选矿自动控制与分析系统详述

选矿自动控制与分析系统程玉才年4月选矿自动控制与分析系统详述第1页目录系统概述网络及相关工具选择工作流程和简明需求系统功效概略实施阶段及资源配置选矿自动控制与分析系统详述第2页概述选矿自动控制与分析系统详述第3页概述

--必由之路当代工业控制技术发展逐步让自动控制技术在选矿行业应用成为可能,一体化数据采集和设备控制系统是选矿企业信息化和智能化必由之路,是现有模式一次跃升.选矿自动控制与分析系统详述第4页概述

--可行性在选矿生产线上，经过完善现场生产设备和生产工艺，对提升选矿产品品位和回收率所起作用已微乎其微。而降低分级机溢流浓度、分级水、返砂矿、粒度等很多原因影响，克服浓度控制较大惯性和纯滞后特征，可大幅度提升选矿产品品位和回收率，常规控制+智能控制技术成为首选和可行控制伎俩。选矿自动控制与分析系统详述第5页概述

--实际意义节约电能、降低钢耗，降低设备故障率；投资回收快，回报率高，六个月即可收回；提升精矿品位，降低尾矿品位，提升金属回收率；提升设备作业率，降低工人劳工强度。选矿自动控制与分析系统详述第6页网络选择

选矿自动控制与分析系统详述第7页网络选择一体化现场数据采集与自动控制平台需要集中各子系统数据,形成统一控制模型对现场设备集中控制需要能集中下达指令,逐一执行所以,现场数据采集和自动控制需要建立在一个可靠网络平台上选矿自动控制与分析系统详述第8页网络选择

--现场总线现场总线发展：

1984年，现场总线概念得到正式提出。IEC（国际电工委员会）对现场总线（Fieldbus）定义为：现场总线是一个应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实施双向、串形、多结点数字通信技术。现场总线本质：现场通信网络

用于过程自动化和制造自动化现场设备或现场仪表互连现场通信网络。现场设备互联

依据实际需要使用不一样传输介质把不一样现场设备或者现场仪表相互关联。互操作性

用户能够依据本身需求选择不一样厂家或不一样型号产品组成所需控制回路，从而能够自由地集成FCS。分散功效块

FCS

废弃了DCS

输入/输出单元和控制站,

把DCS

控制站功效块分散地分配给现场仪表,

从而组成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。通信线供电

通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量,

这种方式提供用于本质安全环境低功耗现场仪表,

与其配套还有安全栅。开放式互联网络

现场总线为开放式互联网络，既能够与同层网络互联，也可与不一样层网络互联，还能够实现网络数据库共享。选矿自动控制与分析系统详述第9页网络选择

--现场总线主流现场总线介绍：基金会现场总线（FoundationFieldbus

简称FF）:美国Fisher-Rousemount企业为首联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家企业制订ISP协议和以Honeywell企业为首联合欧洲等地150余家企业制订WorldFIP协议于1994年9月合并。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为

1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。CAN总线（ControllerAreaNetwork

控制器局域网）:德国BOSCH企业推出，广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC

等企业支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN信号传输采取短帧结构，传输时间短，含有自动关闭功效，含有较强抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，采取了非破坏性总线仲裁技术，经过设置优先级来防止冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M

/1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。Lonworks总线:美国Echelon企业推出，并由Motorola、Toshiba企业共同提倡。它采取ISO/OSI模型全部７层通讯协议，采取面向对象设计方法，经过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等各种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采取LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）芯片中，并得以实现。DeviceNet总线:ODVA支持,DeviceNet是一个低成本通信连接也是一个简单网络处理方案，有着开放网络标准。DeviceNet含有直接互联性不但改进了设备间通信而且提供了相当主要设备级阵地功效。DebiceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络最大节点为64

个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采取多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上设备能够自由连接或断开，不影响网上其它设备，而且其设备安装布线成本也较低。PROFIBUS总线:德国家标准准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、

PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适合用于加工自动化领域。FMS适合用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。

PA用于过程自动化总线类型，服从IEC1158－２标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几个传输方式。

PROFIBUS传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为

200m，可采取中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。选矿自动控制与分析系统详述第10页网络选择

--现场总线主流现场总线介绍：HART总线:Rosemount企业开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过渡产品。其通信模型采取物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。因为它采取模拟数字信号混和，难以开发通用通信接口芯片。

HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备双主设备系统。CC-Link总线:三菱电机为主导多家企业推出，其增加势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，能够将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，含有性能卓越、使用简单、应用广泛、节约成本等优点。其不但处理了工业现场配线复杂问题，同时含有优异抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主网络，同时也可覆盖较高层次控制层和较低层次传感层。WorldFIP总线WorkdFIP北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有主要地位，尤其是在法国拥有率大约为60%。WorldFIP特点是含有单一总线结构来适用不一样应用领域需求，而且没有任何网关或网桥，用软件方法来处理高速和低速衔接。WorldFIP与FFHSE能够实现“透明联接”，并对FFH1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型连接方面，

WorldFIP做得最好，走在世界前列。INTERBUS:德国Phoenix企业推出较早现场总线，年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采取国际标准化组织

ISO开放化系统互联OSI简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，含有强大可靠性、可诊疗性和易维护性。其采取集总帧型数据环通信，含有低速度、高效率特点，并严格确保了数据传输同时性和周期性；该总线实时性、抗干扰性和可维护性也非常出众。选矿自动控制与分析系统详述第11页网络选择

--现场总线现场总线不可调和矛盾：现场总线因为来自不一样产品和生产厂家，经争论也无法达成统一多标准等于无标准。市场迫切需要统一标准现场总线控制系统。只有经过制订新标准才能实现，为了加紧新一代系统，人们开始寻求新出路。选矿自动控制与分析系统详述第12页网络选择

--现场总线现场总线出路： 出路一各种现场总线统一到1~2种。IEC61158产生本身就说明这种可能性很小。

出路二开发全部现场总线通用接口，成本较高且难度较大。

出路三各国不理会IEC61158，采取自主知识产权协议。主不符合经济全球化发展趋势。

出路四采取已经是通用国际标准Ethernet、TCP/IP等协议，并使其在工业体育场成熟应用，易于被广大国家用户、集成商、OEM及制造商接收和欢迎。选矿自动控制与分析系统详述第13页网络选择

--工业以太网以太网(Ethernet)进军工业自动化主要动力是：1.成本低；2.速度提升，因普通遍应用所形成硬件资源、软件资源和广泛支持。3.Ethernet是世界上应用最多网络，超出93%网络节点为Ethernet。。选矿自动控制与分析系统详述第14页网络选择

--工业以太网基于TCP/IPEthernet在工业自动化中应用

Ethernet仅仅只有物理层和链路层规范，它通常与TCP/IP等平台无关协议结合应用。我们所指Ethernet实际上是指基于TCP/IP协议Ethernet，即Ethernet/IP。过去，以生产PLC为主企业都使用Ethernet完成信息级通信，其中，西门了企业SIMATICNET将Ethernet应用到车间级，并有向下层通信趋势。伴随FF

HSE开发成功，Ethernet将广泛应用于工业控制系统监控网络。尤其令人感兴趣是，国际上有些企业已推出了完全以工业Ethernet为基础控制系统，其工厂级、监控级和现场级均采取基于TCP/P通信协议工业Ethernet，配置Wed

server功效，而且这种趋势愈来愈显著。人们预测，像当年工业PC进入工业自动化领域一样，Ethernet/IP已经快速地进入工业控制各级网络。

基于TCP/IPEthernet组成工厂网络最大优点是将工厂商务网、制造网络和现场级仪表、设备网络组成了通畅透明网络，并与WEB功效相结合，与工厂电子商务、物资供给链和ERP等形成整体，这就是施奈德透明工厂概念,即实现：

1开放商业化技术应用OPC

servers,Ethernet,Internet,IEC1131;

2基于IT/Internet技术产品开发

嵌入式网页服务器和浏览器提供对 PLC数据访问时间和可视化；

3采取开放网络策略

TCP/IP，物理层Ethernet；

4创建现有PLC作为“内容提供商”嵌入式服务器插件和OPC

server。选矿自动控制与分析系统详述第15页网络选择

--选择结论选择工业以太网,即基于TCP/IPEthernet在工业自动化中应用: 1.开放、无偿而且知识产权限制技术Ethernet和TCP/IP，能够节约资金，降低技术领带性，并能取得自主知识产权技术开发结果。

2.降低专有网络影响，有利于与国际接轨,对新设备引进减低了要求，降低项目投资费用。 3.采取Ethernet和TCP/IP等开放技术，能够促进WEB自动化等更先进技术和模式应用;4.可能促进制造业中间件软件市场形成，为中国参加下一波国际技术竞争创造良好条件。

选矿自动控制与分析系统详述第16页网络拓扑图选矿自动控制与分析系统详述第17页相关工具选择PLC：SiememsS7-200系列组态软件：WinCC数据库：MSSQLSERVER工业以太网网络设备：MOXA应用软件开发工具：Visualstudio嵌入式操作系统：WindowsCE.net6.0其它选矿自动控制与分析系统详述第18页运行环境选择服务器：待定工作站：研祥P42.4G/DDR512M/80G/100M/操作系统：Windowspro嵌入式开发平台：华恒ARM9选矿自动控制与分析系统详述第19页工作流程和简明需求选矿自动控制与分析系统详述第20页经典选矿厂工作流程选矿自动控制与分析系统详述第21页选矿流程与管理流程互联按选矿厂主流程分解,粗略产生20个子流程每个子流程所要关注或监控内容付后在选矿流程外,还存在矿厂管理流程依据企业实际情况,可能需要对其信息化进行统一规划,除工业以太网用于选矿流程外,还需要工厂办公网对监控情况进行管理二流程合一需要严格日志统计和权限控制选矿自动控制与分析系统详述第22页选矿子流程概要需求流程编号流程名称监控内容控制内容1原矿石原矿来料量传送带、电源开关2粗破碎送料量控制、风机、阀门传送带、电源、风机、阀门3中破碎送料量控制、风机、阀门传送带、电源、风机、阀门4筛分送料量控制、风机、阀门传送带、电源、风机、阀门5粉矿入库送料量控制传送带、电源6一段磨矿送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门7螺旋分级送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门8一段磁选送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门9旋流器分级送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门10二段磁选送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门11浓缩磁选送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门12精矿过滤送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门13铁精矿入库送料量控制传送带、电源14细破碎送料量控制、风机、阀门传送带、电源、风机、阀门15干式磁选送料量控制、风机、阀门传送带、电源、风机、阀门16干选尾矿送料量控制传送带、电源17二段磨矿送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门18尾矿入库送料量控制传送带、电源19尾矿浓缩送料量控制、进水量、阀门传送带、电源、阀门20循环水进水量、出水量、阀门阀门选矿自动控制与分析系统详述第23页初加工监控系统界面选矿自动控制与分析系统详述第24页经典子流程监控界面选矿自动控制与分析系统详述第25页经典控制过程旋流器给矿浓度控制选矿自动控制与分析系统详述第26页经典控制过程给矿量控制回路选矿自动控制与分析系统详述第27页经典控制过程泵池液位和旋流器入口压力控制选矿自动控制与分析系统详述第28页控制室效果图选矿自动控制与分析系统详述第29页系统功效对生产流程中关键部位进行动态监控依据需要对生产过程进