自动化综合方案概述Word格式.docx
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2.3项目实施范围和主要功能：
我们将选矿厂分成五个集控区安装生产集控和视频集控，分别为：
①粗破碎车间
②破碎车间
③洗矿中碎车间
④干选细碎车间
⑤球磨过滤车间
在各车间工艺流程的主要运行设备进行数据采集，在车间的关键部位及重要设备上安装视频监控。
同时要求在调度室后台可以一目了然地对整个选矿厂设备运转情况进行有效监控。
2.4生产集控和视频监控设计要求：
1先进性、成熟性、实用性
使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展（包括设备和技术两方面内容）。
2可靠性
要求高效稳定的系统，能提供全年365天，一天24小时的不停顿运作。
对于安装的工业级工控机、终端设备、网络设备与布线系统，必须能适应严格的工况环境。
3易操作性
先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。
4实时性
设备和终端必须反应快度，充分配合实时性的需求。
5完整性
提供与外界系统的通信功能，确保信息的完整性，并充分利用在整体系统的运作上。
6可查询
提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询历史运行数据。
根据地理位置和工艺流程，将生产线划分为五个生产区域，每个区域设一个“集控室”。
在集控室内，工作人员可通过HMI画面或仪表直观地看到各项所需了解的参数。
第3章初步方案
一：
控制设备及设计范围
（1）主要控制对象为：
第一集控区（粗破碎工段）：
1#原矿仓、2#原矿仓、1#铁板给料机、2#铁板给料机、1#鄂式破碎机、2#鄂式破碎机、1#皮带机、2#皮带机、3#皮带机、抛废皮带、4#皮带机。
第二集控区（破碎车间）：
原矿仓、铁板给料机、颚式破碎机。
第三集控区（洗矿车间/中碎车间）：
1#皮带输送机、圆振动筛（洗矿）、直线振动筛、渣浆泵、2#皮带输送机、3#皮带输送机、圆锥破碎机、4#皮带输送机、5#皮带液下泵、5#皮带输送机、5#带后抛废皮带、6#皮带输送机。
第四集控区（干选车间/细碎车间）：
2个中间矿仓/干选、6#自定中心振动筛、永磁磁选机/粗ABC、单螺旋分级机、永磁磁选机/精AB、永磁磁选机/精C、渣浆泵、液下泵/坑内、20#皮带、21#皮带、22#皮带输送机、16#皮带输送机、16#带尾部液下泵、11#皮带输送机、金属探测器、液下泵/9#带尾部、9#皮带输送机、23#皮带输送机、10#皮带输送机、10#-卸矿皮带、3个中间矿仓/细碎、24#皮带输送机、25#皮带输送机、26#皮带输送机、1#振动筛、2#振动筛、3#振动筛、4#振动筛、5#振动筛、3#铁板/缓冲矿仓、1A#皮带机、4#圆锥破碎机、细碎螺旋分级机、28#皮带输送机、φ1600抛废皮带、细碎1#抛废皮带、细碎2#抛废皮带、细碎回收皮带、渣浆泵/圆锥后、渣浆泵/值班房旁、12A#皮带机、12B#皮带机、1#2#3#4#磨矿仓。
第五集控区（球磨车间/过滤车间）：
13#皮带输送机、14#皮带输送机、1#2#球磨机、1#2#螺旋分级机、5#6#球磨机、电振给料机、9A#皮带输送机、9B#皮带输送机、3#4#球磨机、3#4#螺旋分级机、单筒磁选机、单筒磁选机、单筒磁选机、双筒磁选机、双筒磁选机、15＃皮带输送机、17A＃皮带机、17B＃皮带机、18#皮带输送机、19#皮带输送机、20#皮带（球）、21#皮带（球）、30#皮带、31#皮带、32#皮带、1#液下泵、01#02#渣浆泵、2#液下泵、1A#渣浆泵、2A#渣浆泵、3A#渣浆泵、4A#渣浆泵、7#8#球磨机、1#渣浆泵、2#渣浆泵、3#渣浆泵、4#渣浆泵、陶瓷过滤机、陶瓷过滤机、1#2#3#4#旋流器、回收磁选机、磁选柱/新、老系列、8个精矿仓、回水房2个水位池、高位水池
（2）选矿厂自动化系统设计范围：
第一集控区（粗破碎工段）低压配电、自动控制plc系统配置及软件
第二集控区（破碎车间）：
低压配电、自动控制plc系统配置及软件
第三集控区（洗矿车间/中碎车间）低压配电、自动控制plc系统配置及软件
第四集控区（干选车间/细碎车间）低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
第五集控区（球磨车间/过滤车间）低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
（3）选矿生产过程控制的特点
选矿工业自动化所以较其他领域发展的慢，其主要原因是选矿过程较复杂和其一定的特殊性：
（1）矿石性质的变化，不同出矿点其矿石性质就有所不同，磨矿闭路循环负荷和浮选作业的循环量的波动，对参数控制将受到限制；
（2）生产连续，过程参数相互影响，要求控制环节前后及时配合和联系；
（3）矿浆是主要调节对象，但作业之间有滞后性，为使调节系统有较高的冷确性，必须采取较复杂的调节系统；
（4）传感器精度误差大，是由于检测仪表所处的条件恶劣，如磨损、泡沫等使精度下降。
二：
选矿厂自动化系统设计概述：
选矿厂电气自动化系统主要是通过PLC自动化控制系统，完成选矿厂生产的主体设备或系统的自动生产任务，以及生产设备以及生产现场的监控任务。
同时为了调试或是检修等目的辅以其它的控制方式。
1：
整体控制方案简介
设计有现场就地控制方式和PLC自动控制方式两种。
同时对个别需要紧急操作的设备或群组设操作台集中手动操作。
1．1：
现场就地方式：
对于主要的生产设备，在设备现场设置就地箱，主要用来设备的调试和后期的维修作用。
为简化线路，减少因就地箱带来的后期维修，设计原则以简单为主，兼顾实用性。
考虑到全自动系统只有在某个独立的系统安装完毕后方具备调试条件的要求，从而延后了整体的调试周期。
而采用就地方式完全可以单机调试，从而争取了调试时间，为系统的早日投产创造更好的基础。
同时，现场控制方式因其直观和方便性，更适合后期的设备维修还检修，可以有效的降低维修时间，提高设备的运转率，能为选矿厂的高效生产奠定良好的基础。
针对现场就地箱的设计目的，在设计中采用最简电路和原理，采用最少器件的原则，从而可以有效的降低因就地箱带来的后期维护。
另外，设计中对不必进行集中控制的生产辅助设备仅采用就地控制。
比如粉料仓的卸灰阀（或闸门）等设备。
1．2：
PLC自动控制方式：
此方式为生产方式，现场设备根据PLC内部逻辑程序的控制自动完成生产工作。
操作人员可以在电脑显示屏上对生产进行控制、设置以及观察设备的运行状态。
1．3：
操作台集中手动操作：
对生产设备中部分设备设计成操作台集中手动操作。
一方面设备或是不需要经常的操作，或是需要脱离PLC后依然能够收到工长的控制。
2：
自动化系统的网络结构及硬件配置
2．1：
系统硬件选型及方案
本着先进、可靠的原则，进行各种方案分析评价、对比，决定选用西门子自动化平台。
整个系统共分5个子系统，9个上位监控站，1个工程师站、2套可编程控制器。
考虑实际控制性能和综合成本，为获得更好的性价比，系统采用ET200M分布式控制系统。
设计采用3台S7-315系统和2台S7-414/412系统作为主站，通过ET200M外挂现场控制从站，从站采用S7-300系统模块。
各主站统一设置在选矿厂主控室内，每个系统中各个从站分别放置在相应的子系统控制室。
主从站之间采用网线连接，从而减少了布线故障和干扰。
同时输入输出模块预留5%～10%。
编程软件采用SETP7，为控制系统编程提供专门的多语言开发环境。
具有生成标准导出功能块库或DFB库能力的编程器，它们能够在应用程序内重复调用。
（自动化系统配置依系统大小进行相应调整）
监控软件采用扩展性、灵活性极强的WINCC7.0系统。
实现对生产过程的全面监控，并且可以对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。
2．2：
系统硬件配置:
选矿厂计算机控制系统所有PLC设备选用西门子自动化平台，每套PLC系统通过插在主底板上TCP/IPEthernet模块连接在100M快速局域网上；
上位监控机采用集中式设计，采用快速100M以太网。
上位监视系统由9操作站、1台工程师站组成以太网。
工程师站：
该站设置于选矿厂主控室，内含选矿厂系统全部的控制程序和监控画面，可完成对所有设备的控制。
控制站：
现场控制站计算机系统选用西门子的PLC产品。
根据选矿厂生产系统的特点和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布，选矿厂自动化系统设计由五套系统构成：
2．3：
各子系统硬件配置
2．3．1：
第一集控区（粗破碎工段）
主要完成粗破碎工段系统的自动控制。
监控上位机一台，PLC采用一台S7-315CPU，下设若干个ET200M分布式远程I/O。
2．3．2：
第二集控区（破碎车间）
主要完成破碎车间自动控制，监控上位机一台，PLC采用一台S7-315CPU，下设若干个ET200M分布式远程I/O。
2．3．3：
第三集控区（洗矿车间/中碎车间）
主要完成洗矿车间/中碎车间的自动化控制。
2．3．4：
第四集控区（干选车间/细碎车间）
监控上位机二台，PLC采用一台S7-414/412CPU，下设若干个ET200M分布式远程I/O。
2．3．5：
第五集控区（球磨车间/过滤车间）
2．4：
网络结构
控制系统的分级
自动化控制系统从网络构建和功能上分为二级：
过程级和基础控制级。
过程计算机执行信息处理，作业管理、数学模型运算、运行专家系统以及监控等功能。
基础自动化则执行数据采集、顺序控制、过程量控制和对设备的集中操作，包括HMI，AS系统。
2.5二层通讯网络
SIMATICS7采用SIMATICNET工业通讯网络结构，拥有丰富灵活的网络层级，同时SIMATICNET各个层级的通讯协议都是符合国际标准的网络协议，保证了系统的开放性。
所有应用于SIMATICNET的产品和模件都是为了工业应用而专门开发，适用于可能遭受严重电磁干扰，液体浸蚀，高度污染和机械冲击的工业环境，SIMATICNET网络已被广泛地安装和使用，经过了时间的考验。
2.5.1工业以太网
工业以太网作为连接操作员站、工程师站和自动化系统站的系统总线。
通过EtherNET网，把选矿厂系统的工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到各操作站，把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由操作站收集送到人机接口的LCD显示。
操作站系统各个控制器之间也通过EtherNET网实现控制信息及数据传送。
为了保证系统通讯的抗干扰性，工业以太网在物理层上采用光纤传输，工业以太网的卡件上带有CPU可以独立处理通讯信号，为工业用户提供高水平的通讯方案。
高速工业以太网是在工业以太网的通讯协议的基础上，将通讯速率提高到了100M/s。
SIMATICNET中的高速以太网采用了全双工并行（FDX）通讯模式，这种模式允许站点同时发送和接收数据，通讯速率可提高一倍。
SIMATICNET在高速以太网上还采用了交换技术，利用交换机模块将整个网段分成若干子网，每个子网都可以独立地形成一个数据通讯网段，可以大大地提高通讯效率。
普通以太网上由于网段上数据通讯阻塞的存在，使得网络上实际通讯技术只有40%，采用了全双工并行通讯技术和交换技术后，使得网络的通讯能力得以充分地利用。
2.5.2PROFIBUS网络
ProfiBus网是一种实时、开放性工业现场总线网络。
它的特点是：
使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保证了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂低层设备之间的电缆连接成本，易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理。
它的最大优点是具有充分利用智能设备的能力。
ProfiBus网网卡的通讯协议符合欧洲标准DIN19245中的第1－3部分，即ProfiBus－DP协议，该标准允许少量数据的高速循环通讯，因而总线的循环扫描时间是极小的，在特定环境下总线通讯时间可小于2ms。
SIMATICS7的现场仪表和设备级采用PROFIBUS现场总线进行通讯，中央控制器与现场I/O站通过PROFIBUS－DP互相进行通讯，现场智能总线设备及仪表也可以通过PROFIBUS同中央控制器通讯。
PROFIBUS是全球应用最广泛的过程现场总线系统。
多年来，PROFIBUS成功地应用于制造业、楼宇、过程自动化和电站自动化等领域。
与常规技术相比，使用PROFIBUS过程现场总线技术可以使硬件（其中包括电缆）、工程设计、安装调试和维修费用节省40%以上。
PROFIBUS的技术性能使它可以应用于工业自动化注各个领域，除了安装简单外，它有极高的传输速率（可达12M/s），多种网络拓扑结构（总线型、星型、环型）以及可选的光纤双环冗余。
2.5二种网络主要性能
虽然应用于自动化技术的以太网与办公室以太网相同，但对于网络产品的要求却完全不同。
在无间断的工业应用领域，需要网络在极端条件下稳定的工作。
如在电磁干扰，高的运行温度和机械负荷条件下工业以太网网络产品仍能满足工业自动化应用。
本次以太网采用“以太网环”，确保网络和生产系统的可靠性。
高度集成的工业以太网卡轨系列产品能使网络在任何时候都不受地理条件的困扰，其规模的扩展性也使网络能够满足未来的需求。
1.EtherNET网，其主要特点如下：
标准：
按IEEE802.3和IEEE802.3U的以太网
传输率：
10M位/秒100M位/秒
站数：
不受限制／每个网络段1024站
网络规模：
电气网络：
1.5km
10M位/秒的光纤网络：
4.5km
100M位/秒的切换网络：
不受限制
（从150km起，应遵守信号传输时间）
传输介质：
三线电缆工业双绞线和双绞线
光纤网络：
光缆（玻璃）
拓朴结构：
总线，树形，冗余环，星形环形
2.PROFIBUS网络，其主要特点如下：
1）一个优化的ProfiBus信息服务于子集的构造和提高了数据传输
2）速率。
3）高度的容错性
4）数据的完整性
5）标准信息帧结构
6）在操作中可自由地访问每个站
7）ProfiBus网基本数据如下：
数据传输速率1.5-12Mbps
网上工作站数最多32个
传输介质双绞屏蔽电缆或光缆
数据传输方式主－从站令牌方式
3：
计算机系统功能
3．1计算机控制功能
人机接口配置高性能工业微机上位机，图形软件采用WinCC监控软件，具有实时监控，历史趋势图，报表，故障信息，良好的人机界面，丰富的图形库，过程控制功能块，数学函数等功能。
监控画面风格特性：
操作系统采用WindowsXP或Windows7；
组态软件采用WinCC7.0；
现场设备的所有状态全部用图形显示；
常用操作显示画面简洁明了，只显示重要过程参数，需要时再切换到“全信息”显示画面。
报警信息出现时可附带语音提示（可关闭）或者电铃报警；
所有设备设置完善的、高优先级的手动操作功能；
主要功能：
工程师站主要完成系统维护以及系统软件的修改、下载、在监视系统运行状况等工程师级别的一些操作。
另外九台操作站，主要用于选矿厂生产中的工艺流程画面显示、设备操作、工艺参数设定、生产数据收集和记录。
操作站主要功能和画面有：
菜单画面：
通过菜单可进入任何画面。
系统总体主画面：
全部设备按工艺流程要求布置的画面，通过该画面可以直观系统的了解全部生产过程。
系统局部监视画面：
对某些重要工艺流程可以局部放大观察。
系统选择操作画面：
对某些设备可以进行点动操作，选择其操作方式；
通过LCD完成操作设备启/停功能的画面。
参数设定画面：
操作人员可以方便通过鼠标和键盘对系统运行参数的设定值进行设定和修改，设定值或修改值一旦输入并确认后，系统会自动按设定值或修改值运行。
控制回路调节画面：
温度控制、流量控制、冷却水控制等具有系统调节要求的回路,给出该调节系统的设定参数和反馈参数的数字或棒图显示，使操作人员清晰地看到调节和过程动态参数变化。
动态实时及历史趋势画面：
对参要的检测参数，进行采集并绘制成曲线给予实时显示，并可历史趋势显示。
报警画面：
给出系统的运行参数中，那些参数处于报警状态，联锁条件及故障诊断报警一览表提示给操作人员，并由控制系统作出相应处理，以确保系统安全可靠运行。
操作指导画面：
即帮助画面，指导操作人员如何对画面进行操作。
2.操作
2.1系统操作的硬件构成
全部的系统操作由工程师站、操作站和控制器构成。
2.2操作方式
系统的操作方式包括以下4种：
自动方式
手动方式
操作台手动方式
检修方式
2.2.1自动方式
在自动方式下,相关设备按预设定值和逻辑顺序,在没有人员干预的情况下可以自动地运行。
在自动方式的运行中,一些控制设定点可以进行人工干预调整;
但对于相互联锁的顺序控制被停止后,一些专门的辅助动作可以手动执行。
2.2.2手动方式
一旦选择手动方式,区域内的自动顺序控制将被停止。
在手动方式下,用于保护电气设备和机械设备的联锁条件仍将保留。
当手动操作完成前,必须把相关设备运行至预设定的初始位置,这样才能从手动方式切换到自动方式,保证自动方式能顺利进行。
2.2.3操作台手动方式
操作台手动方式,即集中控制的手动方式。
在这种方式下,保留一些重要的保护性联锁,一般用于计算机系统的辅助，或者作为计算机系统故障时的应急处理手段。
2.2.4检修方式
检修方式,即非联锁手动方式。
在这种方式下,只保留非常重要的、少量的保护性联锁,其它各设备间的联锁将被取消。
检修方式,只能在机旁操作点动操作。
3．1．1：
第一集控区（粗破碎工段）控制功能
3．1．2：
第
二集控区（破碎车间）控制功能
3．1．3：
第三集控区（洗矿车间/中碎车间）控制功能
3．1．4：
第四集控区（干选车间/细碎车间）系统
干选车间流程图
3．1．5：
3．2：
画面监控
绘制多幅工艺流程画面、设备启停画面、工艺参数画面、皮带操作画面、设备方位图、报警画面、报警纪录、历史纪录、实时趋势以及历史趋势画面。
使操作人员可以通过画面监视整个生产过程，启停设备、监视参数、调节阀门，观察趋势，查询历史纪录。
3．3：
历史趋势
对一些重要参数，如温度、压力、电流、频率、料位、水位等，我们对其进行历史数据存储，形成历史趋势，可以随时进行查看。
3．4：
参考画面（以下画面仅供参考，具体画面以实际设计为准）
图一：
料场外供工艺总图：
图二：
贮料系统监控画面
图三：
受料系统监控画面
图四：
破碎处理工艺流程图
图五：
历史曲线图
4、PLC系统供电及保护
4.1供电方式：
220VAC采用在线、隔离型、连续双转换的UPS不间断供电电源，供电时间为半小时以上，配置24VDC直流稳压电源。
4.2在自动控制系统的主供电系统和各分布站点的供电系统中，均配置过电压保护装置，以防雷电耦合、过电压和电涌对系统供电的冲击和损坏
4.3自控系统和工作保护接地与电气接地系统共用。
保护接地要求接地电阻≤1欧姆。
5、典型控制回路的改造
结合甲方提供的45kW及以下电机控制图、45kW及以上电机控制图、振动筛电控原理图等控制原理图，需要本着安全可行、经济适用的原则，对二次回路进行改造，主要需要更换转换开关SA、主回路和控制回路的断路器增加辅助触点、接触器和热继电器增加辅助触点数量，并且增加启动时的声光信号等。
根据现场调查的情况，原有的配电设施有的是近年新装备的，有的是陈旧的开启式的陈旧的老设备，机旁操作箱也已经陈旧老化，为了提高改造的可操作性，减少对生产的影响，我们建议采取两种模式的改造方案：
5.1原有的新装备配电柜和机旁操作箱，结合原有的配电柜对电气二次回路按照自动化控制的要求进行改造，尽可能利用原有的配电柜、机旁箱和它们之间的控制电缆，最大限度的减少对生产的影响。
5.2对于已经陈旧的不符合安全要求的配电柜和机旁操作箱，利用本次自动化改造的时机，全部淘汰，按照自动化控制的要求，更新配电柜和机旁操作箱，这样实施起来比较方便，减少改造过程中对生产的影响。
6、控制室的总图布置
根据甲方要求，在每个车间新建一座自动化控制室，控制室的面积暂时按照40m2考虑，其中一间为设备用房，一间为控制室；
总调度楼根据需要进行加建。
自动化控制室之间采用光纤环网连接。
广东大顶选矿生
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