专利名称：永磁磁力脱水槽自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制器，特别是涉及一种可提高精矿品位，降低尾矿品位，减轻操作工人劳动强度的磁力脱水槽自动控制装置。
背景技术：
永磁(电磁)磁力脱水槽广泛应用在磁铁矿(或焙烧磁铁矿)选矿工艺中。磁力脱水槽操作目前都是采用人工操作。岗位工人按着给矿量的变化，用取样勺估测精矿层的深度和目测颜色的方法掌握矿层界面位置，从而开启精矿排放阀门(胶堆、闸门)大小，以便相对保证精矿品位和金属回收率的最佳值。由于岗位操作人员只用取样勺不定期检测，不可能准确及时地掌握精矿层界面高度，造成精矿品位低，尾矿品位高的严重浪费问题。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提高选矿精矿品位，降低尾矿品位，减轻操作工人劳动强度并通过公开的永磁磁力脱水槽自动控制装置来实现，永磁磁力脱水槽采用的技术方案是永磁磁力脱水槽自动控制装置，包括控制装置壳体、控制部分、拨码开关、显示部分。
控制部分包括可编程控制器PLC及其外围电路。PLC外围电路包括传感器整形分频电路，电机正反驱动、限位电路、LED显示、光电隔离器电路、拨码数据选通电路，Fe密度传感器电路。PLC为市售电子器件。
传感器整形、分频电路包括电阻R16、R14、R17、R18、电容C2、三极管N5-N7、集成电路IC4、集成电路IC5和接插件S1。R16的一端接S1的2脚和C2，另一端接地。C2接N5的基极，N5的集电极接集成电路IC4的11脚，并经R14接VCC，N5的发射极接地。集成电路IC4的4、6、14、13、15、1、2、3脚分别与集成电路IC5的1-8脚电连接。IC5的16-9脚电连接后经R17与N6的基极连接，N6的集电极经R18接N7的基极，N6的发射极接地，N7的集电极与接插件J1的1脚电连接，N7的发射极接+24V。
随FC密度变化的频率信号经R16负载电阻和C2耦合电容器进入N5的NPN三极管进行放大整形，整形后的信号幅度为4.5V，频率为500khz左右的方波信号，再经IC4进行1024分频，然后经N6、N7的24V电平传播后进入PLC进行数据处理，SW-DIP8可调节分频系数。
电机正反驱动、限位电路包括集成电路IC1、IC2、IC3A、IC3B、IC3C、三极管N1-N4、接插件J2、接插件S4。IC1、IC2为光电隔离器。IC1的2脚与S4的3脚电连接，IC1的4脚接IC3B的12脚、IC3A的1脚，并经R1接地。IC2的2脚接S4的4脚，IC2的4脚接IC3A的2脚、IC3C的9脚，IC3A的3脚接IC3B的13脚、IC3C的8脚，IC3B的11脚经电阻R3接N1的基极，N1的集电极接N3的基极，其发射极接地。N3的集电极接电机驱动电路的01-2端，其发射极经发光二极管F1接地。接插件S4的1脚、2脚分别与接插件J2的1脚和3脚电连接。
本实用新型在自动方式工作时，经传感器传来的信号在PLC内部进行数据处理后，从PLC输出电机控制信号，正、反转控制信号经光电隔离器件IC1(4N26)和IC2(4N26)后分别经IC3B和IC3C进行与操作，两路信号只有一路为高电平，从而电机工作分为正、反转或停止。如电机控制信号同时为高电平时经IC3A处理后，使IC3B、IC3C输出为高电平，这时N1和N2三极管同时导通，N3、N4三极管同时截止，因而固体继电器截止电机不转。其中D1、D2、D3、D4是为防止电机正、反转信号同时输出，发光二极管F1、F2为正、反转指示灯，在操作面板上显示。
LED显示驱动电路，包括集成电路IC6、IC7、IC8和接插件J3。IC6、IC7、IC8的7脚、1脚、2脚、6脚、5脚分别接J3的8-14脚、8脚接地。
采用三位数码显示，其功能为系统开机上电时自检结果显示(拨码开关设置数)和工作当中显示传感器输入的频率信号，可显示绝对值，也可显示与拨码开关设置的差值显示，其方式由“切换”开关控制。
LED显示由LED1、LED2、LED3组成，为数码管1210BE。
上述电路除接插件，发光二极管和数码管等外，其余电器元件装设在电路板上。
拨码数据选通电路，包括集成电路IC9、IC10、IC11、IC12组成。IC9、IC10、IC11、IC12的9-2脚，分别与光电隔离器U1、U2的2、4、6、8脚电连接。IC9、IC10、IC11、IC12的19脚分别接J6的3-6脚电连接。由IC9、IC10、IC11、IC12分别控制8个拨码开关K1-K8。光电隔离器由U1、U2组成。U1、U2均为TIL199。U3、U2的1、3、5、7脚分别接PR100的2-9脚。U1、U2的15、13、11、9脚分别接J5的1-9脚。
上述电器元件除接插件和拨码开关外的其它电子元器件装设在电路板上。
上述拨码开关共有8位，初值设置三位、基准值两位、间隔两位、倍数一位。
码数据选通，由拨码开关设置的数据经IC9、IC10、IC11、IC12选通以后进入PLC控制器，进行数据处理。每两个拨码开关连接一选通电路芯片74HC245(74LS245)，D1-D8为数据信号，IC9-IC12的19脚分别接PLC输出端Y1-4、Y1-5、Y1-6、Y1-7为选通信号，由PLC分别给出。
光电隔离器拨码开关的设置信号经拨码数据选通电路进入PLC控制器时，必须进行电平转换，即74系列集成电路逻辑电平为5V，PLC控制器逻辑电平为24V。
Fe密度传感器电路，包括三极管N8、N9、电阻R19、R20、R21、R6、电容C4、C3、接插件S5、电感L3。L3、C3、C4组成振荡电路，其一端接N8的基极，另一端经R19接VCC，N8的集电极接VCC，发射极经R21接N9基极，N9集电极经R6接VCC，发射极接S5的2脚。
Fe密度测试用LC振荡器组成传感器，当Fe密度大时损耗增加导磁率降低，振荡频率上升，反之下降。L3绕在铁氧体磁芯上以增加灵敏度，L3、C3、C4组成LC振荡器，R19为偏值电阻，R20为射级负载电阻，为稳定起见射随跟随器N9输出，整个传感器由环氧树脂密封在硬质PVC塑料管中，信号连接线用防水电缆。
减速电机驱动电路，该处电机采用三相电机，供电由交流220V地线和A相或B相，采用移相电容C1供另一相，交流电机的线圈Y、Z分别连接固体继电器SSR1、SSR2的输出端。当电机的一端接地，另一端接A相，再另一端由A相经电容移相供电时转向为正的话，A相断开，另一端接B相电源，从B相接一电容接到另一端时转向为反转。因此交流电机的转向转换简单可靠，用两只固体继电器分别控制A或B相开关即可。
减速电机由PLC控制下正转或反转，来控制原手动控制的脱水槽阀门的大小。
控制部分的二块电路板装设在壳体内，电机正、反转指示灯，数码管、拨码开关、电源开关、电源指示灯设置在壳体的操作面板上。
本实用新型能根据给矿量的大小，及时调整阀门的开与关，使其脱水槽的矿层界面在标定波动范围内，可提高选矿品位，降低尾矿品位，并能减轻操作工人劳动强度。
图1是阀门调解装置图。图2是控制部分框图。图3是壳体的控制面板示意图。图4是电源及减速电机驱动示意图，图5是传感器整形、分频控制电路图。图6是电机正反转驱动、限位控制电路图。图7是LED显示驱动电路图。图8是LED显示电路图。图9、图10、图11、图12分别是接插件示意图。图13是拨码开关示意图。图14是拨码数据选通电路图。图15是光电隔离器电路图。图16、图17是接插件示意图。图18是Fe密度传感器电路图。
附图标号说明1为装置壳体，2、3为电路板，4为拨码开关，5为数码管，6为电源开关，7、8为电机正、反转指示灯，9、10为电源指示灯，11为切换开关，12为自/电开关，13、14为开、关开关，15为操作面板，16为电机，17为磁铁，18和T开关，19为传感器，20为抓手，21为手动调节盘，22为矿浆液面，23为精矿和尾矿界面，24为阀门，25为密度传感器，26为控制键，27为数码显示，28为电机驱动电路，29为控制电机，30为极限控制电路，31为精矿。
具体实施方式
永磁磁力脱水槽自动控制装置，包括装置壳体1、电路板2、3，控制部分、拨码开关和显示部分。
控制部分，包括可编程控制器PLC及其外围电路。PLC外围电路包括减速电机驱动电路(见图4)，传感器整形、分频电路(见图5)，电机正反驱动、限位电路(见图6)，LED显示驱动电路(见图7)，拨码数据选通电路图(见图14)，光电离合器电路图(见图15)，Fe密度传感器电路图(见图18)。
减速电机驱动电路，电机采用三相220V交流电源，在A相、B相之间连接有移相电容C1。
传感器整形、分频电路，包括电阻R13-R18、电容C2、集成电路IC4、IC5、三极管N5-N7、接插件S1。IC4为集成电路4060，IC5为SW-DIP8。N5-N7分别为三极管8858、9013、9015。S1为3PiN。R16的一端接S1的2脚，同时通过C2接N5的基极，R16的另一端接地。R13一端接VCC，另一端接N5的基极，R15的一端接N5基极，另一端接地。N5的集电极接IC4的11脚，并经R14接VCC，N5的发射极接地。IC4的4、6、14、13、15、1、2、3脚分别与IC5的1-8脚电连接。IC5的16-9脚连接后经R17与N6的基极连接，N6的发射极接地，集电极经R18接N7的基极，N6发射极接地，N7发射极接+24V，集电极与接插件J1的1脚电连接，J1为10PIN，接PLC输入。
电机正反转驱动、限位电路，包括电阻R1-R12，光电隔离器IC1、IC2，与门IC3A、IC3B、IC3C，三极管N1-N4，接插件J2、S4。IC1、IC2均为4N25，IC3A、IC3B、IC3C均为4811，N1-N4均为8858。J2为10PIN，S4为8PIN。IC1的2脚接S4的3脚，1脚经R11接+12V，6脚接+12V，4脚接IC3B的12脚、IC3A的1脚，并经R1接地，IC2的2脚接S4的4脚，1脚经R12接+12V。IC2接IC3A的2脚，IC3C的9脚，并经R2接地。IC3B的11脚经R3接N1的基极，N1的集电极接N3的基极，并经R5接+12V，经D1接接插件S3的2脚(H1)，经D1、R9接+12V，经D3接N4的集电极，并接S6的4脚，N1的发射极接地，IC3C的10脚经R4接N2的基极，N2的集电极接N4的基极，并经R6接+12V，经D2接接插件S3的3脚，经D2、R10接+12V，经D4接N3的集电极，同时接接插件S6的2脚。N3的发射极经发光二极管F1接地，N4的发射极经发光二极管F2接地。电阻R7一端接+12V，另一端接S6的一脚。R8的一端接+12V，另一端接接插件的4脚。S4的1、2脚分别与J2的1、3脚电连接。J2接PLC输出。
LED显示驱动电路，包括集成电路排电阻P1、IC6、IC7、IC8；P1的2-9脚分别与接插件的8-14脚电连接，1脚接VCC。IC6、IC7、IC8的7、1、2、6、5脚分别与J3的8-14脚电连接，3、4脚接VCC，8脚接地，IC6、IC7、IC8均为4513。
LED显示器由LED1-LED3组成，由LED显示驱动电路驱动。
上述电子元器件，除接插件，发光二极管、数码管等外，装设在电路板1上。
拨码数据选通电路，包括集成电路IC9、IC10、IC11、IC12，且均为74HC245。IC9-IC12的9-2脚，分别接光电隔离器U1、U2的8、6、4、2脚，IC9-IC12的19脚分别接接插件J6的3-6脚，IC9-IC12的1脚接地。IC9-IC12的11-18脚，分别与拨码开关K1-K8的8、4、2、1脚电连接，K1-K8均为K8421。
光电隔离器电路包括光电隔离器U1、U2，接插件J5、排电阻PR100。U1、U2均为TIL199。U1的7、5、3、1脚分别接PR100的2-5脚，U2的7、5、3、1脚分别接PR100的6-9脚。U1、U2的10、12、14、16脚接+24V。U1的9、11、13、15脚接接插件J5的8-5脚，U2的9、11、13、15脚分别接J3的4-1脚，J5的9、10脚接地。J5接扩充PLC输入。拨码数据选通电路、光电隔离器装设在电路板2上。
Fe密度传感器电路，包括三极管N8、N9、电阻R19-R21、R6、电容C4、C3、接插件S5、电感L3。L3、C4、C3组成振荡电路，L3一端接N8的基极，另一端经R19接VCC，N8的集电极接VCC，发射极经R21接N9的基极，经R20接地，同时接C4、C3。N9的集电极经R6接VCC，发射极接S5的2脚。S5的1脚接VCC，3脚接地。Fe密度传感器电路固化在环氧树脂块内，防水和水垢，对水垢无反应信号。
电路板2、3装设在装置壳体1内，电机正、反转指示灯、数码管、拨码开关、电源开关、电源指示灯设置在装置壳体1的操作面板4上。
本实用新型的设计目的是为了使精矿与尾矿界面控制在预定的界面高度(溢流面与界面之间的距离)达到提高选矿效率的目的，因此，本系统利用密度传感器定时测试界面高度与设定高度比较，若有差距则调节阀门控制精矿排放时，保证界面高度稳定。
PLC工作原理。Fe密度传感器在不同环境条件下的初值不同。因此首先将传感器置于尾矿中，根据传感器数据设定拨码开关，此数据为标定参数，送入PLC。PLC采集传感器信号与标定参数比较运算后确定精矿界面与设定高度的相对位置。
系统软件会自动控制并跟踪界面的变化趋势而自动控制电机调节阀门开放量。在生产过程中如果精矿给定量和输出量不相等，那么界面的高度是变化的，利用这一特点实现界面高度自动控制。
由于Fe密度传感器事先已经定位的标准位置上，所以当界面高度发生变化时，来自Fe密度传感器的数据将正确体现出当前界面的位置和变化趋势。根据测得结果PLC给出对应驱动控制信号，控制电机正转或反转以使阀门执行关闭或开放的动作，从而调节精矿的输出量，保证界面稳定在标定高度。界面位置将及时地在LED显示电路上显示出来。
权利要求1.永磁磁力脱水槽自动控制装置，包括装置壳体(1)、控制部分、拨码开关(4)、数码管(5)、电源开关(6)、电机正、反转指示灯(7)、(8)，电源指示灯(9)、(10)，切换开关(11)、自/电开关(12)，开、关开关(13)、(14)；拨码开关(4)、数码管(5)、电源开关(6)、电机正、反转指示灯(7)、(8)、电源指示灯(9)、(10)、切换开关(11)、自/电开关(12)、开、关开关(13)、(14)装设在装置壳体(1)的操作面板(15)上，其特征在于所述的控制部分包括可编程控制器PLC及其外围电路；PLC外围电路包括传感器整形分频电路，电机正、反驱动、限位电路，光电隔离器电路，拨码数据选通电路，电机驱动电路，Fe密度传感器电路A传感器整形、分频电路包括电阻R16、R14、R17、R18、电容C2、三极管N5-N7、集成电路IC4、集成电路IC5和接插件S1，R16的一端接S1的(2)脚和C2，另一端接地，C2接N5的基极，N5的集电极接集成电路IC4的(11)脚，并经R14接VCC，N5的发射极接地，集成电路IC4的(4)、(6)、(14)、(13)、(15)、(1)、(2)、(3)脚分别与集成电路IC5的(1)-(8)脚电连接，IC5的(16)-(9)脚电连接后经R17与N6的基极连接，N6的集电极经R18接N7的基极，N6的发射极接地，N7的集电极与接插件J1的(I)脚电连接，N7的发射极接+24V；B电机正反驱动、限位电路包括集成电路IC1、IC2、IC3A、IC3B、IC3C、三极管N1-N4、接插件J2、接插件S4，IC1、IC2为光电隔离器，IC1的(2)脚与S4的(3)脚电连接，IC1的(4)脚接IC3B的(12)脚、IC3A的(1)脚，并经R1接地，IC2的(2)脚接S4的(4)脚，IC2的(4)脚接IC3A的(2)脚、IC3C的(9)脚，IC3A的(3)脚接IC3B的(13)脚、IC3C的(9)脚，IC3B的(11)脚经电阻R3接N1的基极，N1的集电极接N3的基极，其发射极接地，N3的集电极接电机驱动电路的固体继电器SSR1的(01-2)端，其发射极经发光二极管F1接地，IC3C的(10)脚经R4接N2的基极，N2的集电极接N4的基极，N2的发射极接地，N4的集电极接电机驱动电路的固体继电器SSR2的(02-1)端，N4的发射极经发光二极管F2接地；接插件S4的(1)脚、(2)脚分别与接插件J2的(1)脚和(3)脚电连接；CLED显示驱动电路，包括集成电路IC6、IC7、IC8和接插件J3。IC6、IC7、IC8的(7)、(1)、(2)、(6)、(5)脚分别接J3的(8)-(14)脚，IC6、IC7、IC8、的(8)脚接地；D拨码数据选通电路，包括集成电路IC9、IC10、IC11、IC12组成，IC9、IC10、IC11、IC12的(9)-(2)脚，分别与光电隔离器U1、U2的(2)、(4)、(6)、(8)脚电连接，IC9、IC10、IC11、IC12的(19)脚分别接J5的(3)-(6)脚电连接，由IC9、IC10、IC11、IC12分别控制8个拨码开关K1-K8，光电隔离器由U1、U2组成，U1、U2的(1)、(3)、(5)、(7)脚分别接排电阻PR的(2)-(9)脚；U1、U2的(15)、(13)、(11)、(9)脚分别接J5的(1)-(9)脚；E减速电机驱动电路，包括固体继电器SSR1、SSR2和C1，交流电机A相线、B相线分别接固体继电器SSR1、SSR2的输出端，在A相线、B相线之间接移相电容C1；FFe密度传感器电路，包括三极管N8、N9、电阻R18、R19、R20、R6、电容C4、C3、接插件S1、电感L3，L3、C4、C3组成振荡电路，其一端接N8的基极，另一端经R19接VCC，N8的集电极接VCC，发射极经R21接N9基极，N9集电极经R6接VCC，发射极接S1的(2)脚。
专利摘要永磁磁力脱水槽自动控制装置,包括壳体和控制部分,在壳体操作面板上设置有拨码开关、数码管和指示灯。控制部分包括由三极管(N
文档编号G05D9/00GK2491864SQ0125040
公开日2002年5月15日 申请日期2001年8月22日 优先权日2001年8月22日
发明者桂龙吉, 赵汝雪, 王强 申请人:辽宁省电子研究设计院