首鋼水廠選礦廠的破碎系統設備原采用繼電器一接觸器系統控制，由于控制回路復雜、控制環節繁多，聯鎖繼電器可靠性差，故障較多，而且當電氣回路發生故障時，由于控制環節多、故障不明顯，故障查找困難，處理時間較長，經常給生產帶來嚴重的影響，甚至造成選礦廠全面停產。
破碎生產流程設備的自動化控制水平，將直接影響整個破碎系統經濟效益的提高，同時對破碎系統生產能力的提高、入磨粒度合格率進一步提高至關重要。提高破碎生產過程的自動化水平，對貫徹“多碎少磨”的方針、挖掘選礦廠的綜合處理能力、實現節能降耗等方面具有深遠的影響。
1 破碎工藝流程及其控制系統的選擇
1．1破碎工藝流程簡介
首鋼水廠選礦廠是國內大型選礦廠，1971年建成投產，經過多年的挖潛改造和擴建，已形成19個磨選系列，設計年原礦處理量1800萬t。近幾年因采廠剝巖還欠供礦不足及限電等原因，實際年處理鐵礦石l 000萬t，鐵精礦產量330萬t左右。
首鋼水廠選礦廠破碎系統分為老系統和新系統，兩套礦石破碎系統，共用一個粗碎作業。破碎工藝流程為傳統的三段一閉路流程。即粗碎段、中碎段、細碎段三段，細碎段為帶預先檢查篩分作業的自定中心振動篩與細碎機構成閉路破碎工藝。
破碎新、老兩個系統，共有粗破碎機2臺、中破碎機6臺，細破碎機18臺，運輸皮帶28條，給礦皮帶46條，振動篩36臺等主體設備146臺，這些設備中有某1臺設備出現控制回路故障，都可能導致重大設備損壞或影響生產。
1．2工藝對自動化系統的要求
為了保證生產運行的可靠性、設備的安全I生，避免重大損失的出現，破碎系統設備采用集中聯鎖控制。為了設備檢修、處理故障方便，每臺設備均設手動控制方式。集中聯鎖控制與手動控制方式間的切換通過切換現場控制箱的轉換開關來實現。為確保破碎系統設備的穩定可靠運行，PLC控制系統的程序設計必須滿足以下要求：
(1)破碎系統所有設備在集中控制狀態下必須遵循特定的開停順序及合理的時間間隔。
(2)破碎系統設備在集中控制狀態下分為全線聯鎖和局部聯鎖兩種方式(通過上位機和PLC下位程序共同實現)。 (3)運行中某臺設備出現輕微故障時及時報警，提示操作人員及時處理，出現嚴重故障時立即報警并停車。故障停車時要按特定的聯鎖方式停止與其相關的設備。
(4)各運輸皮帶設跑偏、打滑保護，破碎機均設油溫、油壓保護，發生故障時報警或停車。
(5)系統共設主監控站與分監控站各1個，正常工作時在兩個控制站都能對整個破碎系統所有設備進行操作，當兩個控制站間通訊發生故障時，由主控站控制老系統設備，分控站控制新系統設備，使整個系統能夠正常工作。
(6)上位機實時顯示各設備的運行狀況，并對運行過程(如電機電流、故障報警等)做出實時記錄。
1．3控制系統的選擇
本控制系統采用PLC作為控制核心。配置工業控制計算機作為監控操作界面。
PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術、和通信技術發展起來的一種通用的工業控制裝置。它具有體積小、功能強、靈活通用與維護方便等一系列的優點。目前PLC系統已經發展得很完善，具有各種處理能力，除了傳統的順序控制外，數學運算能力也已達到相當高的水平，一些新的控制策略可以很方便的實現。同繼電器邏輯控制系統和通用計算機控制系統比較，PLC具有以下特點：
(1)高可靠性。因PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，接線簡單、維護方便、維修時間短，而且采用冗余設計、熱備系統、掉電保護、故障診斷、信息保護及恢復等技術，使可靠性得到顯著提高，另外上位機與遠程PLC、PLC與遠程站間多采用光纖通訊，大大降低了外界因素對系統輸入輸出信號的干擾，也增加了PLC控制系統的可靠性。PLC的高可靠性使它與其它控制系統相比具有絕對優勢。
(2)易操作性。PLC的易操作性主要表現在：①操作方便。現在大多數的工業用PLC控制系統多采用上位機與PLC進行通訊，通過人機交互的方式進行控制，因此操作方便。另外有些PLC還支持在整個控制系統運行中修改PLC下位邏輯控制程序，使得PLC程序的修改可在不停產的前提下進行；②編程方便。PLC有多種編程語言可供選用，它們都具有功能清晰、易于理解等優點；③維護方便。PLC具有自診斷功能，維修人員可根據有關信號燈指示及故障代碼，迅速找到故障點并排除故障。另外 PLC的結構設計也充分考慮了維修的方便性，采用標準化元件使維修用的備品備件簡化，也使維修變得非常方便。
(3)靈活性。PLC的靈活性主要表現在：①編程靈活。PLC一般提供多種可選用的編程語言，只要掌握其中一種語言就可進行編程；②擴展靈活。 PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據應用規模的不斷擴展，進行容量、功能、控制范圍的擴展。不僅可通過增加輸入輸出單元的增加點數，還可通過擴展單元來擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能，甚至可通過與其他上位機的通信來擴展它的功能，并與外部設備進行數據交換；③操作靈活。采用PLC控制系統，大大減少了設計、安裝施工的工作量，監視和控制非常容易。
(4)實現機電一體化。為了使得工業生產過程的控制更平穩、更可靠，向優質、高產、低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化的要求，而PLC正是這一要求的產物，它是專門為工業過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能強、機械與電氣部件被有機地結合在1個設備內，把儀表、電子、計算機的功能綜合在一起，因此它已成為當今數控技術、工業機器人、過程流程控制等領域的主要控制設備。
正因為PLC具有上述特點，所以PLC不但能完全取代繼電器控制設備的順序開停，且具有通訊聯網功能，可與上位計算機進行通訊，實時采集設備的運行狀態信號，及時控制設備的運行狀態，達到實時監控的目的，還通過光纖等媒介實現遠程控制。 (3)分布式報警：可同時支持多個報警服務器，允許操作員能同時在多個遠程位置查看報警信息、報警確認等。
(4)分布式的歷史趨勢：允許動態指定趨勢圖上每支筆的不同的歷史文件數據來源，這些歷史文件可以是Intouch數據庫，也可以是任何一個Indus—trialSQL Server數據庫。
[NextPage]
(5)遠程標記參考：允許遠程標記參考，可直接鏈接并顯示任何一個遠程數據源的實時信息，無需建立本地標記。遠程標記參考允許開發純分布式客戶／)服務器應用程序，節省了大量的應用程序配置和維護時間。
(6)Quickbbbbbbs：腳本語言功能非常強大，并且靈活易用。可創建自定義函數QuickFunctions。允許迅速開發自定義的Quickbbbbbb的擴展功能。
(7)SuperTags：Intouch支持SuperTags，對標記進行分層組織，允許將真實世界的設備、DCS式樣的標記及PLC數據結構映射到Intouch。
(8)支持OPC：完全支持OPC標準，能訪問任何一個OPC服務程序所提供的數據。
(9)Suibbbink：支持Wonderware新的通訊協議 Suibbbink。Suibbbink提供帶時間和質量標識的數據，保證Suibbbink或OPC源的所有數據絕對完整。
本系統中的監控站均設計配置了Intouch的開發版或運行版。
2系統組成
2．1硬件配置
2．1．1 PLC的選擇
控制系統選用了Modicon Quantum PLC系統，該系統是具有數字量和模擬量處理能力的專用計算機系統，Quantum具有模板化、體系結構可擴展的特點，廣泛用于工業和制造過程中的實時控制。它包括Quantum系列CPU、I／0模板(以及采用遠程I／O的800系列)、I／O接口、通訊模板、電源和底板。
在本系統中CPU模塊選用Quantum140CPU43412型，該CPU總內存為2M字節，能連接31個遠程I／O分站。其技術指標有：
(1)處理器／時鐘速度。486DX／66MHz；
(2)存儲器閃存／SRAM。1M／2M；
(3)寄存器。57K；
(4)離散量。65535；
(5)最大容量(IECll31—3程序存儲器)。896 K；
(6)最大984梯形圖邏輯。64 K；
(7)984梯形圖解算時間。0．1～0．5 ms／K；
(8)Modbus Plus端口。Yes；
(9)Modbus端口。2；
(10)支持的選項模板。6。
輸入輸出模塊也分別選用Quantum 140系列的 DAI(開關量輸人)、DAO(開關量輸出)、ACI(模擬量輸入)、ACO(模擬量輸出)等模塊。
選礦廠破碎系統設備多、生產線長，數據量和程序量大，本控制系統采用遠程式控制站配置。由遠程I／O分站負責采集現場設備的數據和控制設備的運行狀態。
2．1．2監控計算機
計算機作為破碎生產過程正常運行時的主要監控工具。采用高可靠的工業控制計算機，同時在主控站采用了2臺計算機，2臺機器功能完全相同，可相互熱備。正常生產時l臺主要用于監控老系統，另1臺主要用于監控新系統。
2．1．3 Modbus Plus網絡
Modbus Plus是為工業控制應用(如過程控制和監控信息傳遞)設計的局域網，由AEG Modicon開發。它是一個本地網絡，允許主計算機、可編程控制器和其他數據源以對等方式進行通信，適用于工業控制領域。MB+網具有高速、對等通信結構簡單、安裝費用低等特點；其通信速度為l Mbps，通信介質為雙絞線或光纖。MB+網的典型應用主要包括網絡控制、數據采集、信號監測、程序上裝／下傳、遠程測試編程等。
標準MB+網最多可支持32個對等節點，通信距離為457．2 m(1500英尺)。一個MB+網可以分成一個或多個段，段與段之間用RR85中繼器連接。一個MB+網最多可以使用3個RR85，使網絡最大擴展到64個節點1828．8 m(6000英尺)通信距離。當應用中需要訪問多于64個節點或通信距離大于l 828．8 m時，使用BP85網橋將多個MB+網絡連接在一起。
MB+網上的節點均為對等邏輯關系，通過獲得令牌來傳遞網絡信息。網絡中的每一個節點均分配有一個唯一的地址，一個節點擁有令牌就可以與所選的目標進行信息傳遞，或與網絡上所有節點交換信息。MB+網的網絡介質是一根屏蔽雙絞線，將各節點鏈式聯接到MB+網上。與電纜連接的專用插頭可插進每個節點的9針Modbus Plus口上，在一個網絡的兩端節點，使用專用的終端插頭，在其余中間節點使用專用的在線插頭。
本控制系統中具有兩級MB+網的網絡結構。監控計算機和各PLC之間采用MB+網連接，各站的計算機與PLC之間采用雙絞線，而主控站和分控站之間采用光纖。另外PLC的CPU主站同遠程I／ O分站之間也采用MB+網連接，距離較遠，通訊介質為光纖。
2．1．4儀表和傳感器
本控制系統設計配置的儀表和傳感器有：電流、溫度、壓力、跑偏開關、速度、打滑等傳感器，料位計、功率變送器、變頻器等儀表。
2．2軟件配置
2．2．1操作系統
[NextPage]
操作系統采用bbbbbbs 2000pro。
2．2．2 Concept2．6編程軟件
PLC編程軟件采用Concept2．6，軟件系統功能強大，符合國際IEC61131一3語言標準的所有5種編程語言供用戶選擇，用戶實現其控制思想的手段大大增強，特別是程序生成的設計與編程與PLC無關，并且帶有分布式和多功能PLC系統的現代化硬件體系、與強大的操作員和監視系統(MMI)的接口以及最新通訊系統的配置。
Quantum的IEC語言自始就按完善的文檔化和結構化的方式設計，將源代碼和編程用PC駐留在一起，以確保代碼安全。
Quantum的5種IEC6"1131—3語言是：
(1)順序功能流程圖(Sequential Function Chart)：提供全部的結構并協調面向批處理的過程或機器控制應用；
(2)功能塊圖(Function Block Diagram)：特別適合于過程控制應用；
(3)梯形圖(Ladder Diagram)：對于離散控制和互鎖邏輯性能卓越；
(4)結構式文本(Structured Text)：高級語言，對于復雜的算法和數據處理是一種極好的解決方案；
(5)指令表(Instruction List)：低級語言，用于優化代碼的性能。
2．2．3 Intouch8．0組態軟件
Wonderware公司提供的Intouch8．0組態軟件可提供一個查看控制和信息資源的單一的集成的用戶界面，使工程師、監控人員、管理人員、操作人員通過反映生產過程的圖形界面，進行監視并按實際運行情況作出反應。使用Intouch可大大降低開發和維護監控系統的費用及時間。
Intouch的主要特點有：
(1)面向對象的圖形：對象和對象組可以很方便的移動、改變大小和制作動畫。強大的面向對象的設計工具，允許方便的繪畫、排列、對齊、分層、隔開、旋轉、翻轉、復制、剪切、拷貝、粘貼和刪除對象。支持Microsoft的標準ActiveX技術，允許標準的Ac-tiveX對象在Intouch中使用，支持任何一種bbbbbbs支持的視頻分辨率。
(2)動畫鏈接：可以復合動畫鏈接，以提供復雜的尺寸、顏色、運動、位置的改變。動畫鏈接包括離散量、模擬量和字符觸摸輸入；水平和垂直游標；離散量和動作按鈕；顯示和隱藏窗口；線條、填充、字符顏色與離散量、模擬量和報警的鏈接；對象的高度和寬度的鏈接；垂直和水平位置的鏈接等。
2．2．4應用軟件
應用軟件的開發有兩部分：
(1)PLC控制應用軟件。根據系統設備控制要求和設備的聯鎖關系利用Concept編程軟件開發完成；
(2)上位機監控應用軟件。根據工藝設計要求和操作習慣利用Intouch軟件開發完成。主要內容有畫面監視、操作、參數修改、報警、記錄查詢、系統診斷、通訊測試等模塊。
3系統設計方案
系統的控制方式以集中自動控制為主，輔以單機集中操作及機旁就地操作。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
