基于Wonderware软件的选矿自动化控制系统设计.pdf

】看蕊 径 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R I N G d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 17 4 4 ．2 0 1 2 ．0 3 ．0 0 9 基于W o n d e r w a r e 软件的选矿自动化 控制系统设计 圜刘继明 北京矿冶研究总院北京1 0 0 0 7 0 摘要以某金矿选矿厂自动化控制系统建设为背景，介绍W o n d e r w a r e 软件的特点，利用 W o n d e r w a r e 的系统平台软件设计选矿自动化控制系统，给出系统的总体结构框图．阐述系统各部 分的功能和实现方法。实践证明，该系统人机界面友好，可以方便地实现对选矿流程的在线监控和 操作，提高生产管理的效率。 关键词选矿自动化；W o n d e r w a r e ，系统平台 中图分类号T D 9 2 8 ．9文献标识码A文章编号2 0 9 5 - 1 7 4 4 2 0 1 2 0 3 - 0 0 6 2 0 3 某金矿计划对破碎和磨浮车间进行自动控制系统改 造，以减少操作人员劳动强度，提高生产效率和生产管 理的效率。为了实现这一目标，需要实现对工艺参数和 设备运行状态的在线监控和操作．这就对选矿自动化系 统提出了新的要求[ 1 - 2 l 。W o n d e r w a r e 系统平台软件为工 业自动化领域的S C A D A 系统、H M I 、生产和绩效管理 提供了统一的平台，满足自动化发展的需求，已经广泛 应用于各个行业，并取得了较好效果。结合该金矿选矿 厂选矿自动控制的需求，基于W o n d e r w a r e 系统平台软 件，完成选矿自动化控制系统的设计和实现。 1 系统结构 根据工艺要求和现场实际条件，将选矿自动化控制 系统分成3 2 结构三个功能层、两个网络层。系统的 总体结构图如图1 所示。自动控制的效果主要是通过系 统的功能层实现，网络层的作用是提供功能层之间的联 络，三个功能层完成不同的功能。 1 执行层主要功能是采集流程数据和执行控制命 令，包括所有生产设备和在线检测分析仪表、执行机构 等。通过分布式I O 数据采集站将所有设备状态数据和 过程数据读人到控制系统。I o 站通过总线通讯方式将 所有数据送至数据采集层的P L C 站。 2 通信层主要功能是控制和通信，实时控制由 P L C 主站完成。现场1 0 站的数据经过总线连入P L C 主 站，控制主站实时完成逻辑控制和回路控制。通信由 I ／O 数据服务器完成。通过S u i t e L i n k 接口和P L C 主站 之间采用以太网进行数据通讯。 3 】管理层主要功能是监控和管理。将通信层获取的 数据进行可视化处理。实时地显示工艺流程画面，监测 工艺参数，实现控制设备启停、生产异常处理．工艺参 数目标值设定等操作。 2 系统功能设计与实现 根据现场工艺要求和生产需求，利用W o n d e r w a r e 系统平台软件，完成一个集成硬件平台、网络系统、系 统软件、工具软件和应用软件的控制系统的设计与实现， 为用户提供一体化的自动化解决方案，集参数检测、数 据采集、过程控制和多媒体信息传输、交换．存储与利 收稿日期2 0 1 2 - 0 2 - 0 1 作者简介刘继明 1 9 8 4 - ．男．山西天镇县人，助理工程师 硕士。主要从事选矿自动化等方面的研究。 6 2 工程设计E n g i n e e r i n gD e s i g n 万方数据 管理层 嗯r 嘎 皇嚣盟毒掣； 黼f 鼍 o～‘o 执行层 ■■■_ 坤J 蚍，} 连g L 非常儿，』e 虬 奎 皿 ■ 熟。_ Di ‘札匿打忻7 Z o 选矿自动化控制系统结构 t 。 ● 1 肼0 帆 用为一体，包括生产工艺、生产管理、设备管理，先进 技术等方面的许多内容。由于W o n d e r w a r e 系统平台软 件主要应用于管理层与通信层，以这两层为主，分析其 各部分的功能和设计方案。 2 ．1 基于W o n d e r w a r e 系统平台的配置 系统由组态数据库，自动化对象运行服务器，历史 数据库，I ／0 数据服务器，操作员站 可视化节点 ，工 程师站构成，系统配置图如图2 所示。 嗯嗯 自4 雄t 时鼙n 劫比x l 舡 ，生把至签兰i 她堑貉 啊 V r 1 In 置 图2 系统平台配置 2 ．2 组态数据库 组态服务器的功能是整个系统组态和部署的核心节 点，存储了所有的配置信息，系统的配置都要通过组态 服务器来完成。 2 ．3 工程师站 工程师站装有W o n d e r w a r e 系统平台的开发环境， 即A r c h e s t r AI D E 。通过I D E 进行开发，部署以及维护 整个控制系统。其多视图可以让开发人员从对象关系、 工厂模型和部署视图等不同的角度来查看和配置系统， 迅速了解对系统的改动会如何影响各对象之间的关系。 I D E 支持多用户，允许多个开发人员同时开发同一个应 用程序和项目，而不会互相干扰，可以提高系统的开发 效率。 2 ．4 自动化对象运行服务器 在W o n d e r w a r e 系统平台软件中，提供了一些原始 的、基本的A p p l i c a t i o nO b j e c t 的模板 T e m p l a t e ，例如 D i s c r e t e D e v i c e ， A n a l o g D e v i c e 等，用户可以利用这些 模板像建设工厂的厂区、设备等一样建立模板和实例， 并将系统中需要监测和控制的内容关联进去，形成自动 化对象。自动化对象建立好之后，部署到自动化对象服 务器上运行，和I ／0 数据服务器进行数据交互。 由于W o n d e r w a r e 系统平台允许将自动化对象部署 到系统网络内任意一台主机上，这样在实际开发中就可 以根据情况增加或者减少自动化对象运行服务器来平衡 各个服务器的负载，充分利用资源，同时又不会影响原 控制系统的运行。 方案中，选矿厂有破碎车间和磨浮车间两个车间， 因此采用了两台自动化对象运行服务器，分别运行两个 车间内的对象。 2 ．5 I ／0 数据服务器 I ／0 数据服务器装有W o n d e r w a r e 系统平台的 D A S e r v e r ，通过S u i t e L i n k 接口和P L C 主站之间采用以 太网进行数据通讯，是自动化对象和P L C 进行数据交 换的接口。W o n d e r w a r e 提供了各种品牌和型号的P L C 驱动程序，可以适应不同的需求。方案中，采用S 7 3 0 0 系列的P L C 产品，使用的驱动为D A S S I D i r e c t 。 2 ．6 操作员站 可视化节点 操作员站安装有W o n d e r w a r e 系统平台的I n T o u c h 软件，它将所有人机界面、应用数据、控制变量完全集成。 操作人员通过画面完成对现场各检测点以及所有控制回 路运行状态的监控。受控参数的显示，被控变量变化趋 势的描述等都可以在画面中看到。它是操作人员进入控 制系统的接口。 操作员站实现的主要功能工艺及设备参数显示和 设定功能；历史趋势查询和分析；报警和事件的管理查 询；集中监控功能”】。 方案中，设置了两台操作员站，分别监控破碎车间 和磨浮车间，监控图如图3 所示。 2 ．7 历史数据库 历史数据库中安装有W o n d e r w a r e 提供的数据库软 件I n d u s t r i a lS Q LS e r v e r ，负责实时收集详尽的生产数 据，以供工艺人员和管理者进行查询分析，指导生产。 有色金属工程2 0 1 2 年第3 期 6 3 嚼⋯ 叩袅刚 万方数据 r 吾危企蠢工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G l N E E R I N G 奎翘垮台矿选矿二艺旎翟 m 订百[ 二二二二 “≥ “0 3 ’7 盯0 7 ㈣ 2 0 1 1 1 删0 I r 1 LJ 5 0 0O I C C R O ID S E S O t r i l ef a l s e I ，”圳砒矾”“ 【急f ， 3 0 0O I M D B O I H i9 ．30 - I I M 』J 仓_ | ；f t 。 固岔 j 。 、⑧ 叼 ■■ ■n ■t 一 ‘习企。黧盥黧． 图3 操作员站监控图 I n d u s t r i a lS Q LS e r v e r ”历史数据库是一个用于S C A D A 或者工厂数据的高性能实时和历史数据库。它将关系数 据库强大和灵活与实时系统的速度和高压缩比结合在一 起，将办公室和工厂现场进行集成。作为一个M i c r o s o f t S Q LS e r v e r 的扩展，W o n d e r w a r e 的I n d u s t r i a lS Q L S e r v e r 历史数据库动态地高速采集工厂数据，降低数据存储空 间。它还将工厂数据与事件、概要、生产与配置数据和 工厂数据加以集成。在方案中，通过W o n d e r w a r e 系统 平台提供的H i s t o r i a nC l i e n t 客户端软件及a a H i s tC l i e n t T r e n d 控件来实现历史数据和曲线的查询和显示。 3 结语 设计的选矿自动化控制系统实现需要的功能。 1 实现对选矿各工序的关键工艺参数的在线检测。 2 实现选矿各工序的关键工艺参数的在线自动控 制，保证生产过程连续、稳定、优质、高效运行，特别 是对磨浮作业而言，其合理性和稳定性直接关系到后续 工序是否能够稳定运行。 3 建立全厂D C S 系统，实现对全流程的工艺参数 和设备运行状态的在线监控和操作，提高工作效率，减 少操作强度。 4 建立完善的生产过程数据发布系统，提高选矿生 产管理的效率。 系统已在某金矿选矿厂投入运行，实践证明该系统 操作方便，运行稳定，能够有效地提高生产与管理的效 率和选矿厂的自动化水平。 参考文献 【1 ] 张晓兰，郭飞华．自动化系统在选矿作业的应用与实践【J 】 采矿技术，2 0 0 9 ，9 1 1 0 7 - 1 0 8 【2 】葛之辉，曾云南，赵保坤．选矿过程自动检测与自动化综述 【J 】中国矿山工程，2 0 0 6 ，3 5 6 3 7 - 4 2 【3 】李圣良．闸站的远程监控系统[ J ] 微计算机信息，2 0 0 6 ， 2 2 3 4 7 5 ．7 7 ． 6 4 工程设计E n g i n e e r i n gD e s i g n ■●■l ■ 詈11 。j L 旷 ～ ” o q 一 ⋯ ．绷≥一 盯 ■-■m 葺 品誊孽跏 萤■显 万方数据