矿山充填系统的仪电控一体化方案设计应用
日期：2006-3-27 22:00:16 来源：本站整理
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1 前言
矿山充填是井下生产的重要一环，充填质量的好坏直接关系到整个矿山的安全生产。
传统的充填系统依靠常规仪表控制充填料浆的浓度，人为因素较多，工人的劳动强度大，存在不同程度的充填生产质量问题。
随着计算机系统的普及，特别是近两年现场总线设备的快速发展，为矿山充填生产线的改造提供了强有力的技术支持。
2003年初，龙首矿计划对东部充填搅拌站系统进行全面改造。自动化研究所承担了仪、电、控设计任务。该项目于2003年6完成初步设计。根据矿山充填站的生产现状及当时自动化的发展实际，在该项目中大胆采用了仪表、电气、控制系统、工业视频一体化设计方案。项目于2004年初实施，2004年7月投入正常生产。
2 系统构成
项目设计内容包括仪表、电气、计算机控制系统、工业电视系统4个部分。其中测量仪表22台，具体包括流量（有冲板、有电磁）、温度、物位（雷达式物位）、调节阀等。电气拖动设备19台，设备网变频器10台，设备网现场操作箱12台，设备智能箱2台。计算机系统1套。工业电视1套，6个点，其中2个点云台控制，带录象功能。
以计算机控制系统为核心，实现仪电控一体化的控制思想。
仪、电、控控系统的构成如图2.1所示。
1.1 上位计算机系统
上位计算机采用工业级的计算机，Dell/1.5GHz/128M/40G，内置音箱。两台计算机实现冗余控制，采用标准电脑键盘便于维护更换，配置以下软件：windows2000操作系统。RSView32，生产设备监控组态软件。RSNetWork，现场总线（设备网）管理软件。
1.2 下位工业控制器系统
下位控制器采用美国罗克维尔公司生产的SLC500控制系统。包括16M处理器，带工业以太网接口，电源，模拟量输入输出模板，开关量输入输出模板。
1.3 现场总线设备
现场总线是生产过程区域现场设备与中央控制室系统之间的一种串行、数字式的双向通信的数据总线，是一门新兴的技术，是控制系统今后主要的发展方向。这种技术不只是新颖，而且设计思想对生产自动化程度以及生产效率的提高都有益处。采用现场总线设备后，检修工作大大降低，同时现场设备免维护的量加大，可以保证设备能够长周期稳定的运行
本项目采用了设备网现场总线，具体设备包括：设备网适配器，设备网电源。设备网下挂的操作箱、信号箱、设备网变频器等。设备网电缆。
3 功能介绍
整个系统采用了仪表、电气、控制系统一体化的设计思想。现场的设备数据传输以IO模板和现场总线的方式实现，采用两台冗余上位计算机实现人机对话，通过下位控制器以程序指令的方式实现全部生产过程的逻辑及复杂控制。
3.1 仪、电、控设备部分
3.1.1 仪表系统
取消传统的仪表盘柜，所以仪表测量数据的显示、以及调节仪表的参数设定、调节全部在上位计算机上完成。
仪表信号以2线制或4线制两种方式通过模拟量输入板直接采入控制器，采用标准的4-20mADC输入信号。
现场执行仪表(如调节阀)由控制器的模拟输出板以标准4-20mADC直接驱动。
所有仪表数据的显示、报警，以及数据修改等全部在上位计算机完成。
控制方案、PID回路及相关参数、连锁逻辑报警、仪表程序指令等存贮在下位控制器中。
3.1.2 电气系统
系统中的电气信号传输采用了以下方式：
☆因控制器设置于低压配电室，所以来自低压柜的开关量输入（DI）信号以系统配源（220VAC）的方式通过开关量输入板直接采入控制器，不再另外设置24VDC继电器转换隔离。
☆开关量输出（DO）通过开关量输出板再经24VDC继电器隔离后以无源方式输出。
☆所有电气设备的机旁操作箱、远方电气设备（如远方皮带机）、全部变频器等设备以设备网现场总线的方式通过设备网适配器下挂于SLC500控制器。
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矿山充填是井下生产的重要一环，充填质量的好坏直接关系到整个矿山的安全生产。
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传统的充填系统依靠常规仪表控制充填料浆的浓度，人为因素较多，工人的劳动强度大，存在不同程度的充填生产质量问题。
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随着计算机系统的普及，特别是近两年现场总线设备的快速发展，为矿山充填生产线的改造提供了强有力的技术支持。
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2003年初，龙首矿计划对东部充填搅拌站系统进行全面改造。自动化研究所承担了仪、电、控设计任务。该项目于2003年6完成初步设计。根据矿山充填站的生产现状及当时自动化的发展实际，在该项目中大胆采用了仪表、电气、控制系统、工业视频一体化设计方案。项目于2004年初实施，2004年7月投入正常生产。
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2 系统构成
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项目设计内容包括仪表、电气、计算机控制系统、工业电视系统4个部分。其中测量仪表22台，具体包括流量（有冲板、有电磁）、温度、物位（雷达式物位）、调节阀等。电气拖动设备19台，设备网变频器10台，设备网现场操作箱12台，设备智能箱2台。计算机系统1套。工业电视1套，6个点，其中2个点云台控制，带录象功能。
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以计算机控制系统为核心，实现仪电控一体化的控制思想。
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1.1 上位计算机系统
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上位计算机采用工业级的计算机，Dell/1.5GHz/128M/40G，内置音箱。两台计算机实现冗余控制，采用标准电脑键盘便于维护更换，配置以下软件：windows2000操作系统。RSView32，生产设备监控组态软件。RSNetWork，现场总线（设备网）管理软件。
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1.2 下位工业控制器系统
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下位控制器采用美国罗克维尔公司生产的SLC500控制系统。包括16M处理器，带工业以太网接口，电源，模拟量输入输出模板，开关量输入输出模板。
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1.3 现场总线设备
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现场总线是生产过程区域现场设备与中央控制室系统之间的一种串行、数字式的双向通信的数据总线，是一门新兴的技术，是控制系统今后主要的发展方向。这种技术不只是新颖，而且设计思想对生产自动化程度以及生产效率的提高都有益处。采用现场总线设备后，检修工作大大降低，同时现场设备免维护的量加大，可以保证设备能够长周期稳定的运行
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本项目采用了设备网现场总线，具体设备包括：设备网适配器，设备网电源。设备网下挂的操作箱、信号箱、设备网变频器等。设备网电缆。
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整个系统采用了仪表、电气、控制系统一体化的设计思想。现场的设备数据传输以IO模板和现场总线的方式实现，采用两台冗余上位计算机实现人机对话，通过下位控制器以程序指令的方式实现全部生产过程的逻辑及复杂控制。
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3.1.2 电气系统
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☆因控制器设置于低压配电室，所以来自低压柜的开关量输入（DI）信号以系统配源（220VAC）的方式通过开关量输入板直接采入控制器，不再另外设置24VDC继电器转换隔离。
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☆开关量输出（DO）通过开关量输出板再经24VDC继电器隔离后以无源方式输出。
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