1、75/75鐵選礦廠生產(chǎn)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計摘要：選礦生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化監(jiān)控，關(guān)于改進(jìn)選廠的生產(chǎn)治理水平，保障生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效益，節(jié)約人力物力有極其重要的意義。近年來，隨著選礦技術(shù)的日益成熟，選礦設(shè)備的日益先進(jìn)，對選礦生產(chǎn)的監(jiān)控要求就顯得越來越高，對各類設(shè)備的治理水平要求更為苛刻。同時，隨著操縱技術(shù)理論水平、計算機(jī)相關(guān)技術(shù)、通信技術(shù)的更加成熟，以及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在各方面的成功應(yīng)用，工業(yè)現(xiàn)場的各種儀表、傳感器都朝著數(shù)字化、信息化、智能化的方向進(jìn)展，如此使得監(jiān)控系統(tǒng)底層就更加完善，形成了基于 PLC、現(xiàn)場總線等的各種操縱網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。本文首先分析了項目的應(yīng)用背景和應(yīng)用現(xiàn)狀，然后介紹了礦區(qū)的實際情況和選

2、礦流程，依照河源市東源縣深坑鐵礦的具體情況和實際需求，給出了系統(tǒng)的具體技術(shù)要求分析和系統(tǒng)架構(gòu)。最后詳細(xì)論述了選礦監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)計和組態(tài)軟件設(shè)計過程。系統(tǒng)設(shè)計最底層差不多上各種本質(zhì)安全的數(shù)據(jù)采集傳感器，采納了歐姆龍公司的可編程操縱器作為下位機(jī)，上位機(jī)采納北京亞控的組態(tài)王作為監(jiān)控軟件，通過工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，構(gòu)成了實時監(jiān)測且具備辦公自動化功能的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印功能，還能依照要求提供系統(tǒng)報警。本文設(shè)計實現(xiàn)的系統(tǒng)目前差不多投入運行一年多，從這一年多的運行情況來看，效果良好，較大程度提高了選礦廠的自動化水平，保障了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，節(jié)約了生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：鐵選礦

3、 監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 可編程操縱器 組態(tài)軟件AbstractIts very meaningful to carry on automatic monitoring in ore dressing precess to promote the level of production management,ensure the production safety,increase production benefit,economize resource,etc.In recent years,along with the improvement of ore dressing technolo

4、gy and equipments,the higher requirement is needed for production process monitoring and equipment management.On the other hand,along with the development of control theory,computer and communication technology,as well as the successful application of computer supervisory systems,the site instrument

5、s are developing toward the digital,information and intelligent,which makes monitoring perfected gradually.Industry control networks based on PLC,FCS are formed.Firstly this thesis analyses the project background and application status,and then present the actual circumstance of the iron mine and mi

6、neral processing. Meanwhile, according to the circumstances and actual requirement of Shenkeng iron mine in Heyuan,proposed a system architecture according to the needs analysis.At last,elaborates in detail the data acquisition layouts and software design courses.There are all intrinsically safe dat

7、a acquisition sensors in the bottom of the system,which uses Omron PLC as lower PC.In the upper PC,uses KingView configuration software of Wellintech Co.Ltd in Beijing as monitoring software.The system communicates by FCS,and can monitor real time,which has an office automation function.The system a

8、lso provides inquire and print function,as well as alerting as the need.The monitoring system designed in this thesis have been used in the actual for about one years.According to the operation result,the system greatly improves the iron mines automation level,guarantees the safety of production and

9、 save the production cost。Keywords: Iron dressing Monitoring system Data acquisition PLC SCAD緒論1.1 本文研究背景隨著社會的快速進(jìn)展，世界各國對鋼鐵的需求量越來越大，導(dǎo)致鋼鐵以及鐵礦石價格一路上升，進(jìn)而導(dǎo)致制造成本加大，利潤率下降。在這種情況下，更好更多地開采鐵礦石就顯得格外緊迫。在同等的自然條件下，選礦自動化技術(shù)能專門大程度上提高選礦的效率和效益，節(jié)約人力成本，有更高的安全保障。選礦自動化技術(shù)自20 世紀(jì) 40 年代以來，差不多取得了專門大的進(jìn)展，從全然上轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)選礦技術(shù)落后的局面。選礦過程操縱

10、是指為了滿足選礦生產(chǎn)過程的各類需求（包括生產(chǎn)安全性、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效益、環(huán)境愛護(hù)和操作規(guī)模等）而采納的連續(xù)監(jiān)測和自動操縱技術(shù)1。由于選礦生產(chǎn)過程的復(fù)雜特性和一些客觀因素2，一定程度上限制了選礦自動化技術(shù)的普及范圍、應(yīng)用水平和進(jìn)展速度，與其他行業(yè)相比較而言仍然顯得有些落后。但由于選礦自動化技術(shù)在提高選廠生產(chǎn)效率、提高精礦品位和回收率、降低制造成本等方面效果顯著，因此今年來日益受到重視3。在選礦過程中，經(jīng)常需要對某些變量的值進(jìn)行恒定操縱，防止其浮動，比如球磨機(jī)內(nèi)物料的濃度，必須要操縱在一個水平內(nèi)才能使磨選效果最好。然而在實際生產(chǎn)過程中，有專門多因素會對操縱對象進(jìn)行干擾，這我們就必須對這些變量進(jìn)行適

11、當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。以往這種調(diào)節(jié)差不多上人工進(jìn)行的，人工調(diào)節(jié)的誤差和延時性都比較大，而自動操縱就能克服這些缺點，它具有精度高、反應(yīng)快等特點，因此它也成為最近的選礦進(jìn)展方向。1.2 本文研究的現(xiàn)狀及前景由于計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器水平的迅速進(jìn)展，以及自動操縱技術(shù)的更廣泛應(yīng)用，使得計算機(jī)操縱技術(shù)取得了極其飛速的進(jìn)展。到上世紀(jì)七十年代中期，出現(xiàn)了集散型操縱系統(tǒng)（DCS），它以微處理器為核心。DCS 的出現(xiàn)使工控領(lǐng)域得到了專門大的改變，同時迅速應(yīng)用到了各個工業(yè)領(lǐng)域。到 70 年代末的時候，DCS 開始運用到了選礦過程中。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，傳統(tǒng)的礦業(yè)大國如美國、南非、俄羅斯等在一些大中型選礦廠采納自動化選礦

12、技術(shù)差不多特不普遍，其應(yīng)用范圍差不多覆蓋從破裂到脫水的各個環(huán)節(jié)，測控參數(shù)包括所有的需測量。在操縱方案上也從以往的單參數(shù)、單機(jī)、單作業(yè)段操縱向全流程、全車間、全廠范圍的多級操縱和管控一體化方向進(jìn)展4。近年來的計算機(jī)技術(shù)進(jìn)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，為選礦自動化的進(jìn)展提供了更加良好的進(jìn)展條件。選礦自動化技術(shù)自上世紀(jì)出現(xiàn)以來，差不多取得了專門大的進(jìn)步，從全然上使得傳統(tǒng)選礦技術(shù)的落后局面得到了改觀。按傳統(tǒng)的操作方式，工人們差不多上憑以往的工作經(jīng)驗對設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，如此既不及時又不準(zhǔn)確，因此較難獲得好的操縱效果，同時也會造成工人們的工作條件專門惡劣5。自動檢測能夠及時準(zhǔn)確的指示選礦過程各參數(shù)

13、的變化；自動調(diào)節(jié)能夠及時依照檢測結(jié)果，準(zhǔn)確的對有關(guān)變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這兩項自動化技術(shù)的應(yīng)用提高了選礦指標(biāo)，節(jié)約了能耗，改善了勞動條件。近年來進(jìn)展起來的選礦自動化技術(shù)能夠綜合考慮選礦過程中各項阻礙因素，隨著入選礦石性質(zhì)的變化而自動改變對各變量的操縱，使選礦指標(biāo)達(dá)到最佳值6。盡管選礦過程操縱有諸多優(yōu)點，然而在實際選礦過程中，過程操縱的應(yīng)用遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的效果。制約其進(jìn)展速度的的幾個要緊環(huán)節(jié)在于： （1）傳感器和各類檢測儀表沒有創(chuàng)新，顯得相對落后，一些大設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的檢測仍然存在可靠性低的問題。此外，傳感器安裝復(fù)雜、運行壽命短也是制約選礦自動化的關(guān)鍵因素。（2）專門多選廠對傳感器件以及自動化系統(tǒng)的定

14、期維護(hù)缺乏重視，也特不缺乏專門人員進(jìn)行維護(hù)，如此就使得系統(tǒng)僅能夠在投運后的短期內(nèi)保持正常狀態(tài)。一旦缺乏技術(shù)支持，自動化系統(tǒng)專門可能就因為各種情況而出現(xiàn)故障。（3）自動化系統(tǒng)最初設(shè)計、開發(fā)的不合理。專門多選廠的自動化系統(tǒng)設(shè)計都不切合實際情況，具體表現(xiàn)在操縱程序不合理，儀表設(shè)備選擇不合理等等。（4）大多數(shù)人依舊認(rèn)為中國勞動力過剩，自動化系統(tǒng)的存在沒有必要。這是一種傳統(tǒng)的落后觀念，實踐已慢慢證明這是錯誤的。下面簡要敘述當(dāng)前選礦操縱領(lǐng)域的一些熱點，能大體概括近期的進(jìn)展趨勢：（1）軟傳感器的開發(fā)和應(yīng)用。此技術(shù)是指先測量一些間接參數(shù)，然后用數(shù)學(xué)方法來進(jìn)行處理，如此就能夠得到一些因客觀緣故不便直接檢測的量的

15、數(shù)據(jù)。該技術(shù)作為一種更簡便、更經(jīng)濟(jì)的測量手段，目前正在進(jìn)一步進(jìn)展。（2）計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的迅速進(jìn)展。上位機(jī)采納高可靠的工控機(jī)進(jìn)行直接操縱。特不是近些年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛普及使得一些原來自動化應(yīng)用基礎(chǔ)不錯的選廠預(yù)備采納基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的操縱方案，這種操縱方案能與因特網(wǎng)以及原有的信息治理系統(tǒng)相適應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更深入的管控一體化。（3）計算機(jī)集成操縱系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)目前已能夠?qū)B續(xù)的生產(chǎn)過程進(jìn)行自動操縱和生產(chǎn)治理。CMS 系統(tǒng)是選礦自動化進(jìn)展下去的遠(yuǎn)期目標(biāo)。（4）新型選礦工藝和選礦設(shè)備。這些工藝和設(shè)備自身對自動化水平的要求，促使自動化技術(shù)日益成為選礦生產(chǎn)中不可或缺的手段。按 IEC 和現(xiàn)場

16、總線基金會的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。有通信就必須有協(xié)議，從那個意義上講，現(xiàn)場總線實質(zhì)上是一個定義了硬件接口和通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)7?，F(xiàn)場總線的實質(zhì)是以串行數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)的 410mA 模擬信號的傳輸。它把通用或?qū)Ｓ玫奈⑻幚砥髦萌雮鹘y(tǒng)的測量操縱儀表，使之具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，采納一定的介質(zhì)作為通信總線，按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個設(shè)備之間以及現(xiàn)場設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，形成各種適應(yīng)實際需要的自動化操縱系統(tǒng)。在通信網(wǎng)絡(luò)中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 制定了開放式系統(tǒng)互連參考模型，定義了 7層體系結(jié)

17、構(gòu)。但關(guān)于工業(yè)操縱系統(tǒng)來講，7 層模型過于復(fù)雜，現(xiàn)場總線和實時工業(yè)以太網(wǎng)都參考 ISO 模型，采納了符合自己要求的協(xié)議模型?，F(xiàn)場總線的特點是：現(xiàn)場設(shè)備分散，單個節(jié)點信息量小，但實時性和快速性要求較高。因此現(xiàn)場總線對 ISO 模型做了大量的簡化，只使用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。1.3 本文研究的目的和意義自從我國加入 WTO 后，各種礦類產(chǎn)品市場也逐漸形成了國內(nèi)外一體化的新局面，到現(xiàn)在，這種局面更加深化。所有的礦山企業(yè)都面臨國外同行的直接競爭，這關(guān)于我們來講是一個巨大而嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但這同時也是我們的一個專門好的進(jìn)展機(jī)遇，能夠趁機(jī)淘汰落后產(chǎn)能，做大做強(qiáng)優(yōu)勢企業(yè)，加強(qiáng)國內(nèi)礦山企業(yè)的競爭力。

18、但我們也看到，國內(nèi)的專門多企業(yè)在設(shè)備、技術(shù)水平、治理能力和生產(chǎn)效率方面與國外先進(jìn)企業(yè)相比，均存在比較大的距離。隨著新世紀(jì)的到來，各種資源逐漸顯得匱乏，礦產(chǎn)資源的可持續(xù)利用也就顯得日益重要，而選礦自動化在保障生產(chǎn)、節(jié)能減排、降低成本、提高生產(chǎn)效率和環(huán)境愛護(hù)等方面，都有專門大的發(fā)揮空間。因此，提高自動化技術(shù)在選礦行業(yè)的應(yīng)用水平具有重大的現(xiàn)實意義，對國內(nèi)選礦自動化水平和選礦工藝技術(shù)水平的提高，增強(qiáng)國內(nèi)礦山企業(yè)的綜合實力、建立現(xiàn)代企業(yè)制度，實現(xiàn)以后的可持續(xù)進(jìn)展，必將產(chǎn)生十分積極的阻礙9。1.4 本文研究內(nèi)容依照相關(guān)背景和具體標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合礦山項目實際，設(shè)計了一套礦山生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)。本論文要緊完成以

19、下工作：（1）項目背景以及相關(guān)技術(shù)的分析介紹。（2）介紹選礦流程，然后依照客戶的實際需求，對礦區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則和總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，提出總體的系統(tǒng)架構(gòu)和實施方案。（3）依照總體設(shè)計方案，列出所有的數(shù)據(jù)采集點，并設(shè)計皮帶秤、料位計等各個點的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。（4）介紹總體軟件架構(gòu)，完成綜控室的組態(tài)軟件的編寫，包括工藝部分、電力部分、故障報警部分和辦公自動化部分。（5）最后對全文進(jìn)行總結(jié)與展望。2 選礦廠設(shè)計需求分析2.1 選礦廠概況深坑鐵礦為河源市大頂鐵礦田的一個礦區(qū)，地處連平，東源、和平三縣交界的山區(qū)，礦田范圍：自東南深坑至西北鐵帽頂延長 3km，南起蕉園北至上派竹塘寬 4km，面積約為 35

20、平方 km。深坑鐵礦屬于東源縣堅基礦業(yè)有限公司的下屬企業(yè)，深坑鐵礦作為一個新建礦山，礦山自成立以來，已進(jìn)行了一系列前期建設(shè)工作，其中包括生活設(shè)施、空壓機(jī)供氣設(shè)施、變配電設(shè)施、斜井及部分基建平巷工程等。本礦床位于大頂鐵礦東南部，呈西北-東南向分布，區(qū)內(nèi)分深坑和茶廠兩個主礦體。深坑礦體為一獨立礦體，礦體走向大致呈東西向，向東南角傾 1020，并與地層產(chǎn)狀差不多一致。深坑鐵礦是一個剛開始新建的礦山，地處廣東北部山區(qū)，礦體埋藏在地表下120200m，適合進(jìn)行地下開采。依據(jù)深坑鐵礦+240m 水平以上礦體賦存條件和開采技術(shù)條件，經(jīng)多次認(rèn)證認(rèn)為該區(qū)域礦體適合采納地下開采，經(jīng)所進(jìn)行的開采能力論證，+340m

21、+240m 范圍內(nèi)適合的開采規(guī)模為 7wt/a。該區(qū)域可開采礦量為 238.1104t，可能服務(wù)年限為 24a，其中礦山基建期為 2a，穩(wěn)產(chǎn)期約為 27a。2.2 選礦流程介紹選礦，確實是依照礦石中不同礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)，把礦石破裂磨細(xì)以后，采納重選法、浮選法、磁選法、電選法等，將有用礦物與脈石礦物分開，并使各種共生的有用礦物盡可能相互分離，除去或降低有害雜質(zhì)，以獲得冶煉或其他工業(yè)所需原料的過程10。選礦從大的范圍講分為破裂、磨礦、擇選三個過程，細(xì)分又可分為破裂、磨碎、篩分分級、洗礦、磁選、選后處理等步驟。深坑鐵礦的選礦工藝流程概圖見圖 2.1。圖 2.1 深坑選廠工藝流程概圖下面簡要介紹一

22、下：（1）礦石破裂破裂確實是將礦山采出的粒度為 5001500mm 的礦塊碎裂至粒度為 525mm 的過程。方式有壓碎、擊碎、劈碎等，一般按粗碎、中碎、細(xì)碎三段進(jìn)行。粗破多用1.2m 或 1.5m 旋回式破裂機(jī)，中破使用 2.1m 或 2.2m 標(biāo)準(zhǔn)圓錐式破裂機(jī)，細(xì)破采納2.1m 或 2.2m 短頭型圓錐式破裂機(jī)。（2）磨礦我國鐵礦磨礦工藝大多采納兩段磨礦流程，中小型選礦廠采納一段磨礦流程。磨礦以研磨和沖擊為主。將破裂產(chǎn)品磨至粒度為 10300m 大小。磨碎的粒度依照有用礦物在礦石中的浸染粒度和采納的選不方法確定。常用的磨礦設(shè)備有： 棒磨機(jī)，球磨機(jī)，自磨機(jī)和半自磨機(jī)。深坑鐵礦選用的確實是球磨機(jī)

23、。磨碎作業(yè)能耗高，通常約占選礦總能耗的一半。（3）篩分分級按篩面篩孔的大小將物料分為不同的粒度級不稱篩分，常用于處理粒度較粗的物料。按顆粒在介質(zhì)（通常為水）中沉降速度的不同，將物料分為不同的等降級不，稱分級，用于粒度較小的物料。篩分和分級是在粉碎過程中分出合適粒度的物料，或把物料分成不同粒度級不分不入選。（4）洗礦為幸免含泥礦物原料中的泥質(zhì)物堵塞粉碎、篩分設(shè)備，需進(jìn)行洗礦。原料如含有可溶性有用或有害成分，也要進(jìn)行洗礦。洗礦可在擦洗機(jī)中進(jìn)行，也可在篩分和分級設(shè)備中進(jìn)行。（5）選不礦物原料經(jīng)粉碎作業(yè)后進(jìn)入選不作業(yè),使有用礦物和脈石分離，或使各種有用礦物彼此分離。這是選礦的主體部分。選不作業(yè)有重選、

24、浮選、磁選、電選、揀選和化學(xué)選等。深坑選礦廠采納的是磁選方式。磁選是利用礦物顆粒磁性的不同，在不均勻磁場中進(jìn)行選不。（6）選后產(chǎn)品處理后產(chǎn)品處理作業(yè) 包括精礦、中間產(chǎn)品、尾礦的脫水，尾礦堆置和廢水處理。選礦要緊在水中進(jìn)行，選后產(chǎn)品需要脫水，方法有重力泄水、濃縮、過濾和干燥。塊狀和粗粒物料可用脫水篩、螺旋分級機(jī)和脫水倉等進(jìn)行重力泄水。細(xì)粒物料用濃縮機(jī)或水力旋流器和磁力脫水槽等濃縮，再經(jīng)真空過濾機(jī)過濾。近年出現(xiàn)的流態(tài)化干燥法和噴霧干燥法能夠提高干燥效率。尾礦通常送尾礦庫堆存，有時先經(jīng)濃縮后再進(jìn)行堆存。尾礦水可回收再用。不合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水須經(jīng)凈化處理。舊尾礦場地要進(jìn)行植被、復(fù)田11。通過以上幾個步驟

25、滯后就能得到品位較好的鐵礦砂，然后運輸?shù)礁鱾€煉鐵廠進(jìn)行加工得到鋼鐵產(chǎn)品。2.3 選礦廠需求分析關(guān)于鐵選礦廠，生產(chǎn)的全然需求確實是在保證安全的情況下最大可能的獲得直接經(jīng)濟(jì)效益。從系統(tǒng)工程的角度來講，確實是要盡量降低投入的同時，增加產(chǎn)出12。結(jié)合生產(chǎn)實際，將那個需求分解一下，就又能夠大體分為操縱成本、增加產(chǎn)出、保障安全、便于治理等幾個小的需求。其中，操縱成本和增加產(chǎn)出能夠?qū)ｉT明顯的提高企業(yè)的收支比，也即是提高了企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益，這與企業(yè)的全然需求是直接相符的，增加產(chǎn)出的方式要緊是優(yōu)化選礦流程；保障安全是為了保證所有設(shè)備和人員的正常運作，也確實是為更好更多的產(chǎn)出提供了保障，這也與以人為本的精神相符

26、合的；便于治理是為了給決策者以及操作人員更多的分析依據(jù)，必須提供一些關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)及其歷史數(shù)據(jù)、曲線分析、報表分析等。從本鐵選廠的角度來講，操縱成本確實是合理地用水用電，減少選礦過程中的機(jī)械損耗、物料損耗等各類損耗，保證正常生產(chǎn)下地精簡各個部門的人力等；增加產(chǎn)出確實是盡力優(yōu)化生產(chǎn)過程，協(xié)調(diào)好各個環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，更好更多地獲得品位較高的精礦粉；保障安全確實是保證破裂、磨選等各個環(huán)節(jié)設(shè)備的正常運作，保證現(xiàn)場人員的人身安全；便于治理確實是要對原礦量、精礦量、精礦品位、料倉高度等一些關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整理，以便于廠領(lǐng)導(dǎo)以及現(xiàn)場的操作員進(jìn)行決策和操作。與選廠的需求相適應(yīng)，本監(jiān)控系統(tǒng)也就必須針對這些需求

27、提供技術(shù)支持。下面就對上述這四個小方面的需求在監(jiān)控系統(tǒng)中的體現(xiàn)進(jìn)行分析：（1）操縱成本選礦成本操縱是圍繞生產(chǎn)工藝各要素所產(chǎn)生的物料消耗費用、能源消耗費用等而進(jìn)行的打算、協(xié)調(diào)、操縱的治理工作。它是以生產(chǎn)現(xiàn)場為差不多要素，是一項綜合性治理。選礦成本操縱流程如圖 2.2 所示。圖 2.2 選礦成本操縱流程從圖 2.2 能夠看出，操縱選礦成本，必須要對生產(chǎn)過程中的物料、能源消耗，各部門的制造費用等進(jìn)行核算，算出原料成本、能源成本、制造費用及精礦產(chǎn)品成本。具體到監(jiān)控系統(tǒng)上來講，就必須要對原礦的投放量，精礦的總產(chǎn)量，總用水量，總用電量等進(jìn)行監(jiān)控。因此，監(jiān)控系統(tǒng)必須在選礦廠的原礦進(jìn)礦口和精礦出礦口都要安裝地

28、磅秤，來測量原礦和精礦噸位，在總輸入水管和各車間輸入水管上要安裝流量計來測量水流量，在總配電房和各個低壓配電室要有電度表來檢測總用電量。這些數(shù)據(jù)都要進(jìn)行監(jiān)控，最后進(jìn)入組態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。所有的數(shù)據(jù)通過整理成為報表給財務(wù)部門核算，看和原來的成本打算出入在哪，合理對生產(chǎn)打算進(jìn)行調(diào)整，最后進(jìn)入組態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。所有的數(shù)據(jù)通過整理成為報表給財務(wù)部門核算，看和原來的成本打算出入在哪，合理對生產(chǎn)打算進(jìn)行調(diào)整，最大化節(jié)約生產(chǎn)成本。（2）優(yōu)化生產(chǎn)在設(shè)備、人員一定的情況下，想增加產(chǎn)出，就必須優(yōu)化生產(chǎn)過程。從圖 3.1 能夠看出，選礦過程是一個連續(xù)性的過程，各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間都有特不緊密的聯(lián)系，因此，選礦過程的優(yōu)化不

29、能把眼光只放到某環(huán)節(jié)上，要從環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間，環(huán)節(jié)與總體之間進(jìn)行考量。具體到本鐵選廠來講，操縱各設(shè)備的給礦量，破裂與中細(xì)碎、中細(xì)碎與磨選環(huán)節(jié)之間的工作協(xié)調(diào)是特不重要的優(yōu)化手段。同時，要實時監(jiān)測所有要緊設(shè)備的運行情況，哪些設(shè)備在開，哪些設(shè)備在停車，哪些設(shè)備在檢修，為決策者作出正確的調(diào)度作技術(shù)支持。傳統(tǒng)的人工檢查方式盡管也能觀測到物料狀況和機(jī)器的運行狀態(tài)，然而信息比較分散，也有專門大的滯后性，對生產(chǎn)過程的優(yōu)化作用有限。自動化監(jiān)控就能將所有的信息集中式治理，同時實時性特不強(qiáng)。為了達(dá)到這些優(yōu)化手段，必須對破裂機(jī)到中碎礦倉的皮帶、中碎礦倉到中碎機(jī)的皮帶、球磨礦倉到球磨機(jī)的皮帶上都必須安裝皮帶秤，監(jiān)測各個環(huán)

30、節(jié)的處理量；還要在中碎礦倉和球磨礦倉上安裝料位計，監(jiān)測各個環(huán)節(jié)的原料儲備量；所有設(shè)備的啟停信號也都必須進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)。實時監(jiān)測各個點的數(shù)據(jù)，就能對整個選礦過程的情況一目了然，一旦哪里物料過多或者缺乏，就能作出相應(yīng)的調(diào)整。如此就能更好處理各個環(huán)節(jié)之間的工作協(xié)調(diào)，合理開停機(jī)器，安排生產(chǎn)。（3）保障安全保障設(shè)備和人員的正常安全工作是監(jiān)控系統(tǒng)的一個特不重要的意義。設(shè)備安全關(guān)于正常生產(chǎn)的重要性是不言而喻的。比如一旦破裂機(jī)出現(xiàn)故障，整個鐵選廠就得停工，將會產(chǎn)生巨大的怠工損失。人員安全是企業(yè)的差不多職責(zé)，也是以人為本的差不多要求，必須要積極愛護(hù)好工人的安全。在本選廠里，有專門多高壓高流高溫設(shè)備，這些設(shè)備一旦出

31、現(xiàn)事故，不但會造成生產(chǎn)受阻，嚴(yán)峻時甚至?xí)斐扇藛T傷亡，因此本選廠對安全性的要求就顯得更加迫切。為了保證安全，大設(shè)備的電壓電流和溫度，監(jiān)控系統(tǒng)必須要實時的監(jiān)測，一旦出現(xiàn)了超限情況，監(jiān)控系統(tǒng)要能夠立即作出報警，提醒現(xiàn)場人員作出反應(yīng)。本選廠的各個環(huán)節(jié)之間是緊密連接的，當(dāng)后面的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障停機(jī)時，前面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須要做出調(diào)整。比如中碎機(jī)停機(jī)了，破裂機(jī)到中碎礦倉的皮帶就必須要停下來，破裂機(jī)也要停止工作，否則會造成料倉溢出，甚至對中碎機(jī)造成危害。那個就要求監(jiān)控系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)之間要有聯(lián)鎖功能，能自動推斷停機(jī)。事故發(fā)生后再去處理永久差不多上被動的，為了預(yù)防事故的發(fā)生，必要時對各個設(shè)備要進(jìn)行正常的輪休檢查，

32、這就涉及到監(jiān)控系統(tǒng)必須要能記錄下大設(shè)備的持續(xù)工作時刻，到了其維護(hù)時刻就必須停機(jī)檢查。本選廠的尾礦壩和取水水庫是在同一個水源地，因此水庫水位和尾礦壩高也是保障生產(chǎn)安全的一個指標(biāo)。水位過低會造成生產(chǎn)用水短缺，水位過高可能會堵塞尾礦排污口。在水庫上和尾礦壩上都必須安裝測量高度的傳感器，并實時把數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控系統(tǒng)。（4）便于治理傳統(tǒng)的選廠治理，差不多上人工方式或者是半自動化方式的。比如礦石的化驗結(jié)果差不多上化驗室化驗好后，填在紙質(zhì)化驗表上然后人工送到相關(guān)部門；各個皮帶秤的計量也差不多上工人定時地去皮帶秤儀表上去看數(shù)字，然后記錄下來。隨著時代的進(jìn)展，這些方式都顯得過時了，也有專門大的時刻滯后性，不利于生產(chǎn)

33、的實時調(diào)整，也提高了人力成本。為了更好的治理選礦廠，從監(jiān)控系統(tǒng)的角度來講，必須要實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動采集記錄，并能保存歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)部分辦公自動化功能。具體來講，確實是要對料位、皮帶計量等關(guān)鍵點的的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的監(jiān)測記錄，還得保存下來，在組態(tài)系統(tǒng)里生成曲線報表等輔助工具，作為決策者和操作者的依據(jù)。化驗部分是一個專門的部分，因為本選廠的化驗還不能實現(xiàn)自動化，是人工化驗的，因此化驗的結(jié)果必須是人工輸入電子表單，然后由以太網(wǎng)傳給工控機(jī)。所有數(shù)據(jù)的歷史記錄都必須存儲下來，以便隨時能夠查詢。這些數(shù)據(jù)要緊包括設(shè)備的啟停時刻和電壓電流軸溫，各處水壓水流量，各處料倉高度，皮帶秤計量，地磅秤計量，水庫高度，尾礦壩

34、高以及化驗結(jié)果等等。此外，由于礦山和選廠的現(xiàn)實地理條件是在山區(qū)里，而企業(yè)總部在市區(qū)，同時選廠的辦公區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之間的交通條件也專門不方便，因此為了讓決策者能夠?qū)崟r地看到選廠的工作狀況，更加及時地作出決策，監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)畫面必須要公布出去，外界的主機(jī)能夠通過因特網(wǎng)，就能看到組態(tài)畫面。為了安全，組態(tài)系統(tǒng)的訪問因此也必須設(shè)置一定的權(quán)限。2.4 數(shù)據(jù)采集分類總結(jié)以上的需求分析，所需要采集的數(shù)據(jù)能夠分為以下幾類：（1）投入產(chǎn)出量這部分變量要緊是為了測量整個系統(tǒng)的投入以及產(chǎn)出，以及中間過程中的一些物料變量。要測量這些變量，就得在地磅房安裝測量儀來測量原礦和精礦量，還得再各個料倉上裝上料位計測量料倉高度，在某

35、些皮帶秤上安裝電子稱測量過礦量。（2）水電消耗量水和電都屬于能源消耗，也是成本操縱的一個方面。為了測量水流量，就需要在破裂進(jìn)水管和磨選進(jìn)水管處都裝上流量計。為了測量電量，就需要在各個低壓配電室以及總配電室都安裝電度表。（3）要緊運行設(shè)備量這部分要緊是指一些大設(shè)備，如破裂、球磨等設(shè)備的運行參數(shù)，如電壓、電流、軸溫等。（4）連鎖操縱：包括皮帶和設(shè)備的的電器連鎖。（5）產(chǎn)品質(zhì)量為了操縱產(chǎn)出的精礦的質(zhì)量，就必須要對精礦的品味和其他各段礦物的品位數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。（6）安全保障：關(guān)于高壓、高流設(shè)備，為了安全起見，必須要對其電壓電流進(jìn)行監(jiān)測。2.5 本章小結(jié)依照 2.3 節(jié)的分析，結(jié)合礦區(qū)的實際情況，監(jiān)控系統(tǒng)

36、應(yīng)該具備以下幾個功能：（1）必須滿足安全生產(chǎn)的要求，各個設(shè)備要做到防爆防火。（2）分區(qū)域采集相應(yīng)的工藝參數(shù)、設(shè)備運行參數(shù)和電氣運行參數(shù)至可編程操縱器 PLC。（3）按生產(chǎn)流程要求對設(shè)備實現(xiàn)電氣連鎖開停車，并對有關(guān)參數(shù)按設(shè)計要求實現(xiàn)超限報警或停車。（4）尾礦壩高數(shù)據(jù)和化驗數(shù)據(jù)要實時檢測，并每小時輸入計算機(jī)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳入總控室的總工控機(jī)。（5）對水庫水位高度以及各段輸水管的壓力和流量參數(shù)要實時監(jiān)測，同時要實時送達(dá)總工控機(jī)。（6）本監(jiān)控系統(tǒng)還要實現(xiàn)部分辦公自動化功能，如報表查詢、報警事件記錄、曲線分析等等。（7）在總操縱室，要作出整個選廠生產(chǎn)過程的組態(tài)畫面并用多媒體手段表現(xiàn)出來，以便調(diào)度員參考。3

37、 監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則此監(jiān)控系統(tǒng)處在選礦現(xiàn)場廠房，周圍專門多高壓高溫設(shè)備，各設(shè)備分布的也較廣，而該系統(tǒng)又是選礦廠進(jìn)行有效治理操縱的核心，關(guān)于保障安全、保證高效起著十分重要的作用。鑒于此，本監(jiān)控系統(tǒng)有以下幾條設(shè)計原則13：（1）安全性毫無疑問，首先必須保證盡量的安全性。監(jiān)控設(shè)備本身做不到安全保障的話，那就更談不上整個系統(tǒng)的安全和選廠的安全了。其一，是設(shè)備本身要有良好的防火性和防爆性；其二，確實是要在周圍做好防火防爆措施，以防出現(xiàn)各類意外情況。監(jiān)測設(shè)備盡量不直接接近高壓高溫設(shè)備，解除部分也要做好防范工作。（2）先進(jìn)性監(jiān)控系統(tǒng)里的設(shè)備要采納先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品設(shè)備，只有采納先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品

38、，才能保證整個系統(tǒng)的先進(jìn)性。（3）可靠性系統(tǒng)的可靠性是最要緊的性能指標(biāo)。但由于生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣，高壓高溫的強(qiáng)電環(huán)境，關(guān)于系統(tǒng)的指標(biāo)提出了更高的要求。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)差錯，輕微的情況是阻礙生產(chǎn)，嚴(yán)峻的話會造成生產(chǎn)事故。因此我們的一些要緊監(jiān)控設(shè)備要采取冗余措施，比如 PLC 都要有備用不間斷電源，一旦斷電還能接著正常工作。（4）開放性我們的監(jiān)控系統(tǒng)是要使用專門多年的，因此為了保證今后能夠擴(kuò)展，必須保證系統(tǒng)的開放性。一旦以后多增加了選礦設(shè)備或者選礦工藝，我們都要保證能夠立即優(yōu)化系統(tǒng)。為此，我們要在系統(tǒng)各個部分都流出必要的接口。（5）經(jīng)濟(jì)性在滿足以上各個要求的情況下，整個系統(tǒng)要盡量性價比高，以后維護(hù)

39、的時候也要易于維護(hù)，減少維護(hù)支出。如此的話，使用方就能更快回收成本，經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。3.2 數(shù)據(jù)采集點分布依照第 2 章的設(shè)計需求分析，以及所確定的需要采集的量，結(jié)合現(xiàn)場實際的生產(chǎn)流程，能夠確定所有的數(shù)據(jù)采集點。圖 3.1 和圖 3.2 分不是磨選和破裂時期的數(shù)據(jù)采集點分布圖，綜合起來確實是整個工藝流程的參數(shù)采集圖。圖 3.1 數(shù)據(jù)采集圖一圖 3.2 數(shù)據(jù)采集圖二除去圖 3.1 和圖 3.2 中所標(biāo)注的所有的點外，還有其他幾類數(shù)據(jù)采集點：地磅房的原礦精礦量數(shù)據(jù)采集；破裂和磨選車間進(jìn)水量采集；綜保裝置參數(shù)采集。這些地點的量差不多上通過 PLC 或者其他數(shù)據(jù)終端上傳到數(shù)據(jù)池的。3.3 數(shù)據(jù)匯合點設(shè)計前

40、一節(jié)設(shè)計了數(shù)據(jù)采集點，那么為了更加合理地構(gòu)建通信方案，必須要將數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的匯合。結(jié)合礦山平面布局圖，設(shè)計數(shù)據(jù)匯合點如圖 3.3 所示：圖 3.3 數(shù)據(jù)匯合點圖從圖 3.3 能夠看出，所有的數(shù)據(jù)差不多上匯合在了各個車間的 PLC 和綜保 IPC 里，然后再集中傳送到了總操縱室的數(shù)據(jù)池。各個環(huán)節(jié)的 PLC 和 IPC 覆蓋了它所在環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集工作。3.4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計本系統(tǒng)采納工業(yè)以太網(wǎng)總線和離散操縱系統(tǒng)相結(jié)合的多級操縱。工業(yè)以太網(wǎng)的開放性特不行，易于擴(kuò)展，也專門方便的和治理信息系統(tǒng)以及外部的互連網(wǎng)相連。這就將現(xiàn)場設(shè)備和自控系統(tǒng)都帶進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)世界中，為企業(yè)信息化和辦公自動化打下了基礎(chǔ)。在安全

41、性能上，所有的設(shè)備都采納了較好的防護(hù)措施，離高溫高壓設(shè)備都有一定的距離，如料位計等周密設(shè)備也都采取了隔離愛護(hù)措施以免受到現(xiàn)場鐵砂等的阻礙?？煽啃赃@方面，所有的 PLC 設(shè)備都采取了冗余措施，配備了不間斷電源，一旦突然斷電，PLC 仍能工作，正常反應(yīng)現(xiàn)場各設(shè)備的狀態(tài)。在可擴(kuò)展性方面，我們在PLC 上都預(yù)留了接口，總控室的組態(tài)軟件上，也都預(yù)留出了軟件變量空間，以備今后的各種用途。所有的監(jiān)測設(shè)備，如料位計、皮帶秤等等都直接通過光纖或者通訊電纜直接與 PLC 相連，保證了專門好的實時性。本系統(tǒng)總體上也是一個集散操縱系統(tǒng)，依照集散操縱系統(tǒng)的三級模型，能夠設(shè)計出奔系統(tǒng)的集散模型如圖 3.4 所示：圖 3.

42、4 監(jiān)控系統(tǒng)的集散模型將那個集散模型圖細(xì)化以下，能夠得到系統(tǒng)的整體設(shè)計圖如 3.5 所示。整個系統(tǒng)以及上位機(jī)監(jiān)控都采納了工業(yè)以太網(wǎng)，工控機(jī)都采納的研華工控機(jī)；PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采納歐姆龍公司的 PLC，以分布式 I/O 采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)；水位、各料倉料位采集裝置都采納的是 ABM 公司的雷達(dá)料位計，然后通過 Modbus 協(xié)議送達(dá)工控機(jī)；各段的生產(chǎn)量計量都采納武漢聚友公司的皮帶電子稱來測量，也是通過 Modbus 協(xié)議送達(dá)對應(yīng)車間的 PLC；尾礦壩的堆高是采納 Impulse 公司的激光測量儀來測量；各車間的水壓和水流量采納江蘇江陰塔南儀表的差壓變送器和壓力變送器來獲得；各車間配電室的綜保裝置數(shù)據(jù)都

43、通過 Modbus 協(xié)議傳送到下位工控機(jī)，并在下位工控機(jī)自帶的顯示屏上實時顯示；地磅室和化驗室的數(shù)據(jù)差不多上由相關(guān)人員錄入，然后通過以太網(wǎng)送達(dá)上位機(jī)?？偪厥业墓た貦C(jī)通過光纖以太網(wǎng)和各車間的 PLC 以及下位工控機(jī)相連接。下面的數(shù)據(jù)都能實時送達(dá)綜控室，以便即使處理。最終的組態(tài)畫面都要顯示在綜控室的大屏幕上，也能夠通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問。總控室一共有 2 臺計算機(jī)，1 臺作為數(shù)據(jù)服務(wù)器和操作臺，1 臺作為大屏幕的服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝 Oracle 10g 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端軟件和組態(tài)王 KingView6.53 組態(tài)軟件，并裝載有自行開發(fā)的 DataPool 數(shù)據(jù)收集軟件。數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件負(fù)責(zé)存儲所有的數(shù)據(jù)

44、，并實時將數(shù)據(jù)發(fā)給組態(tài)王軟件，在編輯好的組態(tài)工程里，能依照所有的數(shù)據(jù)變化來動態(tài)變化，直觀的反映在大屏幕上。大屏幕服務(wù)器計算機(jī)上裝有 Oracle 數(shù)據(jù)庫客戶端軟件和組態(tài)王軟件，能實時接收數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)。最終開發(fā)得到的治理系統(tǒng)軟件提供功能強(qiáng)大的支持因特網(wǎng)的掃瞄功能，支持外網(wǎng)的主機(jī)掃瞄，依照權(quán)限還有不同的掃瞄級不。這種掃瞄功能有兩種實現(xiàn)方式，一種是我們自己組態(tài)工程的 Web 公布，一種是要在掃瞄端相應(yīng)的裝載 Oracle 客戶端軟件和組態(tài)王軟件。前者方便簡潔，然而后者看的畫面更好，實時性也更強(qiáng)，也能進(jìn)行一些操作。一旦發(fā)覺某些設(shè)備出現(xiàn)超限情況，操作站的顯示屏和大屏幕上都會出現(xiàn)動畫報警，綜控室內(nèi)

45、的喇叭也會有聲音報警，提示操作員及時采取措施。圖 3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖4 數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)方案4.1 PLC 數(shù)據(jù)采集設(shè)計PLC，確實是指可編程操縱器，按照 IEC 的定義，PLC 確實是“一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采納可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序操縱、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，操縱各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦虿倏v器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)操縱系統(tǒng)連成一個整體、易于擴(kuò)充的原則設(shè)計。”本系統(tǒng)采納的是歐姆龍公司的 PLC，使用 USB 端口與上位機(jī)通信，因此我們用了一個光轉(zhuǎn)換器作為 PLC 和上位機(jī)

46、之間的傳輸媒介。采納梯形圖配功能模塊的結(jié)構(gòu)文本語言編程，多任務(wù)的編程模式，多個協(xié)議宏服務(wù)端口，易于聯(lián)網(wǎng)，擁有多路高速計數(shù)與多軸脈沖輸出?？删幊滩倏v器 PLC 一方面要實時的采集各個數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳給上層的工控機(jī)，另外一個方面，PLC 還需要依照實時采集上來的數(shù)據(jù)參數(shù)，來推斷某些設(shè)備是否處于異常狀態(tài)?？紤]到現(xiàn)場環(huán)境對電子設(shè)備阻礙比較大，以及為了以后維修方便，本系統(tǒng) PLC 所有的 I/O 均放置在操縱柜里面。首先統(tǒng)計所有的輸入輸出點，然后加上依照系統(tǒng)需要的一個冗余度，就能夠確定所需要的點數(shù)。然后，看 PLC 所帶的負(fù)載是什么類型，來確定輸出方式，如此能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。PLC

47、 的存儲容量大小是依照系統(tǒng)大小確定的。本項目里， PLC 所需要監(jiān)控的信號有：設(shè)備的啟停、配電室的合閘、設(shè)備的軸溫、皮帶秤計量、水壓量水流量等。在工業(yè)操縱里，網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和穩(wěn)定性專門重要，一旦通信中斷將會產(chǎn)生專門多不良阻礙。而這種可靠性和穩(wěn)定性取決于多個方面，比如安裝方式、設(shè)備連接、治理方案等等，設(shè)備冗余設(shè)計確實是加強(qiáng)可靠性的一個專門好的方式。依照實際需要，采取鏈路和硬件的冗余是一個專門好的途徑。本系統(tǒng)里一共有 6 臺 PLC，分不安裝在粗碎車間、中細(xì)碎車間、磨選礦車間、過濾車間、泵間車間和水船車間。粗碎車間的 PLC 要緊負(fù)責(zé)粗碎機(jī)和粗碎配電室的一些數(shù)據(jù)采集工作；中細(xì)碎的 PLC 負(fù)責(zé)中

48、細(xì)碎配電室和中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)、1#2#皮帶稱等的數(shù)據(jù)；選礦的 PLC 負(fù)責(zé)磨選車間里的球磨機(jī)、渣漿泵等的數(shù)據(jù)；過濾 PLC 負(fù)責(zé)過濾機(jī)和 11#12#皮帶等設(shè)備的數(shù)據(jù)；水泵船上的 PLC 就專門負(fù)責(zé)水船上的幾臺抽水機(jī)和水位測量儀的數(shù)據(jù)采集。整個選礦廠所有設(shè)備的啟停信號都由數(shù)字量接口接入 PLC，并實時上傳給組態(tài)系統(tǒng)。中碎機(jī)、球磨機(jī)這些大型設(shè)備的軸溫數(shù)據(jù)則是通過模擬 I/O 口傳入 PLC。中細(xì)碎和球磨車間的水壓水流量也是通過模擬口傳入 PLC。同時，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，PLC 也能夠操縱相關(guān)設(shè)備停機(jī)，幸免生產(chǎn)事故。每臺 PLC 上我們都安裝了一個人機(jī)交換界面，上面有本車間差不多設(shè)備的組態(tài)狀態(tài)圖，能

49、夠?qū)⒈拒囬g的數(shù)據(jù)直觀反映在屏幕上，以便于車間操作人員也能夠?qū)崟r的看到設(shè)備運行情況。每臺人機(jī)界面都會經(jīng)由一個小光交換機(jī)，通過光纖接到總控室的光以太網(wǎng)交換機(jī)，將數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)緩沖池。4.2 綜保裝置數(shù)據(jù)采集本選礦廠里采取了專門多大型設(shè)備，如顎式破裂機(jī)、圓錐破裂機(jī)、球磨機(jī)、過濾機(jī)等等，這些差不多上高壓高流設(shè)備，因此都需要相應(yīng)的配備一套綜合愛護(hù)裝置，以免設(shè)備出現(xiàn)大的故障甚至是事故。綜保裝置都安裝在各個車間的值班室里，為了節(jié)約成本以及為了更好的集中治理，盡管選廠有大設(shè)備的車間有 4 個，然而綜保裝置只有 2 套，中細(xì)碎值班室的綜保裝置負(fù)責(zé)生活區(qū)、粗碎車間的顎式破裂機(jī)和中細(xì)碎車間的圓錐機(jī)，選礦值班室的綜保

50、裝置負(fù)責(zé)磨選車間的球磨機(jī)和幾個變壓器的愛護(hù)。本項目里需要測量高度的地點有取水點的尾礦庫液位和中碎料倉、磨選料倉的料位。中碎礦倉和磨選礦倉的 6 個料位計，數(shù)據(jù)到傳感器以后，差不多上通過 RS485 接口將數(shù)據(jù)傳輸給中碎和磨選的綜保工控計算機(jī)上。綜保裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)終端是一臺研華工控機(jī)，上面裝有自行開發(fā)的數(shù)據(jù)采集以及顯示軟件 DataBridge，能將采集到的綜保裝置數(shù)據(jù)實時的現(xiàn)實在顯示器上，以便于值班室的值班人員觀看生產(chǎn)情況。DataBridge 是通過 RS485 接口讀取電力綜保裝置的參數(shù)，并將其傳至數(shù)據(jù)緩沖池的有用程序。在選礦廠的組態(tài)應(yīng)用中，該程序的地位如圖 3.4圖 3.4 Data

51、Bridge 軟件地位圖數(shù)據(jù)采集軟件封裝好了，作為一個可執(zhí)行程序安裝在工控機(jī)里，啟動的時候直接雙擊圖標(biāo)就能運行。中細(xì)碎的采集裝置和選礦的采集裝置唯一的不同在于它們的一個 ini 配置文件。DataBridge 軟件里要緊分為兩個模塊，Socket 模塊和 Comport 模塊。其中，Socket模塊要緊負(fù)責(zé)和上層的通信，也確實是和數(shù)據(jù)池的通信；Comport 模塊要緊負(fù)責(zé)和它所監(jiān)控的設(shè)備之間的通信。DataBridge 軟件要緊監(jiān)控的設(shè)備是綜保裝置和料位計，這兩種設(shè)備差不多上通過串口和工控機(jī)通信，采納 RS485 協(xié)議。軟件內(nèi)部有一個定時器，會定時地向綜保設(shè)備和料位計進(jìn)行查詢，假如收到數(shù)據(jù)，就

52、會用 socket 通信傳送給上層的數(shù)據(jù)池。其中，關(guān)于料位計 DataBridge 是一直固定地讀取其位于地址 324 處的內(nèi)容,因為料位計的高程信號一直存在那個地點。4.3 電子皮帶秤數(shù)據(jù)采集為了更好的監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的過料量以及最終的精礦產(chǎn)量，以便于合理安排各個設(shè)備的運行，有必要在關(guān)鍵的幾個皮帶上裝置測量裝置，實時的監(jiān)測皮帶上的瞬時量和累積量。本項目里，分不在粗碎到中細(xì)碎礦倉的 1#皮帶，中碎礦倉到中碎機(jī)的2#皮帶，球磨礦倉到球磨機(jī)的 10-3#、10-4#、10-5#皮帶以及最后的精礦出礦皮帶 12#皮帶下，安裝了電子皮帶秤，來測量過礦數(shù)據(jù)。本項目里采納的電子皮帶秤差不多上徐州拉姆齊技術(shù)進(jìn)展

53、公司的 XR2001 電子積分器皮帶秤。XR2001 操縱器包括現(xiàn)場安裝型和面板安裝型，采納微處理器操縱，處理稱重傳感器的重量信號和皮帶速度信號，計算流淌物料的流量和累積量，顯示在儀表上，并提供遠(yuǎn)程脈沖計數(shù)輸出?？赏饧油ㄓ嵃迨褂?RS-232 或 RS-485 接口和上位機(jī)通訊。本項目里的皮帶秤差不多上采納 RS-485 接口進(jìn)行通訊，這是因為 420mA 信號無法提供累積量，而累積量是一個特不重要的數(shù)據(jù)。*03H66H*00H*03H* * * XR2001 電子皮帶秤有自己的通訊協(xié)議格式，儀表的通訊波特率為（*03H66H*00H*03H* * * 地址功能碼數(shù)據(jù)地址 H數(shù)據(jù)地址 L寄存器

54、數(shù)量 H寄存器數(shù)量 LCRC16 LOCRC16 HI從站響應(yīng)格式為：地址功能碼字節(jié)數(shù)量數(shù)據(jù) MSB數(shù)據(jù) LSB其中，數(shù)據(jù)地址 L 為 40H 時，為讀儀表數(shù)據(jù)。寄存器數(shù)量 L 應(yīng)為 1AH。數(shù)據(jù)地址 L 為 5AH 時，為讀儀表顯示。寄存器數(shù)量應(yīng)為 40H。儀表發(fā)送 64 字節(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)XR2001 返回了數(shù)據(jù)時，可依照各個字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得出相應(yīng)的瞬時流量和累積量。本系統(tǒng)里，各個皮帶秤的數(shù)據(jù)差不多上通過 RS485 接口傳給了對應(yīng)車間的 PLC 操縱柜，然后在 PLC 里進(jìn)行運算，得出 10 進(jìn)制的流量和累積量，再送給綜控室的數(shù)據(jù)服務(wù)器，顯示在組態(tài)畫面上，方便值班員和廠方直觀了解生產(chǎn)情況

55、。4.4 化驗報告數(shù)據(jù)采集在鐵選廠里，各個環(huán)節(jié)的礦石成分?jǐn)?shù)據(jù)關(guān)于操縱生產(chǎn)是一個十分重要的參數(shù)。特不是原礦和精礦的品位，會直接阻礙到公司的經(jīng)濟(jì)效益，也是一個鐵選廠生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)之一。因此，我們要實時地采集各個環(huán)節(jié)礦石的成分?jǐn)?shù)據(jù)，送到總控室的數(shù)據(jù)服務(wù)器，顯示在組態(tài)畫面上?；瀳蟾鏀?shù)據(jù)全部都要存入數(shù)據(jù)庫，需要查詢時也要能立即調(diào)檔出來。由于深坑選廠的化驗部門是一個獨立的部門，離總控室也比較遠(yuǎn)，因此我們采取了網(wǎng)上遠(yuǎn)程錄入的方式，這就要求化驗室和總控室都要有配套的軟件來實現(xiàn)那個過程。對此，本系統(tǒng)里自行開發(fā)了一個化驗數(shù)據(jù)錄入軟件 ADOAnalyst，此錄入軟件與組態(tài)王數(shù)據(jù)池驅(qū)動程序 DataPoolS

56、vc 之間采納 UDP 協(xié)議上的 MODBUS 協(xié)議進(jìn)行，支持 04 號功能（讀輸入寄存器）。本軟件無需安裝即可立即運行，運行本軟件之前需要安裝 Oracle 10G 數(shù)據(jù)庫客戶端軟件，其中必須的組件是 Oracle OleDB Provider。本軟件運行后的界面如圖 3.5 所示：圖 3.5 化驗錄入軟件界面本軟件的一些差不多功能都在界面上標(biāo)注出來了，能夠增加、刪除、修改記錄，也能夠按照時刻段來進(jìn)行查詢。軟件中的表單樣式是依照選廠的具體情況定下的化驗員只需要按照要求填好數(shù)據(jù)，最后點擊提交，數(shù)據(jù)就會存入數(shù)據(jù)庫，同時傳給總控室的數(shù)據(jù)服務(wù)器，組態(tài)王軟件也會進(jìn)行相應(yīng)的處理，展現(xiàn)在組態(tài)畫面上。化驗數(shù)

57、據(jù)采集程序 ADOAnalyst 使用 ADO 連接組態(tài)系統(tǒng)的 ORACLR 數(shù)據(jù)庫，每當(dāng)它啟動時，就會自動讀取程序的一個配置文件，和上層組態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。軟件主界面上的所有變量都指向不同的數(shù)據(jù)源，每個不同的功能鍵會作出不同的處理，都會進(jìn)入數(shù)據(jù)庫作出相應(yīng)的操作。最終，表中所有的差不多上通過 Modbus發(fā)送到上層的數(shù)據(jù)池中，然后進(jìn)入組態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。4.5 本章小結(jié)本章首先介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則，然后結(jié)合選礦廠實際提出了總體設(shè)計方案。并詳細(xì)闡述了監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的各個部分的采集過程，包括設(shè)備啟停信號、設(shè)備電壓電流、軸溫、料倉高度等等。各個部分將數(shù)據(jù)采集上來之后，一般差不多上通

58、過以太網(wǎng)上傳給組態(tài)系統(tǒng)，只有少量數(shù)據(jù)需要在 PLC 里進(jìn)行初步的處理，如水流量和水壓，需要將 420mA 的電流信號換算成實際值再進(jìn)行上傳。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛和耳朵，以太網(wǎng)確實是傳導(dǎo)數(shù)據(jù)的神經(jīng)，組態(tài)系統(tǒng)則是一個大腦。數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量直接阻礙到最后的監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量和決策的正確性。因此本系統(tǒng)里所有的傳感器差不多上通過認(rèn)真測試和校正的，保證采集的原始數(shù)據(jù)的盡量實時準(zhǔn)確。5 組態(tài)設(shè)計5.1 軟件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)里，我們采納的組態(tài)軟件是北京亞控公司的組態(tài)王 KingView6.53， KingView 是亞控公司推出的第一款針對中小型項目推出的用于監(jiān)視與操縱自動化設(shè)備和過程的 SCADA 產(chǎn)

59、品。自其問世以來，以其易學(xué)易用、功能齊全、物美價廉的優(yōu)勢暢銷不衰。其要緊亮點有：可視化操作界面自動建立 I/O 點分布式存儲報警和歷史數(shù)據(jù)設(shè)備集成能力強(qiáng)，幾乎能連接所有的設(shè)備和系統(tǒng)組態(tài)王盡管有這么多優(yōu)點，然而當(dāng)采納多組態(tài)終端時，組態(tài)王會花大量的時刻對設(shè)備進(jìn)行訪問，因此我們?yōu)榱诵颐膺@種情況，有必要在組態(tài)王和設(shè)備之間建立一個數(shù)據(jù)緩沖池，使得組態(tài)王能夠以較少的時刻來獵取數(shù)據(jù)，而集中于狀態(tài)處理。建立一個數(shù)據(jù)緩沖池還能夠使得開發(fā)者能夠靈活地連接不同的設(shè)備，對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中治理。關(guān)于大型的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)緩沖池方案提供了一種結(jié)構(gòu)上分層清晰的集散式系統(tǒng)模式。按照第 4 章的數(shù)據(jù)采集方案，所有的

60、數(shù)據(jù)通過各個傳感器和采集設(shè)備采集后，都會經(jīng)由以太網(wǎng)或者傳給總控室的中心交換機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)緩沖池內(nèi)，然后中心交換機(jī)再傳給數(shù)據(jù)服務(wù)器，進(jìn)行下一步的處理。組態(tài)軟件并不是直接和設(shè)備相連接的，而是采取了一個數(shù)據(jù)緩沖池來暫存數(shù)據(jù)，使得整個系統(tǒng)的前端和后端隔離開來。第 4 章差不多介紹過了，數(shù)據(jù)采集方案所采集的幾類數(shù)據(jù)，最終差不多上由 PLC、綜保工控機(jī)和化驗主機(jī)傳給數(shù)據(jù)池的。PLC 的數(shù)據(jù)首先是傳給一個 MT4300 的一個人機(jī)界面，然后通過以太網(wǎng)傳給數(shù)據(jù)池。其中，PLC 和數(shù)據(jù)池之間是 TCP 協(xié)議傳輸；綜保工控機(jī)和數(shù)據(jù)池之間是 UDP 協(xié)議傳輸；化驗主機(jī)和數(shù)據(jù)池之間是自定義的一種被動模式，數(shù)據(jù)池程序并可不