大型冶金矿山主控制系统与子控制系统的通讯集成.pdf

总第 1 4 9期 2 0 1 4年第3期 山西冶金 S HANXI ME T ALL U RGY T o t a l 1 4 9 No ． 3， 2 0 1 4 l生产实践 应用技术 ～ 大型冶金矿山主控制系统与子控制系统的通讯集成 郎进平， 李志宏 ， 杜迎喜 a k 原钢铁集团岚县矿业有限公司， 山西太原0 3 0 0 0 3 摘要 针对大型冶金矿山主控制系统与众多大型设备 自带控制系统品牌型号不同和通讯协议不同， 导致各成 体系， 相互之间不能通讯， 从而使整个矿山生产不能实现集中监控 ， 同时造成建设投资高、 维护量庞大的问题， 进行了大型冶金矿山主控制系统与子控制系统的通讯集成设计。实践表明， 课题的实施解决了大型冶金矿山主 控制系统与子控制系统通讯集成问题， 实现了大型冶金矿 山的集中监控， 降低了工程投资， 减小了维护量， 具有 很 大的推 广应 用价值。 关键词 冶金矿 山控制 系统通讯集成 中图分类号 T D 3 2 6 ； T P 2 7 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 4 0 3 0 0 4 2 0 3 大型冶金矿山使用的设备大都是超大型的设 备， 比如， 半自磨机、 球磨机、 再磨机、 移动破碎站、 浓 密机等等， 这些大型设备无一例外都 自 带控制系统， 相对于矿山主控制系统而言 ，把这些设备 自带的控 制系统叫子系统。这些子系统与矿山主控制系统厂 商不同， 通讯协议又互不相同， 从而造成主控制系统 与众多的子系统之间以及各子系统之问各成体系， 相互之间不能交换信息， 成为信息孤岛， 从而使整个 矿山生产不能实现集 中监控 。 把冶金矿山主控制系统与众多不 同厂商不 同型 号子控制系统集成一个有机的整体， 进而实现整个矿 山生产的集 中监控 ， 这是多年来冶金矿山和设计部门 感到非常棘手的一个问题。传统的解决办法有两个， 一 是生产操作人员通过电话来实现主控制系统与各 个子控制系统之问的信息交换； 二是采用电线电缆实 现主控制系统与各个子控制系统之问的信息交换。 这 两种解决办法造成的问题是 生产效率低， 造成重大 生产损失 ； 大量使用电线电缆 以及相应的设备 ， 成本 高昂； 故障点多， 维护量庞大， 维护费用高。 上述情况也是实施太钢袁家村铁矿 自动化控制 系统面对的问题。鉴于太钢袁家村铁矿国内一流国 际先进的建设 目 标，不能再沿用传统的解决办法来 解决袁家村铁矿主控制系统与众多不同厂商不同型 号子控制系统的集成 ，而必须大胆改进传统设计方 法， 采用先进的手段， 实现袁家村铁矿主控制系统与 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 4 0 4 第一作者简介 郎进平 1 9 7 3 一 ， 男， 从事 自动化控制管理工 作 ， 工程师 。E ma i l l i z h t i s c o ． c o m． c n 众多不同厂商不同型号子控制系统的有机集成 ， 从 而实现整个矿山生产的集中监控，解决传统方法造 成的生产效率低、 设备成本高昂、 维护量庞大而维护 费用高的问题。 1 通讯集成设计 1 ． 1 冶金矿山主控制系统与子控制系统通讯集成 总体设计 大型冶金矿山工艺流程复杂， 设备众多， 不同设 备所带 自动控制系统也不相同，造成冶金矿山控制 系统品牌繁杂。 在太钢袁家村铁矿， 主控制系统采用 S I E M E N S 7 - 4 0 0 系列冗余控制器， 各个大型设备自 带的子系统有 A B公司的 C o n t r o l L o g i x P L C控制器 、 G E公 司 P L C控 制 器 、 A B公 司 的 Mi c r o L o g i x l 1 0 0 P L C控 制器 、 A B B公 司的 AC M8 0 0 P L C控 制 器及 S I E M E N S s 7 3 0 0 P L C控制器等。 采用现代通讯网络技术、光纤介质把主控制系 统与各个子系统集成一个有机的整体，如下页图 1 所示 。 各种不 同品牌的控 制系统的通讯协议互不相 同 ，必须有针对性地对主控制系统 与不同品牌的子 控制系统进行相应 的配置和开发必要的接 口通讯应 用程序 。 1 ．2 冶金矿山主控制系统与子控制系统通讯设计 1 ．2 ． 1 半自 磨机子控制系统与主控制系统之间通讯 设计 半 自磨 机 子控 制 系 统 属 于 A B C o n t r o l L o g i x P L C控制器。采用数据通讯模块 I L X 5 6 一 M M作为网 关， 实现半自磨机子控制系统与主控制系统之间通 2 0 1 4年第 3 期 郎进平， 等 大型冶金矿山主控制系统与子控制系统的通讯集成 I 主 胶 带 机I l 子 系 统 I 高 位 水 池 L 墨 竺 r 、 团 ．． ．．．．．．． I 半 自 磨机 l子系统 1 号半移动破碎站 子系统 主控制 系统 球磨机 子系统 再磨机 子系统 半自 磨同 步机 I 1 球磨同 步机 I l 再 磨同步 机 子系统 1 l 子系统 J I 子系统 图 1 冶金矿 山主控制系统与子控制系统通讯集成 讯 。I L X 5 6 一 MM 支持 的协 议包 括 Mo d b u s T C P ／ I P 、 S I E ME N S 工业 以太 网、 E t h e r N e t ／ I P 、 C o n t r o l N e t 、 D H 、 D H 4 8 5 等 ， 最多可连接 1 6 个接口设备。 I L X 5 6 一 MM 插 到 AB C o n t r o l L o g i x背 板 ，通 过 S I E ME N S工业 以太 网协议 ，实 现 A B C o n t r o l I g i x P L C与 S I E ME N S P L C的通讯。 I L X 5 6 一 MM通过网页 来进行配置 ， 配置包括接 口配置、 T r a n s f e r L i s t 配置和 触发配置。半自磨机子控制系统与主控制系统之间 通讯配置如图 2所示 。 采用同样的方法实现球磨机和再磨机子系统与 主系统 S I E M E N S S 7 4 0 0 H P L C系统之间的通讯。 1 ． 2 ．2 半 自 磨机子系统与半自磨同步机子系统之间 通讯设计 半 自磨同步机子系统使用的是 G E公司 P L C控 制 系 统 ，利 用 半 自磨 机 子 系 统 已经 配置 的 Ma n a g e r I L X 5 6 一 M 2 M I L x5 6 一MM 冶金矿L 【 j 主控制系统 N S工业 以太 网 I L X 5 6 一 MM数据通讯模块， 并采用 M o d b u s T C P ／ I P 协 议 ， 经地址映射 ， 并编制相应的接 口通讯程序 ， 实现 半自磨机子系统与半自磨同步机子系统 G E P L C之 问的数据通讯。 采用同样的方法实现球磨机子系统与球磨机同 步机子系统之间、再磨机子系统与再磨机同步机子 系统之问的数据通讯 。 1 ．2 ．3 浓密机子系统与主控制系统之间通讯设计 浓 密 机 子 系 统 采 用 的 是 A B Mi c r o L o g i x l 1 0 0 P L C 。 在主控制系统 H网配置 Y L I N G K， 把冗余 网变 为单 D P网， 再在单 D P网上配置 5 2 0 5 一 D F N T P D P S 网关，通过该网关把P R O F I B U S D P协议转换为 A B 公司的 E t h e r N e t ／ I P通讯协议 ，并编制相应的接 口通 讯程序 ，进而实现浓密机子系统与主控制系统 S I E ME N S S 7 4 0 0 H P L C系统之问通讯。浓密机子系 统与主控制系统之间通讯配置如 图 3 所示 。 l 5 2P0。5 - D 网F N关T 主 控 制 系 统I r u r 大 I P R O F IB U S ． E th erN e t／IP 赢 ． 浓密机 子控制系统 Mi c r o l o g i xl 1 0 0 PL C 图 3浓密机子 系统与主控制系统之间通讯配置 1 ．2 ．4 1 号半移动破碎站子系统与主控制系统之间 通讯设计 1 号半移动破碎站子系统采用的是 A B B公司的 A C M8 0 0 P L C 。 在主控制系统 H网配置 Y HN G K， 把 冗余网变为单 D P网， 再在单 D P网上配置西门子公 司的 D P D P C O U P L E模块 ，通过该模块把 1 号半移 动破碎站子系统与主控制系统连接起来， 并编制相应 的接口 通讯程序， 从而实现 1 号半移动破碎站子系统 与西门子 S 7 4 0 0 H P L C系统之问通讯 ， 如图 4所示。 1 ．2 ．5 2 号半移动破碎站子系统与主控制系统之间 通讯设计 2号半移动破碎站子系统采用 的是 A B公 司的 S L C 5 0 0 P L C 。在主控制系统 H网配置 Y L I N G K， 把 冶金矿 山 I 主控制系统I J P R 0 F I B U S P R O F I B U S 闻 1 号半移动破碎站 子控制系统 图 2 半自磨机子控制系统与主控制系统之间通讯配置 图4 1 号半移动破碎站子系统与主控制系统之间通讯配置 圈 匿 碍 7 j 山西冶金 E - m a i h s x y j h j b 1 2 6 ． c o rn 第 3 7 卷 冗 余 网 为单 D P网 ，再 在 单 D P网上 配 置 P R O S O F r 公司的 5 2 0 5 一 D F N T P D P S网关，通过该 网 关 把 P R O F I B U S D P协 议 转 换 为 AB公 司 的 E th e r N e t ／ I P通讯协议， 并编制相应的接口通讯程序， 进而实现浓密机子系统与主控制系统 S I E M E N S S 7 4 0 0 H P L C系统之问通讯 ， 如图 5所示。 图6 主胶带机子系统与主控制系统之间通讯配置 图 7 高位水池子系统与主控制系统之间通讯配置 图5 2 号半移动破碎站子系统与主控制系统之间通讯配置 2 实施效果 1 ．2 ．6 主胶带机子系统与主控制系统之间通讯设计 主胶带 机 子 系统 采 用 的是 S I E ME N S S 7 3 0 0 P L C 。主控制系统 H网配置 Y L I N G K， 把冗余 网变 为单 D P网，再在单 D P网上配嚣西门子公司的 C P 3 4 2 5 模块，通过该模块把主胶带机子系统与主 控制系统连接起来 ，并采用 P R O F I B U S DP协议 ， 并 编制相应的接口通讯程序 ，从 而实现主胶带机子系 统与 S I E ME N S s 7 4 0 0 H P L C系统之间通讯，如图 6 所 示 。 1 ．2 ．7 高位水池子系统与主控制系统之间通讯设计 高位 水 池子 系统 采 用 的是 s I E ME N s S 7 3 0 0 P L C 。 在高位水池子系统 S I E M E N S s 7 3 0 0 P L C上配 置 C P 3 4 1 1 以太网模块， 并编制相应的接口通讯程 序 ，通过 S I E ME N S工业以太 网协议 与主控制系统 S I E ME N S S 7 4 0 0 H P L C系统之间通讯 ， 如图 7所示。 项 目在太钢袁家村铁矿实施后 ，使袁家村铁矿 主控制系统与半 自 磨机、 球磨机、 再磨机、 移动破碎 站、 浓密机等大型设备 自带控制系统有机高度集成 ， 实现了主控制系统与这些子控制系统的数据信息交 换， 杜绝了信息孤岛现象的存在， 从而实现了整个矿 山生产的集中控制，同时解决了传统方法解决主控 制系统与子系统通讯而造成的生产效率低、设备成 本高昂、 维护量庞大而维护费用高的问题。 3 结语 项 目首次在冶金矿山行业实现 了主控制系统与 半 自磨机、 球磨机、 移动破碎站、 浓密机等大型设备 自带控制系统的高度集成， 使整个矿山控制系统成为 有机的整体， 进而实现了主、 子控制系统的信息交换 及整个矿山生产的集中监控。 系统结构简沽， 信息流 清晰， 数据传输速度快， 具有很大的推广应J f J 价值。 编辑 白龙 Co mmu n i c a t i o n a n d I n t e g r a t i o n o f M a s t e r Co n t r o l S y s t e m a n d S u b - c o n t r o l S y s t e m i n La r g e M e t a l l u r g i c a l M i n e La n g J i n p i n g ， Li Zh i h o n g，Du Yi n g x i Mi n i n g I n d u s t r y o f L a n Co u n t y C o ． ， L t d ． ， T a i y u a n I r o n a n d S t e e l Gr o u p ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 0 3 Ab s t r a c t O wi n g t o t h e f a c t t h a t c o n t r o l s y s t e m o f l a r g e me t a l l u r g i c al mi n e i s d i ff e r e n t f r o m t h a t o f t h e ma i n e q u i p me n t ，i n c l u d i n g b r a n d s ，mo d e l s a n d c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l s o f c o n t r o l s y s t e ms ．I t l e a d s t o v a r i o u s s y s t e ms ， wh i c h c a n n o t c o mmu n i c a t e w i t h e a c h o t h e r ．T h e r e f o r e ， t h e e n t i r e mi n e p r o d u c t i o n c a n n o t r e a l i z e c e n t ral i z e d mo n i t o r i n g ， a n d c o n s t r u c t i o n i n v e s t me n t a n d ma i n t e n a n c e a r e h i g h ． I n t e g r a t e d c o mmu n i c a t i o n d e s i g n i s c o n d u c t e d a s t o ma s t e r c o n t r o l s y s t e m a n d s u b c o n t r o l s y s t e m i n me t a l l u c al mi n e ． P r a c t i c e s h o w s t h a t t h e i mp l e me n t a t i o n o f t h e t a s k s o l v e s t h e p r o b l e m o f l a r g e - s c a l e i n t e gra t e d c o mmu n i c a t i o n o f ma s t e r c o n t r o l s y s t e m a n d s u b c o n t r o l s y s t e m i n m e t a l l u r g i c a l mi n e ，a n d a c h i e v e s c e n t r a l i z e d m o n i t o ri n g o f l a r g e m e t a l l u r g i c al m i n e s ，a n d r e d u c e s t h e e n gi n e e r i n g i n v e s t me n t a n d a mo u n t o f ma i n t e n a n c e ， wh ic h h a s gre a t a p p l i c a t i o n v a l u e ． Ke y wo r ds me t a 1 ] u r gic a l mi n e，mi ni n g c o n t r o l s y s t e m ，c o mmun i c a t i o ns，i n t e g r a t i o n