【文章內(nèi)容簡介】 層采用IP技術(shù),底層可使用多種傳輸技術(shù),很方便地實(shí)現(xiàn)與高速發(fā)展的IP網(wǎng)無縫連接。 RS485協(xié)議概述 RS485 標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議；因此，用戶需要在RS485 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立自己的應(yīng)用層通信協(xié)議。 由于RS485 標(biāo)準(zhǔn)是基于PC 的UART 芯片上的處理方式，因此，其通訊協(xié)議也規(guī)定了串行數(shù)據(jù)單元的格式（8N1 格式）：1 位邏輯0 的起始位，6/7/8 位數(shù)據(jù)位，1 位可選擇的奇(ODD)/偶(EVEN)校驗(yàn)位，1/2 位邏輯1 的停止位。 目前，RS485 在國內(nèi)有著非常廣泛的應(yīng)用，許多領(lǐng)域，比如工業(yè)控制、電力通訊、智能樓宇等都經(jīng)?？梢砸姷骄哂蠷S485 接口電路的設(shè)備。但是，這些設(shè)備采用的用戶層協(xié)議(術(shù)語參考自O(shè)SI 的7 層結(jié)構(gòu))都不相同；這些設(shè)備之間并不可以直接連接通訊。 比如，很多具有RS485 接口電路的用戶設(shè)備采用自己制定的簡單通訊協(xié)議，或是直接取自ModBus 協(xié)議(AscII/RTU 模式)中的一部分功能；在電力通訊領(lǐng)域，當(dāng)前國家現(xiàn)在執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，頒布有按設(shè)備分類的各種通訊規(guī)約，如CDT、SC180u4F、 規(guī)約和1995 年的IEC608705101 傳輸規(guī)約、1997 年的國際101 規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T6341997規(guī)約；在電表應(yīng)用中，國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)的廠商采用多功能電能表通訊規(guī)約(DL/T6451997)。 Modbus通訊協(xié)議概述 Modbus技術(shù)已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它是由Modicon公司制定并開發(fā)的。其通訊主要采用RS232，RS485等其他通訊媒介。它為用戶提供了一種開放、靈活和標(biāo)準(zhǔn)的通訊技術(shù)，降低了開發(fā)和維護(hù)成本。 Modbus通訊協(xié)議由主設(shè)備先建立消息格式，格式包括設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)地址和出錯(cuò)校驗(yàn)。從設(shè)備必需用Modbus協(xié)議建立答復(fù)消息，其格式包含確認(rèn)的功能代碼，返回?cái)?shù)據(jù)和出錯(cuò)校驗(yàn)。如果接收到的數(shù)據(jù)出錯(cuò)，或者從設(shè)備不能執(zhí)行所要求的命令，從設(shè)備將返回出錯(cuò)信息Modbus通訊協(xié)議擁有自己的消息結(jié)構(gòu)。不管采用何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，該消息結(jié)構(gòu)均可以被系統(tǒng)采用和識(shí)別。利用此通信協(xié)議，既可以詢問網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備，也能答復(fù)其他設(shè)備的詢問，又可以檢測并報(bào)告出錯(cuò)信息。在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通訊期間，通訊協(xié)議能識(shí)別出設(shè)備地址、消息、命令以及包含在消息中的數(shù)據(jù)和其他消息，如果協(xié)議要求從設(shè)備予以答復(fù)，那么從設(shè)備將組建一個(gè)消息，并利用Modbus發(fā)送出去。 第3章 選礦廠工藝流程分析 選礦流程簡介 選礦，就是根據(jù)礦石中不同礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)，把礦石破碎磨細(xì)以后，采用重選法、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。 選礦從大的范圍講分為破碎、磨礦、擇選三個(gè)過程，細(xì)分又可分為破碎、磨碎、篩分分級(jí)、洗礦、磁選、選后處理等步驟。 深坑鐵礦的選礦工藝流程概圖下面簡要介紹一下：（1）礦石破碎 破碎就是將礦山采出的粒度為 500～1500mm 的礦塊碎裂至粒度為 5～25mm 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。 或 旋回式破碎機(jī)，中破使用 或 標(biāo)準(zhǔn)型圓錐式破碎機(jī)， 或 短頭型圓錐式破碎機(jī)。（2）磨礦我國鐵礦磨礦工藝大多采用兩段磨礦流程，中小型選礦廠采用一段磨礦流程。磨礦以研磨和沖擊為主。將破碎產(chǎn)品磨至粒度為 10～300μm 大小。磨碎的粒度據(jù)有用礦物在礦石中的浸染粒度和采用的選別方法確定。常用的磨礦設(shè)備有：棒機(jī)，球磨機(jī)，自磨機(jī)和半自磨機(jī)。深坑鐵礦選用的就是球磨機(jī)。磨碎作業(yè)能耗高，常約占選礦總能耗的一半。（3）篩分分級(jí) 按篩面篩孔的大小將物料分為不同的粒度級(jí)別稱篩分，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，將物料分為不同的沉降級(jí)別，稱分級(jí)，用于粒度較小的物料。篩分和分級(jí)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(jí)別分別入選。（4）洗礦 為避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(jí)設(shè)備中進(jìn)行。（5）選別 礦物原料經(jīng)粉碎作業(yè)后進(jìn)入選別作業(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。選別作業(yè)有重選、浮選、磁選、電選、揀選和化學(xué)選等。深坑選礦廠采用的是磁選方式。磁選是利用礦物顆粒磁性的不同，在不均勻磁場中進(jìn)行選別。（6）選后產(chǎn)品處理 選后產(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。選礦主要在水中進(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(jí)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可以提高干燥效率。尾礦通常送尾礦庫堆存，有時(shí)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。 經(jīng)過以上幾個(gè)步驟之后就能得到品位較好的鐵礦砂，然后運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)煉鐵廠進(jìn)行加工得到鋼鐵產(chǎn)品。 淺析選礦廠需求 對于選礦廠，生產(chǎn)的根本需求就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，就是要盡量降低投入的同時(shí)，增加產(chǎn)出。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，將這個(gè)需求分解一下，就又可以大體分為控制成本、增加產(chǎn)出、保障安全、便于管理等幾個(gè)小的需求。其中，控制成本和增加產(chǎn)出可以很明顯的提高企業(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)的根本需求是直接相符的，增加產(chǎn)出的方式主要是優(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(yùn)作，也就是為更好更多的產(chǎn)出提供了保障，這也與以人為本的精神相符合的；便于管理是為了給決策者以及操作人員更多的分析依據(jù)，必須提一些關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)及其歷史數(shù)據(jù)、曲線分析、報(bào)表分析等。 從本鐵選廠的角度來講，控制成本就是合理地用水用電，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(gè)部門的人力等；增加產(chǎn)出就是盡力優(yōu)化生產(chǎn)過程，協(xié)調(diào)好各個(gè)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；保障安全就是保證破碎、磨選等各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的正常運(yùn)作，保證現(xiàn)場人員的人身安全；便于管理就是要對原礦量、精礦量、精礦品位、料倉高度等一些關(guān)鍵點(diǎn)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提供技術(shù)支持。下面就對上述這四個(gè)小方面的需求在監(jiān)控系統(tǒng)中的體現(xiàn)進(jìn)行分析：（1）控制成本 選礦成本控制是圍繞生產(chǎn)工藝各要素所產(chǎn)生的物料消耗費(fèi)用、能源消耗費(fèi)用等而進(jìn)行的計(jì)劃、協(xié)調(diào)、控制的管理工作。它是以生產(chǎn)現(xiàn)場為基本要素，是一項(xiàng)綜合性管理。，控制選礦成本，必須要對生產(chǎn)過程中的物料、能源消耗，各部門的制造費(fèi)用等進(jìn)行核算，算出原料成本、能源成本、制造費(fèi)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(jì)來測量水流量，在總配電房和各個(gè)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)經(jīng)過整理成為報(bào)表給財(cái)務(wù)部門核算，看和原來的成本計(jì)劃出入在哪，合理對生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，最大化節(jié)約生產(chǎn)成本。 圖 選礦成本控制流程 （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 可以看出，選礦過程是一個(gè)連續(xù)性的過程，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間都有非常緊密的聯(lián)系，因此，選礦過程的優(yōu)化不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，控制各設(shè)備的給礦量，破碎與中細(xì)碎、中細(xì)碎與磨選環(huán)節(jié)之間的工作協(xié)調(diào)是非常重要的優(yōu)化手段。同時(shí)，要實(shí)時(shí)監(jiān)測所有主要設(shè)備的運(yùn)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)的人工檢查方式雖然也能觀測到物料狀況和機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，但是信息比較分散，也有很大的滯后性，對生產(chǎn)過程的優(yōu)化作用有限。自動(dòng)化監(jiān)控就能將所有的信息集中式管理，并且實(shí)時(shí)性非常強(qiáng)。為了達(dá)到這些優(yōu)化手段，必須對破碎機(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(gè)環(huán)節(jié)的處理量；還要在中碎礦倉和球磨礦倉上安裝料位計(jì)，監(jiān)測各個(gè)環(huán)節(jié)的原料儲(chǔ)備量；所有設(shè)備的啟停信號(hào)也都必須進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就能對整個(gè)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。這樣就能更好處理各個(gè)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(gè)非常重要的意義。設(shè)備全對于正常生產(chǎn)的重要性是不言而喻的。比如一旦破碎機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)鐵廠就得停工，將會(huì)產(chǎn)生巨大的怠工損失。人員安全是企業(yè)的基本職責(zé)，也是以人為本的基本要求，必須要積極保護(hù)好工人的安全。在本選廠里，有很多高壓高流高溫設(shè)備，這些設(shè)備一旦出現(xiàn)事故，不但會(huì)造成生產(chǎn)受阻，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐扇藛T傷亡，所以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(shí)時(shí)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(bào)警，提醒現(xiàn)場人員作出反應(yīng)。 本選廠的各個(gè)環(huán)節(jié)之間是緊密連接的，當(dāng)后面的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，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，破碎機(jī)到中碎礦倉的皮帶就必須要停下來，破碎機(jī)也要停止工作，否則會(huì)造成料倉溢出，甚至對中碎機(jī)造成危害。這個(gè)就要求監(jiān)控系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)之間要有聯(lián)鎖功能，能自動(dòng)判斷停機(jī)。事故發(fā)生后再去處理永遠(yuǎn)都是被動(dòng)的，為了預(yù)防事故的發(fā)生，必要時(shí)對各個(gè)設(shè)備要進(jìn)行正常的輪休檢查，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(shí)間，到了其維護(hù)時(shí)間就必須停機(jī)檢查。 本選廠的尾礦壩和取水水井距離較遠(yuǎn)，因此水井水位和尾礦壩高也是保障生產(chǎn)安全的一個(gè)指標(biāo)。水位過高過低都會(huì)造成生產(chǎn)事故。尾礦壩的排污口的水位高低在水庫上和尾礦壩上都必須安裝測量高度的傳感器，并通過GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控系統(tǒng)。 （4）便于管理為了更好的管理選礦廠，從監(jiān)控系統(tǒng)的角度來講，必須要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集記錄，并能保存歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)部分辦公自動(dòng)化功能。具體來講，就是要對料位、皮帶計(jì)量等關(guān)鍵點(diǎn)的的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(bào)表等輔助工具，作為決策者和操作者的依據(jù)。所有數(shù)據(jù)的歷史記錄都必須存儲(chǔ)下來，以便隨時(shí)能夠查詢。這些數(shù)據(jù)主要包括大設(shè)備的啟停時(shí)間和電壓電流軸溫，各處水壓水流量，各處料倉高度，皮帶秤計(jì)量，地磅秤計(jì)量，水井水位高度，尾礦壩高等等。此外，由于礦山和選廠的現(xiàn)實(shí)地理?xiàng)l件是在山區(qū)里，而選礦廠的辦公區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之間的區(qū)域很大，所以為了讓決策者和調(diào)度員能夠?qū)崟r(shí)地看到選礦廠的工作狀況，必須將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼{(diào)度室的監(jiān)控組態(tài)畫面上，以便決策者和調(diào)度員及時(shí)地作出決策。出于成本的考慮數(shù)據(jù)的傳輸采用了GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，為了安全，組態(tài)系統(tǒng)的訪問當(dāng)然也必須設(shè)置一定的權(quán)限。 數(shù)據(jù)采集的分類總結(jié)以上的需求分析，所需要采集的數(shù)據(jù)可以分為以下幾類：（1）投入產(chǎn)出量這部分變量主要是為了測量整個(gè)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(gè)料倉上裝上料位計(jì)測量料倉高度，在某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，也是成本控制的一個(gè)方面。為了測量水流量，就需要在破碎進(jìn)水管和磨選進(jìn)水管處都裝上流量計(jì)。為了測量電量，就需要在各個(gè)低壓配電室以及總配電室都安裝電度表。（3）主要運(yùn)行設(shè)備量 這部分主要是指一些大設(shè)備，如破碎、球磨等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流、軸溫等。（4）連鎖控制： 包括皮帶和設(shè)備的的電器連鎖。（5）產(chǎn)品質(zhì)量 為了控制產(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：對于高壓、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。，結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備以下幾個(gè)功能：（1）必須滿足安全生產(chǎn)的要求，各個(gè)設(shè)備要做到防爆防火。（2）各車間采集相應(yīng)的工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和電氣運(yùn)行參數(shù)至可編程控制器 PLC。（3）按生產(chǎn)流程要求對設(shè)備實(shí)現(xiàn)電氣連鎖開停車，并對有關(guān)參數(shù)按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警或停車。（4）尾礦壩高數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)檢測，并每小時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，并通過GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)傳入中心調(diào)度室的總工控機(jī)。（5）對水井水位高度以及各段輸水管的壓力和流量參數(shù)要實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)送達(dá)總工控機(jī)。（6）本監(jiān)控系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)部分辦公自動(dòng)化功能，如報(bào)表查詢、報(bào)警事件記錄、曲線分析等等。（7）在中心調(diào)度室，要作出整個(gè)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。第4章 基于GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能設(shè)計(jì)基于GPRS的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是以中國移動(dòng)的GPRS為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括GPRS終端設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、通信方案的選擇和監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)。其中GPRS DTU和調(diào)度監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)是主要研究的部分,在后面內(nèi)容中我們將逐步進(jìn)行介紹。本文中,傳輸終端采用GPRS DTU模塊(類似于移動(dòng)通信中的MS)經(jīng)過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)的傳輸,有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)所依賴的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠,