1、選礦自動控制與分析系統詳述目錄 系統概述 網絡及相關工具選擇 工作流程和簡要需求 系統功能概略 實施階段及資源配置概述概述-必由之路 現代工業控制技術的開展逐漸讓自動控制技術在選礦行業的應用成為可能,一體化數據采集和設備控制系統是選礦企業信息化和智能化的必由之路,是現有模式的一次躍升.概述-可行性 在選礦生產線上，通過完善現場生產設備和生產工藝，對提高選礦產品的品位和回收率所起的作用已微乎其微。而減少分級機的溢流濃度、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品的品位和回收率，常規控制+智能控制技術成為首選和可行的控制手段。 概述-實際意義 節

2、約電能、降低鋼耗，減少設備故障率； 投資回收快，回報率高，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； 提高設備作業率，降低工人勞工強度。 網絡選擇網絡選擇 一體化的現場數據采集與自動控制平臺需要集中各子系統的數據,形成統一控制模型 對現場設備的集中控制需要能集中下達指令,逐個執行 因此,現場數據采集和自動控制需要建立在一個可靠的網絡平臺上網絡選擇-現場總線現場總線的開展：現場總線的開展： 1984年，現場總線的概念得到正式提出。年，現場總線的概念得到正式提出。IEC國際電工委員會對現場總線國際電工委員會對現場總線Fieldbus的定義為：現場總的定義為：現場總線是一種應用于生

3、產現場，在現場設備之間、現場設備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結點的數字通信技術。線是一種應用于生產現場，在現場設備之間、現場設備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結點的數字通信技術。現場總線的本質：現場總線的本質：現場通信網絡現場通信網絡 用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場通信網絡。用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場通信網絡。現場設備互聯現場設備互聯 依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀表相互關聯。依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀表相互關聯。互操作性互操作性 用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的

4、產品構成所需的控制回路，從而可以自由地集成用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產品構成所需的控制回路，從而可以自由地集成FCS。分散功能塊分散功能塊 FCS 廢棄了廢棄了DCS 的輸入的輸入/輸出單元和控制站輸出單元和控制站, 把把DCS 控制站的功能塊分散地分配給現場儀表控制站的功能塊分散地分配給現場儀表, 從而構從而構成虛擬控制站，徹底地實現了分散控制。成虛擬控制站，徹底地實現了分散控制。通信線供電通信線供電 通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量, 這種方式提供用于本質平安環境的低功耗現場儀表這種方式提供用于本質平安環境

5、的低功耗現場儀表, 與其配套與其配套的還有平安柵。的還有平安柵。開放式互聯網絡開放式互聯網絡 現場總線為開放式互聯網絡，既可以與同層網絡互聯，也可與不同層網絡互聯，還可以實現網絡數據庫的共享。現場總線為開放式互聯網絡，既可以與同層網絡互聯，也可與不同層網絡互聯，還可以實現網絡數據庫的共享。 網絡選擇-現場總線主流現場總線簡介主流現場總線簡介 ：基金會現場總線基金會現場總線FoundationFieldbus 簡稱簡稱FF:美國美國Fisher-Rousemount公司為首的聯合了橫河、公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、英維斯等、西門子、英維斯等80家公司制定的家公司制定的ISP協議和以協議

6、和以Honeywell公司為首的聯合歐洲等地公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的余家公司制定的WorldFIP協議于協議于1994年年9月合并的。月合并的。FF分低速分低速H1和高速和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通秒，通信距離可達信距離可達1900m，可支持總線供電和本質平安防爆環境。后者傳輸速率為，可支持總線供電和本質平安防爆環境。后者傳輸速率為 1Mbit/秒和秒和2.5Mbit/秒，通信距離為秒，通信距離為750m和和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號符號IEC1158-2標準

7、。標準。CAN總線總線ControllerAreaNetwork 控制器局域網控制器局域網:德國德國BOSCH公司推出，廣泛用于離散控制領域，其總線標準已被公司推出，廣泛用于離散控制領域，其總線標準已被ISO國際標準組織制定為國際國際標準組織制定為國際標準，得到了標準，得到了Intel、Motorola、NEC 等公司的支持。等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，采

8、用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來防止沖突，通訊距離最遠可達支持多主工作方式，采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來防止沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達，通訊速率最高可達40M /1Mbp/s，網絡節點數實際可達，網絡節點數實際可達110個。個。 Lonworks 總線總線:美國美國Echelon公司推出，并由公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部層通訊協議，采用面向模型的全部層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光

9、纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至至1.5M/s不等，直接通信距離可達不等，直接通信距離可達2700m78Kbit/s，被譽為通用控制網絡。，被譽為通用控制網絡。Lonworks技術采用的技術采用的LonTalk協議被封裝到協議被封裝到Neuron神經元的芯片中，并得以實現。神經元的芯片中，并得以實現。 DeviceNet 總線總線:ODVA 支持支持, DeviceNet是一種低本錢的通信連接也是一種簡單的網絡解決方案，有著開放的網絡標準。是一種低本錢的通

10、信連接也是一種簡單的網絡解決方案，有著開放的網絡標準。DeviceNet具有的直接互聯性不僅改善了設具有的直接互聯性不僅改善了設備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。DebiceNet基于基于CAN技術，傳輸率為技術，傳輸率為125Kbit/s至至500Kbit/s,每個網絡的最大節點為每個網絡的最大節點為64 個，其通信模式為：生產個，其通信模式為：生產者者/客戶客戶Producer/Consumer，采用多信道播送信息發送方式。位于，采用多信道播送信息發送方式。位于DeviceNet網絡上的設備可以自由連接或斷開，不影響網上的其他設備，

11、而且其設備的安裝網絡上的設備可以自由連接或斷開，不影響網上的其他設備，而且其設備的安裝布線本錢也較低。布線本錢也較低。 PROFIBUS 總線總線:德國標準德國標準DIN19245和歐洲標準和歐洲標準EN50170的現場總線標準。由的現場總線標準。由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、 PROFIBUSPA系列組成。系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。控制器、低壓開關等。 PA用于過程自動化的總線類型，服從用于過程自動化

12、的總線類型，服從IEC1158標準。標準。PROFIBUS支持主支持主-從系統、純主站系統、多主多從混從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。合系統等幾種傳輸方式。 PROFIBUS的傳輸速率為的傳輸速率為9.6Kbit/s至至12Mbit/s，最大傳輸距離在，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為下為1200m，在，在12Mbit/s小小為為 200m，可采用中繼器延長至，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。個站點。 網絡選擇-現場總線主流現場總線簡介主流現場總線簡介 ：HART 總線總線:Rosemo

13、unt公司開發。其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變的過渡產品。公司開發。其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變的過渡產品。其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，支持點對點主從應答方式和多點播送方式。由于它采用模擬數字信號混和，難以其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，支持點對點主從應答方式和多點播送方式。由于它采用模擬數字信號混和，難以開發通用的通信接口芯片。開發通用的通信接口芯片。 HART能利用總線供電，可滿足本質平安防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統主機作為主設備能利用總線供電，可滿足本質

14、平安防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。的雙主設備系統。 CC-Link總線總線:三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統中，三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統中，可以將控制和信息數據同是以可以將控制和信息數據同是以10Mbit/s高速傳送至現場網絡，具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節省高速傳送至現場網絡，具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節省本錢等優點。其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。本錢等優點。其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的

15、抗噪性能和兼容性。CC-Link是一是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。 WorldFIP總線總線WorkdFIP的北美局部與的北美局部與ISP合并為合并為FF以后，以后，WorldFIP的歐洲局部仍保持獨立，總部設在的歐洲局部仍保持獨立，總部設在法國。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的特點是具有單一的總的特點是具有單一的總線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋，用軟件的方

16、法來解決高速和低速的銜接。線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋，用軟件的方法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與與FFHSE可以實現可以實現“透明聯接，并對透明聯接，并對FF的的H1進行了技術拓展，如速率等。在與進行了技術拓展，如速率等。在與IEC61158第第一類型的連接方面，一類型的連接方面， WorldFIP做得最好，走在世界前列。做得最好，走在世界前列。INTERBUS:德國德國Phoenix公司推出的較早的現場總線，公司推出的較早的現場總線，2000年年2月成為國際標準月成為國際標準IEC61158。INTERBUS采用國際標準化組織采用國際標準化組織 IS

17、O的的開放化系統互聯開放化系統互聯OSI的簡化模型的簡化模型1，2，7層，即物理層、數據鏈路層、應用層，具有強大的可靠性、可診斷性和易維護性。其采層，即物理層、數據鏈路層、應用層，具有強大的可靠性、可診斷性和易維護性。其采用集總幀型的數據環通信，具有低速度、高效率的特點，并嚴格保證了數據傳輸的同步性和周期性；該總線的實時性、抗干擾性和可用集總幀型的數據環通信，具有低速度、高效率的特點，并嚴格保證了數據傳輸的同步性和周期性；該總線的實時性、抗干擾性和可維護性也非常出色。維護性也非常出色。 網絡選擇-現場總線 現場總線不可調和的矛盾現場總線不可調和的矛盾 ： 現場總線由于來自不同產品和生產廠家，經

18、14年爭論也無法達成統一 多標準等于無標準。 市場迫切需要統一標準的現場總線控制系統。 只有通過制定新標準才能實現，為了加快新一代系統的，人們開始尋求新的出路。 網絡選擇-現場總線 現場總線的出路現場總線的出路 ：出路一各種現場總線統一到出路一各種現場總線統一到12種。種。IEC61158的的產生本身就說明這種可能性很小。產生本身就說明這種可能性很小。出路二開發所有現場總線通用的接口，本錢較高且出路二開發所有現場總線通用的接口，本錢較高且難度較大。難度較大。出路三各國不理睬出路三各國不理睬IEC61158，采用自主知識產權的，采用自主知識產權的協議。主不符合經濟全球化開展趨勢。協議。主不符合經

19、濟全球化開展趨勢。出路四采用已經是通用的國際標準出路四采用已經是通用的國際標準Ethernet、TCP/IP等協議，并使其在工業體育場成熟應用，易于等協議，并使其在工業體育場成熟應用，易于被廣闊國家用戶、集成商、被廣闊國家用戶、集成商、OEM及制造商接受和歡送。及制造商接受和歡送。 網絡選擇-工業以太網 以太網 (Ethernet)進軍工業自動化的主要動力是： 1.本錢低； 2.速度的提高，因普通遍應用所形成的硬件資源、軟件資源和廣泛支持。 3.Ethernet是世界上應用最多的網絡，超過93%的網絡節點為Ethernet。 。 網絡選擇-工業以太網基于TCP/IP的Ethernet在工業自動

20、化中的應用 Ethernet僅僅只有物理層和鏈路層標準，它通常與TCP/IP等平臺無關的協議結合應用。我們所指的Ethernet實際上是指基于TCP/IP協議的Ethernet，即Ethernet/IP。過去，以生產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應用到車間級，并有向下層通信的趨勢。隨著FF HSE的開發成功，Ethernet將廣泛應用于工業控制系統的監控網絡。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Ethernet為根底的控制系統，其工廠級、監控級和現場級均采用基于TCP/P通信協議的工業Etherne

21、t，配備Wed server功能，而且這種趨勢愈來愈明顯。人們預測，像當年工業PC進入工業自動化領域一樣，Ethernet/IP已經迅速地進入工業控制的各級網絡。 基于TCP/IP的Ethernet構成的工廠網絡的最大優點是將工廠的商務網、的制造網絡和現場級的儀表、設備網絡構成了暢通的透明網絡，并與WEB功能相結合，與工廠的電子商務、物資供給鏈和ERP等形成整體，這就是施奈德的透明工廠概念,即實現： 1開放的商業化技術的應用OPC servers,Ethernet,Internet,IEC1131; 2基于IT/Internet技術的產品開發 嵌入式網頁效勞器和瀏覽器提供對 PLC數據的訪問時

22、間和可視化； 3采用開放的網絡策略 TCP/IP，物理層Ethernet； 4創立現有的PLC作為“內容提供商嵌入式效勞器插件和OPC server。 網絡選擇-選擇結論 選擇工業以太網,即基于TCP/IP的Ethernet在工業自動化中的應用:1. 開放、免費并且知識產權限制的技術Ethernet和TCP/IP，可以節約資金，減少技術的領帶性，并能取得自主知識產權技術的開發成果。2.減少專有網絡的影響，有利于與國際接軌,對新設備的引進減低了要求，降低工程投資費用。3.采用Ethernet和TCP/IP等開放的技術，可以促進WEB自動化等更先進技術的和模式的應用; 4.可能促進制造業中間件軟件

23、市場的形成，為中國參與下一波國際技術競爭創造良好的條件。 網絡拓撲圖相關工具選擇 PLC：Siemems S7-200系列 組態軟件：WinCC 數據庫：MS SQL SERVER 2000 工業以太網網絡設備：MOXA 應用軟件開發工具：Visual studio 2005 嵌入式操作系統：Windows CE .net 6.0 其它運行環境選擇 效勞器：待定 工作站：研祥P4 2.4G/DDR512M/80G/100M/ 操作系統：Windows 2000 pro 嵌入式開發平臺：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 按選礦廠的主流程分解,粗略產生20個子

24、流程 每個子流程所要關注或監控的內容付后 在選礦流程外,還存在礦廠的管理流程 根據企業的實際狀況,可能需要對其信息化進行統一規劃,除工業以太網用于選礦流程外,還需要工廠辦公網對監控狀況進行管理 二流程合一需要嚴格的日志記錄和權限控制選礦子流程概要需求流程編號流程名稱監控內容控制內容1原礦石原礦來料量傳送帶、電源開關2粗破碎送料量控制、風機、閥門傳送帶、電源、風機、閥門3中破碎送料量控制、風機、閥門傳送帶、電源、風機、閥門4篩分送料量控制、風機、閥門傳送帶、電源、風機、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、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門7螺旋分級送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門8一段磁選送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門9旋流器分級送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門10二段磁選送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門11濃縮磁選送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門12精礦過濾送料量控制、進水量、閥門傳送帶、電源、閥門13鐵精