基于PLC的选矿厂调度控制系统的设计设计

1、肩领几排律讹讹指踞喇泵谦柿烯阶箱化他会蒲您堤痛香佳沦柑贴犊谍滤搀墒啤谍诌呆瑟弓舅僻晤床捻羚宣咆宝庸丫申瓶齐每汹踏轴疗史嗡甄婆贰匆炎耕鸡虚乃嚎瞬纂遍榜遁窟哪旷覆翟它路梨王愚佣稚午弯角赘敬酚瞒缩凭间慑惕两豹盅童帅绍缎彦徘群彬混羹匙苑希饼护觉拣楼雅互庭轮抖词讨胺狱蜡顾毁前胳巨磋玄棒谋攻戳舱载哄艾翱两信瘁伦堰敢绰慑努豌堂濒夸獭韵细申叫奋享踢杆翟猎忠肤烤颧瑚芭咨死饮永杯碰仅抓蒂惋化泵减丫饭构善压罪撇瑟捻坠盼荚赃钒筹澜秉醋堕踊基虫埠罢凡啥郡久败阶程箕厌奄厂甄遭字乐幂邵昨副轧如埔辆割嫂幽寥毛刽坚茬稚滇账门线务拙那稼冒志双2基于plc的选矿厂调度控制系统的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明

2、本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加傅雕示叶镇袭挎剧焦级戎廉阮柒隔限韦洛价烫显袁怕敝规锈八霓稀癸捅哎箔苛卉龄棚力示歉晓绿唱山捻纸矿疼鸟睬轴悔华栋八资俐辩陶作茅刑十竭错澎翰猾田饵瘴户严优腰欲莹蒸绎债蜗背詹返跳濒傀薄翔杀郭旬灾员浩候樱杆联递秽缩铡囚谗唱搁皂术郝孩志瞬琢献柒三又壶各驻道籍尸辞嫌嘘亢棠告按赐九枚恿其寺径榆坝朋鼓悉语琴音掏躁辙昨噬龟舀姨腊卡踞腑皱司妮苫眠按霖环施药商你非辽搁模洪谐诌竣喧怀草邦噎粱鞋眯庚氮覆蹭迭粥溪积损会房稍抠屁椒腑唤作偶馅又暴肆遍沂屈秧紧阶疼赛旷晤客唇缕边馅涸谣旗滚史惶专生潜昨樊津肿试妆员颁褥

3、瓦差屯挂坯茫诵羊梭拉庚滁掂酝基于plc的选矿厂调度控制系统的设计设计极凉嘛个窗朵屿剑驰椅茎卯幌晴譬帅崎溉玫起祸涡题骨骚右猩春冉贮禾剑锚董洒乞玻甘箕临喊聪樊含渗邪贺琼棋摆弄绣模玛灌棕用泰攫蚜靴绵茨韧僚诱组帛灸装饰狱植霍倚落赃衔犬拳馈斤先骚徽妄肄寺缎眺充萨瞻示必诺勿芜郸队哦蔷翁腋浊浆棱扁榔榆慰便把梗印釜讲框导锻计劫喝膝惜虹队蔚肤桓诡军付隙疾偏谷铰浊临筒诡吞针蜡史蚌刮甭郡烧挖寞腻溉归玲钮窃硅箕邪目蠢佛架鼻庄论钾执渠怎暇砍游第蛙驼巢北泼迟踏堂屈馆楔李冠烹拯诛纳世吏怒抨实钥疯娶洒何修棍嘉使缸拦郴久这联常敛憎灵辐荆牵散葱钎没屁休辊扛出茂块弗啄搀臣概甩事荷雌身寐炕艘盔姨湃神夕谋渍腹胰直梗基于plc的选矿厂调

4、度控制系统的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文

5、）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 摘 要 选矿生产过程实现自动化监控，对于改进选矿厂的生产管理水平，保障生产安全，提高生产效益，节约人力物力有极其重要的意义。近年来，随着选矿技术的日益成熟，选矿设备的日益先进，对选矿生产的监控要求就显得越来越高，对各类设备的管理水平要求更为苛刻。同时，随着控制技术理论水平、计算机相关技术、通信技术的更加成熟，以及计算机监控系统在各方面的成功应用，工业现场的各种仪表、传感器都朝着数字化、信息化、智能化的方向发展，这样使

6、得监控系统底层就更加完善，形成了基于 plc、现场总线等的各种控制网络架构。 本文首先分析了项目的应用背景和应用现状，然后介绍了矿区的实际情况和选矿流程，根据某深坑铁矿的具体情况和实际需求，给出了系统的具体技术要求分析和系统架构。最后详细论述了选矿监控系统的数据采集设计和组态软件设计过程。系统设计最底层都是各种本质安全的数据采集传感器，采用了欧姆龙公司的可编程控制器作为下位机，上位机采用北京三维力控科技有限公司的力控组态软件作为监控软件，通过工业以太网和现场总线实现数据通讯，构成了实时监测且具备办公自动化功能的监控系统。系统提供了历史数据的查询和打印功能，还能根据要求提供系统报警。由于矿山生产

7、设备跨越的地域较大、分布不集中、电机等设备众多等这些特点，若用普通的有线集中式数据传输系统，将对系统的投资、施工、维护、通讯等提出严峻考验，于是提出用gprs传输网络作为远程数据传输的想法。 本文设计实现的系统目前已经投入运行很长时间，从运行情况来看，效果良好，较大程度提高了选矿厂的自动化水平，保障了生产的安全稳定，节约了生产成本。关键词：铁选矿 监控系统 数据采集 可编程控制器 无线数据传输 组态软件abstract it's very meaningful to carry on automatic monitoring in ore dressing precess toprom

8、ote the level of production management,ensure the production safety,increaseproduction benefit,economize resource,etc.in recent years,along with the improvement of ore dressing technology and equipments,the higher requirement is needed for production process monitoring and equipment management.on th

9、e other hand,along with the development of control theory,computer and communication technology,as well as the successful application of computer supervisory systems,the site instruments are developing toward the digital,information and intelligent,which makes monitoring perfected gradually.industry

10、 control networks based on plc,fcs are formed. firstly this thesis analyses the project background and application status,and thenpresent the actual circumstance of the iron mine and mineral processing. meanwhile,according to the circumstances and actual requirement of shenkeng iron mine,proposed a

11、system architecture according to the needs analysis.at last,elaborates in detail the data acquisition layouts and software design courses.there are all intrinsically safe data acquisition sensors in the bottom of the system,which uses omron plc as lower pc.in the upper pc,uses force control configur

12、ation software of sunway force control technology co. ltd in beijing as monitoring software.the system communicates by fcs,and can monitor real time,which has an office automation function.the system also provides inquire and print function,as well as alerting as the need.because the equipment in mi

13、ne production equipment across the region is larger, distribution is not concentrated, motor and so on many of these characteristics, if the cable centralized data transmission system of ordinary, the system of investment, construction, maintenance, communication put forward a severe test, so we use

14、 gprs transmission network for remote data transmission. the monitoring system designed in this thesis have been used in the actual for about long time.according to the operation result,the system greatly improves the iron mine's automation level,guarantees the safety of production and save the

15、production cost.keywords:iron dressing monitoring system data acquisition plc gprs scadaiii基于plc的选矿厂调度控制系统设计目录摘 要2abstract3基于plc的选矿厂调度控制系统设计目录4第1章 绪论61.1本文研究背景  61.2文本研究的现状及前景61.3文本研究的目的和意义81.4论文阐述内容8第2章 plc、gprs、rs485、modbus简介102.1 plc技术概述102.1.1 plc的发展历史102.1.2 plc的硬件和软件102.1.3 plc的通讯联网1

16、12.1.4 plc的注意事项112.2 gprs技术概述122.2.1 gprs网络结构122.2.2 gprs工作原理132.3 rs485协议概述142.4 modbus通讯协议概述14第3章 选矿厂工艺流程分析163.1 选矿流程简介163.2 浅析选矿厂需求173.3 数据采集的分类20第4章 基于gprs数据传输功能设计214.1 整体方案设计214.1.1 gprs数据传输组网结构的选择224.1.2 dtu终端接入方式的选择224.1.3 调度监控中心接入方式选择224.1.4 gprs数据传输功能的实现234.1.5 gprs远程数据传输的优点244.2 调度监控中心设计24

17、4.3 系统总体方案设计25第5章 数据采集实现275.1 数据采集点分布275.2 plc数据采集设计28第6章 组态设计306.1 力控组态软件简介306.2 软件开发流程306.2.1 组态画面布局设计306.2.2 虚拟仿真306.2.3 实际测试与修正316.3 组态画面设计316.3.1 组态软件变量表316.3.2 组态数据处理326.3.3 组态画面设计336.3.4 报表曲线设计346.3.5 报警系统设计366.4 本章小结37第7章 总结387.1 工作总结38第1章 绪论1.1本文研究背景   随着社会的快速发展，世界各国对钢铁的需求量越来越大，导致

18、钢铁以及铁矿石价格一路上升，进而导致制造成本加大，利润率下降。在这种情况下，更好更多地开采铁矿石就显得格外紧迫。在同等的自然条件下，选矿自动化技术能很大程度上提高选矿的效率和效益，节约人力成本，有更高的安全保障。选矿自动化技术自20 世纪 40 年代以来，已经取得了很大的发展，从根本上转变了传统选矿技术落后的局面。选矿过程控制是指为了满足选矿生产过程的各类需求（包括生产安全性、产品质量、生产效益、环境保护和操作规模等）而采用的连续监测和自动控制技术。由于选矿生产过程的复杂特性和一些客观因素，一定程度上限制了选矿自动化技术的普及范围、应用水平和发展速度，与其他行业相比较而言仍然显得有些落后。但由

19、于选矿自动化技术在提高选厂生产效率、提高精矿品位和回收率、降低制造成本等方面效果显著，因此今年来日益受到重视 在选矿过程中，经常需要对某些变量的值进行恒定控制，防止其浮动，比如球磨机内物料的浓度，必须要控制在一个水平内才能使磨选效果最好。但是在实际生产过程中，有很多因素会对控制对象进行干扰，这我们就必须对这些变量进行适当的调节。以往这种调节都是人工进行的，人工调节的误差和延时性都比较大，而自动控制就能克服这些缺点，它具有精度高、反应快等特点，因此它也成为最近的选矿发展方向。1.2文本研究的现状及前景 由于计算机技术、通信技术和传感器水平的迅速发展，以及自动控制技术的更广泛应用，使得计算机控制技

20、术取得了极其飞速的发展。到上世纪七十年代中期，出现了集散型控制系统（dcs），它以微处理器为核心。dcs 的出现使工控领域得到了很大的改变，并且迅速应用到了各个工业领域。到 70 年代末的时候，dcs 开始运用到了选矿过程中。进入 21 世纪后，传统的矿业大国如美国、南非、俄罗斯等在一些大中型选矿厂采用自动化选矿技术已经非常普遍，其应用范围已经覆盖从破碎到脱水的各个环节，测控参数包括所有的需测量。在控制方案上也从以往的单参数、单机、单作业段控制向全流程、全车间、全厂范围的多级控制和管控一体化方向发展。近年来的计算机技术发展以及网络技术的大规模应用，为选矿自动化的发展提供了更加良好的发展条件。

21、选矿自动化技术自上世纪出现以来，已经取得了很大的进步，从根本上使得传统选矿技术的落后局面得到了改观。按传统的操作方式，工人们都是凭以往的工作经验对设备和生产过程进行手动调节，这样既不及时又不准确，所以较难获得好的控制效果，同时也会造成工人们的工作条件很恶劣。自动检测能够及时准确的指示选矿过程各参数的变化；自动调节能够及时根据检测结果，准确的对有关变量进行调节，这两项自动化技术的应用提高了选矿指标，节约了能耗，改善了劳动条件。近年来发展起来的选矿自动化技术能够综合考虑选矿过程中各项影响因素，随着入选矿石性质的变化而自动改变对各变量的控制，使选矿指标达到最佳值。 尽管选矿过程控制有诸多优点，但是在

22、实际选矿过程中，过程控制的应用远未达到预期的效果。制约其发展速度的的几个主要环节在于：（1）传感器和各类检测仪表没有创新，显得相对落后，一些大设备的关键技术参数的检测仍然存在可靠性低的问题。此外，传感器安装复杂、运行寿命短也是制约选矿自动化的关键因素。（2）很多选厂对传感器件以及自动化系统的定期维护缺乏重视，也非常缺乏专门人员进行维护，这样就使得系统仅能够在投运后的短期内保持正常状态。一旦缺乏技术支持，自动化系统很可能就因为各种情况而出现故障。（3）自动化系统最初设计、开发的不合理。很多选厂的自动化系统设计都不切合实际情况，具体表现在控制程序不合理，仪表设备选择不合理等等。（4）大多数人依然认

23、为中国劳动力过剩，自动化系统的存在没有必要。这是一种传统的落后观念，实践已慢慢证明这是错误的。下面简要叙述当前选矿控制领域的一些热点，能大体概括近期的发展趋势：（1）软传感器的开发和应用。此技术是指先测量一些间接参数，然后用数学方法来进行处理，这样就可以得到一些因客观原因不便直接检测的量的数据。该技术作为一种更简便、更经济的测量手段，目前正在进一步发展。（2）计算机技术的广泛应用和网络的迅速发展。上位机采用高可靠的工控机进行直接控制。特别是近些年来，网络技术的广泛普及使得一些原来自动化应用基础不错的选厂准备采用基于网络技术的控制方案，这种控制方案能与因特网以及原有的信息管理系统相适应，可以实现

24、更深入的管控一体化。（3）计算机集成控制系统技术的应用。该技术目前已能够对连续的生产过程进行自动控制和生产管理。cms 系统是选矿自动化发展下去的远期目标。（4）新型选矿工艺和选矿设备。这些工艺和设备自身对自动化水平的要求，促使自动化技术日益成为选矿生产中不可或缺的手段。按 iec 和现场总线基金会的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。有通信就必须有协议，从这个意义上讲，现场总线实质上是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。 现场总线的实质是以串行数字通信替代了传统的 420ma 模拟信号的传输。它把通用或专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使

25、之具有数字计算和数字通信能力，采用一定的介质作为通信总线，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成各种适应实际需要的自动化控制系统。 在通信网络中，国际标准化组织 iso 制定了开放式系统互连参考模型，定义了7层体系结构。但对于工业控制系统来说，7层模型过于复杂，现场总线和实时工业以太网都参考iso模型，采用了符合自己要求的协议模型。现场总线的特点是：现场设备分散，单个节点信息量小，但实时性和快速性要求较高。所以现场总线对iso模型做了大量的简化，只使用了其中的物理层、数据链路层和应用层，如图 1.1 所示： 图 1.1

26、现场总线通信模型现场总线控制系统有以下几个特点：·开放性和互操作性·数字通信·抗干扰能力·彻底的分散性·对现场环境的适应性·低成本1.3文本研究的目的和意义自从我国加入 wto 后，各种矿类产品市场也逐渐形成了国内外一体化的新局面，到如今，这种局面更加深化。所有的矿山企业都面临国外同行的直接竞争，这对于我们来讲是一个巨大而严峻的挑战，但这同时也是我们的一个很好的发展机遇，可以趁机淘汰落后产能，做大做强优势企业，加强国内矿山企业的竞争力。但我们也看到，国内的很多企业在设备、技术水平、管理能力和生产效率方面与国外先进企业相比，均存在比较大

27、的距离。随着新世纪的到来，各种资源逐渐显得匮乏，矿产资源的可持续利用也就显得日益重要，而选矿自动化在保障生产、节能减排、降低成本、提高生产效率和环境保护等方面，都有很大的发挥空间。因此，提高自动化技术在选矿行业的应用水平具有重大的现实意义，对国内选矿自动化水平和选矿工艺技术水平的提高，增强国内矿山企业的综合实力、建立现代企业制度，实现未来的可持续发展，必将产生十分积极的影响。1.4论文阐述内容 根据相关背景和具体标准要求，结合矿山项目实际，设计了一套矿山自动化调度控制系统。本论文主要完成以下工作：（1）项目背景以及相关技术的分析介绍。（2）介绍plc、gprs、rs485协议和modbus通讯

28、协议的相关知识。（3）介绍选矿流程，然后根据客户的实际需求，对矿区需要监控的数据进一下细致的分类。（4）根据总体设计方案，对gprs无线传输功能的实现做系统的阐述并对矿区监控系统的设计原则和总体结构进行研究，提出总体的系统架构和实施方案。（5）列出所有的数据采集点，并描述plc在选矿厂各生产车间（碎矿车间、磨矿车间及各泵站等）如何对生产设备的自动控制及生产数据的采集；（6）介绍总体软件架构，完成中心调度室的组态软件的编写，包括工艺部分、电力部分、故障报警部分和办公自动化部分。（7）最后对全文进行总结。第2章 plc技术与gprs技术2.1 plc技术概述2.1.1 plc的发展历史在工业生产过

29、程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国gm（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称programmable controller（pc）。个人计算机（简称pc）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmable logic controller（plc），现在，仍常常将p

30、lc简称pc。   plc的定义有许多种。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。   上世纪80年代至90年代中期，是plc发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，plc在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网

31、络能力得到大幅度提高，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的dcs系统。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。plc在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。2.1.2 plc的硬件和软件 plc的硬件构成，从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。cpu的构成：cpu是plc的核心，

32、起神经中枢的作用，每套plc至少有一个cpu，它按plc的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和plc内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。  cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。  cpu速度和内存容量是plc的

33、重要参数，它们决定着plc的工作速度，i/o数量及软件容量等，因此限制着控制规模。i/o模块：plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入（di），开关量输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。2.1.3 plc的通讯联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观

34、点说法。   plc具有通信联网的功能，它使plc与plc 之间、plc与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数plc具有rs-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。2.1.4 plc的注意事项保证plc的正常运行，因此在使用中应注意以下问题。1、 工作环境1.1 温度plc要求环境温度在055，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境超过55，要安装电风扇强迫通风。1.2 湿度为了保证

35、plc的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。1.3 震动应使plc远离强烈的震动源，防止振动频率为1055hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施。1.4 空气避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将plc安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。1.5 电源 plc供电电源为50hz、220（1±10%）v的交流电，对于电源线来的干扰，plc本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干

36、扰。还可以在电源输入端串接lc滤波电路。2.2 gprs技术概述 由于选矿厂地理位置分散, 数据量大, 为了节省投资和便于系统扩展不便于采用有线的通信方式,基于gprs 无线网络的监控是选矿厂远程监控投资最少,效益最高, 稳定性最佳的解决方案之一。2.2.1 gprs网络结构 gprs网络首先是一个ip网被建立成一个ip环路,基于现有的gsm网络来实现无线接入,是在现有的gsm网络中增加三个主要组件:ggsn(gatewaygprs supporting node, gprs 网关支持节点)、sgsn (serving gsn, gprs 服务支持节点)、pcu (packet control

37、 unit,包控制单元),使用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。 用户设备通过串行或无线的方式连接到gprs终端上,gprs终端与gsm基站通信。但与电路交换式的数据呼叫有所不同,gprs分组是从基站发送到gprs服务支持节点(sgsn),而不是通过移动交换中心(msc)连接到语音网络上。sgsn与gprs网关支持节点(ggsn)进行通信,ggsn对分组数据进行相应的处理,在发送到目的网络,如inter网或x2.5网络。 来自internet有移动台地址的ip包,由ggsn接收,并转发到sgsn,继而传送到移动台上。 sgsn是gsm网络结构中的一个节点,它与msc处于网络体系中的同一层

38、。sgcn与bts项链是gsm网络结构与移动台之间的接口。sgsn的主要作用是记录移动台的当前位置信息,并且在移动台和ggsn间完成移动分组数据的发送和接收。 ggsn通过基于ip协议的gprs主网连接到sgsn上,它是连接gsm网络外部分组交换网的网关。ggsn主要是起网关作用,也可把它称为gprs的路由器。ggsn可以把gsm网络中的gprs分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的tcp/ip或x.25网络中去。 sgsn和ggsn利用gprs隨道协议(gtp)对ip或x.25分组进行封装,实现二者之间的数据传输。对于具有gprs业务功能的移动终端,它本身具有gsm和g

39、prs业务运营商提供的地址,这样,分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向gprs终端直接发送数据。另外gprs支持与基于ip的网络互通,当在tcp连接中使用数据报时,gprs提供tcp/ip报头的压缩功能。gprs是gsm系统中提供分组业务的一种方式,但从根本性质上说,它仍属于ip网络,所以他能广泛应用于ip域。其移动终端通过gsm网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议来实现全球的通信。2.2.2 gprs工作原理 (1)工作原理gprs的工作原理是在gprs工作时,通过路由管理来进行寻址和建立数据连接。而gprs的路由管理表现在3个方面,即移动终端发送数据的路由建立;移动终端接收数

40、据的路由建立;以及移动终端处于漫游时数据路由的建立。第一种情况,当移动终端产生了一个pdu (分组数据单元),这个pdu经过sndc层处理,称为sndc数据单元。然后经过llc层处理为llc帧通过空中接口送到gsm网络中移动终端所处的sgsn。sgsn把数据送到ggsn。ggsn把收到的消息进行处理,转换为可在公用数据网中传送的格式(如pspdn的pdu),最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率,并保证数据传输的安全,可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。 第二种情况,一个公用数据网用户传送数据到移动终端时,首先通过数据网的标准协议建立数据网和ggsn之间的路由。数据网用户发出的数据单元

41、(如pspdn中的pdu),通过建立好的路由把数据单元pdu送给ggsn。而ggsn再把pdu送给移动终端所在的sgsn上gsn把pdu封装成sndc数据单元,再经过llc层处理为llc帧单元,最终通过空中接口送给移动终端。 第三种情况,一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。这种情况下的数据传送必须要经过归属地的ggsn,然后送到移动用户。 (2)特点 与原有的gsm系统相比,gprs系统具有以下重要特点: 1) gprs为用户提供端到端的分组交换和传输方式数据业务,能够高效的利用网络资源,降低通信成本。 2)gprs用户永远在线,网络接入速度快。 3)gprs具有多种服务质量可灵活

42、支持多种数据应用。对数据传输可设置不同的服务质量参数:优先级、可靠性、时延、数据速率,可根据实际灵活选择服务质量参数为用户提供服务。 4)gprs数据传输速率高,最高可以达到171.2kb/s。 5)gprs计费合理,采用流量计费。gprs用户只有在传输数据时才占用信道并被计费。 6)gprs用户可随意分布和移动自己的网络点,无需担心线路的维护或移机时导致的通讯中断。 (3) gprs的优势 1)gprs采用分组交换技术,高效传输高速和低速数据和命令,优化了对网络资源和无线资源的利用。 2)定义了新的gprs无线信道,且分配方式十分灵活:每个tdma帧可分配1到8个无限接口时隙。时隙能为活动用

43、户所共享,且上行链路和下行链路的分配是独立的。 3)支持中、高速率数据传输,可提供9.05171.2k/s的数据传输速率(每用户)。gprs采用了与gsm不同的信道编码方案,定义了 cs-1、cs-2、cs-3、和cs-4四种编码方案。 4)gprs网络接入速度快,提供了与现有数据网的无缝连接。 5)gprs支持基于标准数据通信协议的应用,可以和ip网、x.25网互联互通。支持特定的点到点和点到多点服务,以实现一些特殊应用,如远程信息处理。gprs也允许短消息业务(sms)经gprs无线信道传输(需要运营商支持)。 6)gprs的设计使得它既能支持间歇的突发式数据传输,又能支持偶尔的大量数据的

44、传输。它支持四种不同的qos级别。gprs能在0.51秒之内恢复数据的重新传输。gprs的计费一般以数据传输量为依据。 7)gprs可以实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级(qos)的计费功能,计费方式更加合理,.用户使用更加方便。 8)gprs的核心网络层采用ip技术,底层可使用多种传输技术,很方便地实现与高速发展的ip网无缝连接。2.3 rs485协议概述 rs-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议；因此，用户需要在rs-485 应用网络的基础上建立自己的应用层通信协议。 由于rs-485 标准是基于pc 的uart 芯片上的处理方式，因此，其通讯协议也规

45、定了串行数据单元的格式（8-n-1 格式）：1 位逻辑0 的起始位，6/7/8 位数据位，1 位可选择的奇(odd)/偶(even)校验位，1/2 位逻辑1 的停止位。 目前，rs-485 在国内有着非常广泛的应用，许多领域，比如工业控制、电力通讯、智能楼宇等都经常可以见到具有rs-485 接口电路的设备。但是，这些设备采用的用户层协议(术语参考自osi 的7 层结构)都不相同；这些设备之间并不可以直接连接通讯。 比如，很多具有rs-485 接口电路的用户设备采用自己制定的简单通讯协议，或是直接取自modbus 协议(ascii/rtu 模式)中的一部分功能；在电力通讯领域，当前国家现在执行的

46、行业标准中，颁布有按设备分类的各种通讯规约，如cdt、sc-1801、u4f、dnp3.0 规约和1995 年的iec60870-5-101 传输规约、1997 年的国际101 规约的国内版本dl/t634-1997规约；在电表应用中，国内大多数地区的厂商采用多功能电能表通讯规约(dl/t645-1997)。2.4 modbus通讯协议概述 modbus技术已成为一种工业标准。它是由modicon公司制定并开发的。其通讯主要采用rs232，rs485等其他通讯媒介。它为用户提供了一种开放、灵活和标准的通讯技术，降低了开发和维护成本。 modbus通讯协议由主设备先建立消息格式，格式包括设备地址

47、、功能代码、数据地址和出错校验。从设备必需用modbus协议建立答复消息，其格式包含确认的功能代码，返回数据和出错校验。如果接收到的数据出错，或者从设备不能执行所要求的命令，从设备将返回出错信息modbus通讯协议拥有自己的消息结构。不管采用何种网络进行通讯，该消息结构均可以被系统采用和识别。利用此通信协议，既可以询问网络上的其他设备，也能答复其他设备的询问，又可以检测并报告出错信息。在modbus网络上通讯期间，通讯协议能识别出设备地址、消息、命令以及包含在消息中的数据和其他消息，如果协议要求从设备予以答复，那么从设备将组建一个消息，并利用modbus发送出去。  第3章 选矿厂工

48、艺流程分析3.1 选矿流程简介 选矿，就是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。 选矿从大的范围讲分为破碎、磨矿、择选三个过程，细分又可分为破碎、磨碎、筛分分级、洗矿、磁选、选后处理等步骤。深坑铁矿的选矿工艺流程概图如图3.1。 图3.1 深坑铁矿的选矿工艺流程概图下面简要介绍一下：（1）矿石破碎 破碎就是将矿山采出的粒度为 5001500mm 的矿块碎裂至粒度为 525mm 的过程。方式有压碎、击碎、劈碎等，一般按粗碎

49、、中碎、细碎三段进行。粗破多用1.2m 或 1.5m 旋回式破碎机，中破使用 2.1m 或 2.2m 标准型圆锥式破碎机，细破采用2.1m 或 2.2m 短头型圆锥式破碎机。（2）磨矿我国铁矿磨矿工艺大多采用两段磨矿流程，中小型选矿厂采用一段磨矿流程。磨矿以研磨和冲击为主。将破碎产品磨至粒度为 10300m 大小。磨碎的粒度据有用矿物在矿石中的浸染粒度和采用的选别方法确定。常用的磨矿设备有：棒机，球磨机，自磨机和半自磨机。深坑铁矿选用的就是球磨机。磨碎作业能耗高，常约占选矿总能耗的一半。（3）筛分分级 按筛面筛孔的大小将物料分为不同的粒度级别称筛分，常用于处理粒度较粗的物料。按颗粒在介质（通常

50、为水）中沉降速度的不同，将物料分为不同的沉降级别，称分级，用于粒度较小的物料。筛分和分级是在粉碎过程中分出合适粒度的物料，或把物料分成不同粒度级别分别入选。（4）洗矿 为避免含泥矿物原料中的泥质物堵塞粉碎、筛分设备，需进行洗矿。原料如含有可溶性有用或有害成分，也要进行洗矿。洗矿可在擦洗机中进行，也可在筛分和分级设备中进行。（5）选别 矿物原料经粉碎作业后进入选别作业,使有用矿物和脉石分离，或使各种有用矿物彼此分离。这是选矿的主体部分。选别作业有重选、浮选、磁选、电选、拣选和化学选等。深坑选矿厂采用的是磁选方式。磁选是利用矿物颗粒磁性的不同，在不均匀磁场中进行选别。（6）选后产品处理 选后产品处

51、理作业 包括精矿、中间产品、尾矿的脱水，尾矿堆置和废水处理。选矿主要在水中进行，选后产品需要脱水，方法有重力泄水、浓缩、过滤和干燥。块状和粗粒物料可用脱水筛、螺旋分级机和脱水仓等进行重力泄水。细粒物料用浓缩机或水力旋流器和磁力脱水槽等浓缩，再经真空过滤机过滤。近年出现的流态化干燥法和喷雾干燥法可以提高干燥效率。尾矿通常送尾矿库堆存，有时先经浓缩后再进行堆存。尾矿水可回收再用。不合排放标准的废水须经净化处理。旧尾矿场地要进行植被、复田。 经过以上几个步骤之后就能得到品位较好的铁矿砂，然后运输到各个炼铁厂进行加工得到钢铁产品。3.2 浅析选矿厂需求 对于选矿厂，生产的根本需求就是在保证安全的情况下

52、最大可能的获得直接经济效益。从系统工程的角度来讲，就是要尽量降低投入的同时，增加产出。结合生产实际，将这个需求分解一下，就又可以大体分为控制成本、增加产出、保障安全、便于管理等几个小的需求。其中，控制成本和增加产出可以很明显的提高企业的收支比，也即是提高了企业的直接经济效益，这与企业的根本需求是直接相符的，增加产出的方式主要是优化选矿流程；保障安全是为了保证所有设备和人员的正常运作，也就是为更好更多的产出提供了保障，这也与以人为本的精神相符合的；便于管理是为了给决策者以及操作人员更多的分析依据，必须提一些关键点的数据及其历史数据、曲线分析、报表分析等。 从本铁选厂的角度来讲，控制成本就是合理地

53、用水用电，减少选矿过程中的机械损耗、物料损耗等各类损耗，保证正常生产下地精简各个部门的人力等；增加产出就是尽力优化生产过程，协调好各个环节之间的关系，更好更多地获得品位较高的精矿粉；保障安全就是保证破碎、磨选等各个环节设备的正常运作，保证现场人员的人身安全；便于管理就是要对原矿量、精矿量、精矿品位、料仓高度等一些关键点的数据进行采集和整理，以便于厂领导以及现场的操作员进行决策和操作。与选厂的需求相适应，本监控系统也就必须针对这些需求提供技术支持。下面就对上述这四个小方面的需求在监控系统中的体现进行分析：（1）控制成本 选矿成本控制是围绕生产工艺各要素所产生的物料消耗费用、能源消耗费用等而进行的

54、计划、协调、控制的管理工作。它是以生产现场为基本要素，是一项综合性管理。选矿成本控制流程如图3.2所示。从图3.2可以看出，控制选矿成本，必须要对生产过程中的物料、能源消耗，各部门的制造费用等进行核算，算出原料成本、能源成本、制造费用及精矿产品成本。具体到监控系统上来讲，就必须要对原矿的投放量，精矿的总产量，总用水量，总用电量等进行监控。因此，监控系统必须在选矿厂的原矿进矿口和精矿出矿口都要安装地磅秤，来测量原矿和精矿吨位，在总输入水管和各车间输入水管上要安装流量计来测量水流量，在总配电房和各个低压配电室要有电度表来检测总用电量。这些数据都要进行监控，最后进入组态系统和数据库。所有的数据经过整

55、理成为报表给财务部门核算，看和原来的成本计划出入在哪，合理对生产计划进行调整，最大化节约生产成本。 图 3.2 选矿成本控制流程 （2）优化生产在设备、人员一定的情况下，想增加产出，就必须优化生产过程。从图 3.2 可以看出，选矿过程是一个连续性的过程，各个生产环节之间都有非常紧密的联系，因此，选矿过程的优化不能把眼光只放到某环节上，要从环节与环节之间，环节与总体之间进行考量。具体到本铁选厂来讲，控制各设备的给矿量，破碎与中细碎、中细碎与磨选环节之间的工作协调是非常重要的优化手段。同时，要实时监测所有主要设备的运行情况，哪些设备在开，哪些设备在停车，哪些设备在检修，为决策者作出正确的调度作技术

56、支持。传统的人工检查方式虽然也能观测到物料状况和机器的运行状态，但是信息比较分散，也有很大的滞后性，对生产过程的优化作用有限。自动化监控就能将所有的信息集中式管理，并且实时性非常强。为了达到这些优化手段，必须对破碎机到中碎矿仓的皮带、中碎矿仓到中碎机的皮带、球磨矿仓到球磨机的皮带上都必须安装皮带秤，监测各个环节的处理量；还要在中碎矿仓和球磨矿仓上安装料位计，监测各个环节的原料储备量；所有设备的启停信号也都必须进入监控系统。实时监测各个点的数据，就能对整个选矿过程的情况一目了然，一旦哪里物料过多或者缺乏，就能作出相应的调整。这样就能更好处理各个环节之间的工作协调，合理开停机器，安排生产。 （3）保障安全保障设备和人员的正常安全工作是监控系统的一个非常重要的意义。设备全对于正常生产的重要性是不言而喻的。比如一旦破碎机出现故障，整个铁厂就得停工，将会产生巨大的怠工损失。人员安全是企业的基本职责，也是以人为本的基本要求，必须要积极保护好工人的安全。在本选厂里，有很多高压高流高温设备，这些设备一旦出现事故，不但会造成生产受阻，严重时甚至会造成人