選礦自動控制和分析系統(tǒng)詳述

1、選礦自動控制和分析系統(tǒng)詳述目錄系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)工具選擇工作流程和簡要需求系統(tǒng)功能概略實(shí)施階段及資源配置概述概述-必由之路現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展逐漸讓自動控制技術(shù)在選礦行業(yè)的應(yīng)用成為可能,一體化數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制系統(tǒng)是選礦企業(yè)信息化和智能化的必由之路,是現(xiàn)有模式的一次躍升.概述-可行性在選礦生產(chǎn)線上，通過完善現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，對提高選礦產(chǎn)品的品位和回收率所起的作用已微乎其微。而減少分級機(jī)的溢流濃度、分級水、返砂礦、粒度等諸多因素的影響，克服濃度控制較大的慣性和純滯后特性，可大幅度提高選礦產(chǎn)品的品位和回收率，常規(guī)控制+智能控制技術(shù)成為首選和可行的控制手段。 概述-實(shí)際意義節(jié)約電能、降低鋼耗

2、，減少設(shè)備故障率；投資回收快，回報(bào)率高，半年即可收回；提高精礦品位，降低尾礦品位，提高金屬回收率；提高設(shè)備作業(yè)率，降低工人勞工強(qiáng)度。 網(wǎng)絡(luò)選擇網(wǎng)絡(luò)選擇一體化的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與自動控制平臺需要集中各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù),形成統(tǒng)一控制模型對現(xiàn)場設(shè)備的集中控制需要能集中下達(dá)指令,逐個執(zhí)行因此,現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和自動控制需要建立在一個可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺上網(wǎng)絡(luò)選擇-現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線的發(fā)展： 1984年，現(xiàn)場總線的概念得到正式提出。IEC（國際電工委員會）對現(xiàn)場總線（Fieldbus）的定義為：現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串形、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)?，F(xiàn)場總線的本質(zhì)：現(xiàn)場通信

3、網(wǎng)絡(luò)用于過程自動化和制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)依據(jù)實(shí)際需要使用不同的傳輸介質(zhì)把不同的現(xiàn)場設(shè)備或者現(xiàn)場儀表相互關(guān)聯(lián)?；ゲ僮餍杂脩艨梢愿鶕?jù)自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產(chǎn)品構(gòu)成所需的控制回路，從而可以自由地集成FCS。分散功能塊FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站,把DCS控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表,從而構(gòu)成虛擬控制站，徹底地實(shí)現(xiàn)了分散控制。通信線供電通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量,這種方式提供用于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場儀表,與其配套的還有安全柵。開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既可以與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)

4、互聯(lián)，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。 網(wǎng)絡(luò)選擇-現(xiàn)場總線主流現(xiàn)場總線簡介 ：基金會現(xiàn)場總線（FoundationFieldbus簡稱FF）:美國Fisher-Rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并的。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達(dá)1900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)

5、議符號IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。CAN總線（ControllerAreaNetwork控制器局域網(wǎng)）:德國BOSCH公司推出，廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，具有自動關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40M/1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個。 Lonworks 總線:美國Echelo

6、n公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)。它采用ISO/OSI模型的全部層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達(dá)2700m（78Kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks技術(shù)采用的LonTalk協(xié)議被封裝到Neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。 DeviceNet 總線:ODVA 支持, DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，有著開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。DeviceNet具有的直接互聯(lián)性不

7、僅改善了設(shè)備間的通信而且提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級陣地功能。DebiceNet基于CAN技術(shù)，傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s,每個網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)為64個，其通信模式為：生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer），采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以自由連接或斷開，不影響網(wǎng)上的其他設(shè)備，而且其設(shè)備的安裝布線成本也較低。 PROFIBUS 總線:德國標(biāo)準(zhǔn)（DIN19245）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN50170）的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動化領(lǐng)域。

8、FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m，在12Mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點(diǎn)。 網(wǎng)絡(luò)選擇-現(xiàn)場總線主流現(xiàn)場總線簡介 ：HART 總線:Rosemount公司開發(fā)。其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層

9、、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層，支持點(diǎn)對點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號混和，難以開發(fā)通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。 CC-Link總線:三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題，同時具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。

10、WorldFIP總線WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”，并對FF的H1進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與IEC61158第一類型的連接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。INTERBUS:德國Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線，2000年2月成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。INTERBU

11、S采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛?；該總線的實(shí)時性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。 網(wǎng)絡(luò)選擇-現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線不可調(diào)和的矛盾 ： 現(xiàn)場總線由于來自不同產(chǎn)品和生產(chǎn)廠家，經(jīng)14年?duì)幷撘矡o法達(dá)成統(tǒng)一 多標(biāo)準(zhǔn)等于無標(biāo)準(zhǔn)。 市場迫切需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 只有通過制定新標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)，為了加快新一代系統(tǒng)的，人們開始尋求新的出路。 網(wǎng)絡(luò)選擇-現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線的出路 ：出路一各種現(xiàn)場總線統(tǒng)一到12種。I

12、EC61158的產(chǎn)生本身就說明這種可能性很小。出路二開發(fā)所有現(xiàn)場總線通用的接口，成本較高且難度較大。出路三各國不理睬IEC61158，采用自主知識產(chǎn)權(quán)的協(xié)議。主不符合經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢。出路四采用已經(jīng)是通用的國際標(biāo)準(zhǔn)Ethernet、TCP/IP等協(xié)議，并使其在工業(yè)體育場成熟應(yīng)用，易于被廣大國家用戶、集成商、OEM及制造商接受和歡迎。 網(wǎng)絡(luò)選擇-工業(yè)以太網(wǎng)以太網(wǎng) (Ethernet)進(jìn)軍工業(yè)自動化的主要動力是：1.成本低；2.速度的提高，因普通遍應(yīng)用所形成的硬件資源、軟件資源和廣泛支持。3.Ethernet是世界上應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)，超過93%的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為Ethernet。 。 網(wǎng)絡(luò)選擇-工業(yè)以太

13、網(wǎng)基于TCP/IP的Ethernet在工業(yè)自動化中的應(yīng)用Ethernet僅僅只有物理層和鏈路層規(guī)范，它通常與TCP/IP等平臺無關(guān)的協(xié)議結(jié)合應(yīng)用。我們所指的Ethernet實(shí)際上是指基于TCP/IP協(xié)議的Ethernet，即Ethernet/IP。過去，以生產(chǎn)PLC為主的公司都使用Ethernet完成信息級通信，其中，西門了公司的SIMATICNET將Ethernet應(yīng)用到車間級，并有向下層通信的趨勢。隨著FFHSE的開發(fā)成功，Ethernet將廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。特別令人感興趣的是，國際上有些公司已推出了完全以工業(yè)Ethernet為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，其工廠級、監(jiān)控級和現(xiàn)場級均采用

14、基于TCP/P通信協(xié)議的工業(yè)Ethernet，配備Wedserver功能，而且這種趨勢愈來愈明顯。人們預(yù)測，像當(dāng)年工業(yè)PC進(jìn)入工業(yè)自動化領(lǐng)域一樣，Ethernet/IP已經(jīng)迅速地進(jìn)入工業(yè)控制的各級網(wǎng)絡(luò)?；赥CP/IP的Ethernet構(gòu)成的工廠網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是將工廠的商務(wù)網(wǎng)、的制造網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場級的儀表、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了暢通的透明網(wǎng)絡(luò)，并與WEB功能相結(jié)合，與工廠的電子商務(wù)、物資供應(yīng)鏈和ERP等形成整體，這就是施奈德的透明工廠概念,即實(shí)現(xiàn)：1開放的商業(yè)化技術(shù)的應(yīng)用OPCservers,Ethernet,Internet,IEC1131;2基于IT/Internet技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)嵌入式網(wǎng)頁服務(wù)器和瀏

15、覽器提供對 PLC數(shù)據(jù)的訪問時間和可視化；3采用開放的網(wǎng)絡(luò)策略TCP/IP，物理層Ethernet；4創(chuàng)建現(xiàn)有的PLC作為“內(nèi)容提供商”嵌入式服務(wù)器插件和OPCserver。 網(wǎng)絡(luò)選擇-選擇結(jié)論 選擇工業(yè)以太網(wǎng),即基于TCP/IP的Ethernet在工業(yè)自動化中的應(yīng)用:1. 開放、免費(fèi)并且知識產(chǎn)權(quán)限制的技術(shù)Ethernet和TCP/IP，可以節(jié)約資金，減少技術(shù)的領(lǐng)帶性，并能取得自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的開發(fā)成果。2.減少專有網(wǎng)絡(luò)的影響，有利于與國際接軌,對新設(shè)備的引進(jìn)減低了要求，降低項(xiàng)目投資費(fèi)用。3.采用Ethernet和TCP/IP等開放的技術(shù)，可以促進(jìn)WEB自動化等更先進(jìn)技術(shù)的和模式的應(yīng)用; 4.

16、可能促進(jìn)制造業(yè)中間件軟件市場的形成，為中國參與下一波國際技術(shù)競爭創(chuàng)造良好的條件。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D相關(guān)工具選擇PLC：Siemems S7-200系列組態(tài)軟件：WinCC數(shù)據(jù)庫：MS SQL SERVER 2000工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：MOXA應(yīng)用軟件開發(fā)工具：Visual studio 2005嵌入式操作系統(tǒng)：Windows CE .net 6.0 其它運(yùn)行環(huán)境選擇服務(wù)器：待定工作站：研祥P4 2.4G/DDR512M/80G/100M/操作系統(tǒng)：Windows 2000 pro嵌入式開發(fā)平臺：華恒ARM9工作流程和簡要需求典型選礦廠工作流程選礦流程與管理流程互聯(lián)按選礦廠的主流程分解,粗略產(chǎn)生20個

17、子流程每個子流程所要關(guān)注或監(jiān)控的內(nèi)容付后在選礦流程外,還存在礦廠的管理流程根據(jù)企業(yè)的實(shí)際狀況,可能需要對其信息化進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,除工業(yè)以太網(wǎng)用于選礦流程外,還需要工廠辦公網(wǎng)對監(jiān)控狀況進(jìn)行管理二流程合一需要嚴(yán)格的日志記錄和權(quán)限控制選礦子流程概要需求流程編號流程名稱監(jiān)控內(nèi)容控制內(nèi)容1原礦石原礦來料量傳送帶、電源開關(guān)2粗破碎送料量控制、風(fēng)機(jī)、閥門傳送帶、電源、風(fēng)機(jī)、閥門3中破碎送料量控制、風(fēng)機(jī)、閥門傳送帶、電源、風(fēng)機(jī)、閥門4篩分送料量控制、風(fēng)機(jī)、閥門傳送帶、電源、風(fēng)機(jī)、閥門5粉礦入庫送料量控制傳送帶、電源6一段磨礦送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門7螺旋分級送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源

18、、閥門8一段磁選送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門9旋流器分級送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門10二段磁選送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門11濃縮磁選送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門12精礦過濾送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門13鐵精礦入庫送料量控制傳送帶、電源14細(xì)破碎送料量控制、風(fēng)機(jī)、閥門傳送帶、電源、風(fēng)機(jī)、閥門15干式磁選送料量控制、風(fēng)機(jī)、閥門傳送帶、電源、風(fēng)機(jī)、閥門16干選尾礦送料量控制傳送帶、電源17二段磨礦送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門18尾礦入庫送料量控制傳送帶、電源19尾礦濃縮送料量控制、進(jìn)水量、閥門傳送帶、電源、閥門20循環(huán)水進(jìn)水量、出水量、閥門閥門初加工監(jiān)控系統(tǒng)界面典型子流程監(jiān)控界面典型控制過程旋流器給礦濃度控制