараторов.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает высокую помехозащищенность и эксплуатационную надежность системы автоматического управления сепаратором.