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海上揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)
1主、副產(chǎn)物及礦漿泵的控制及監(jiān)控機(jī)在深度上,陽(yáng)礦硬管道管理系統(tǒng)主要用于檢測(cè)和控制楊礦提升管道和中央動(dòng)力倉(cāng)庫(kù)的各種工作參數(shù),每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都相互配合。硬管揚(yáng)礦系統(tǒng)主要由海底中繼倉(cāng)、給料機(jī)、提升管、揚(yáng)礦泵、緊急排放閥組成。動(dòng)力有電動(dòng)和液動(dòng)兩種。主要測(cè)量礦漿濃度、溫度、流量(流速)、壓差、礦漿泵的壓力、轉(zhuǎn)速,油泵的油壓,給料機(jī)轉(zhuǎn)速,礦石料位等。主要控制水泵、礦漿泵、油壓系統(tǒng)、給料機(jī)、緊急排放閥、攪拌等的啟、??刂萍暗V漿泵、給料機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。海上揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì),要解決深海6000m之間的通訊,必須采用通訊距離比實(shí)際要求的更遠(yuǎn),設(shè)計(jì)緊湊,體積小,功能強(qiáng),技術(shù)先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)。選用德國(guó)西門子系列產(chǎn)品中的SIMATICPC和SIMATICPCS7系列組成海上中試揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)控站、主站和從站。SIMATICPC工業(yè)控制機(jī)有PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線,通訊距離可達(dá)15公里(通過(guò)光纖電纜),有MPI多點(diǎn)接口,有USB標(biāo)準(zhǔn)PC外設(shè)接口。選用SIMATICS7-300作為中央控制系統(tǒng)測(cè)控工作站。圖1是海上中試揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)原理框圖。1.1profi資本主義公司PROFIBUS-DP接口通過(guò)電纜與光纖的混合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)水面與水下測(cè)控工作站的通訊,光纖鏈路采用星型接法;通過(guò)電纜連接S7-300I/O測(cè)控站PCS70作為水面測(cè)控工作主站;通過(guò)光纜連接到洋深5000m處的中繼倉(cāng)測(cè)控工作從站PCS73;通過(guò)光纜連接到洋深400m處的礦漿提升泵測(cè)量工作從站PCS71;通過(guò)光纜連接到洋深800m處的礦漿提升泵測(cè)量工作從站PCS72。PROFIBUS-DP總線可連接的系統(tǒng)有數(shù)值輸入、輸出,模擬輸入、輸出,智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,例如:執(zhí)行器,測(cè)量值傳感器,有預(yù)處理功能的從站(ET200X或S7-300)。編程與啟動(dòng)經(jīng)過(guò)PROFIBUS完成??山訌恼緮?shù)125個(gè),傳輸速率最大可達(dá)12Mb/s。網(wǎng)絡(luò)電纜最長(zhǎng)9.6km,光纜最長(zhǎng)90km,網(wǎng)絡(luò)可為線性、樹形、冗余環(huán)、星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。保護(hù)類型有IP20、IP56-57。在配置上容易分配從站地址。1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊測(cè)控系統(tǒng)選用的光纖鏈路模塊有兩種:OLM/S4和OLM/S4-1300,配置光纜為玻璃光纜,它們都可以配置冗余的光纖環(huán)。其中:①?gòu)腟IMATICPCS70中央控制器引出的PROFIBUS-DP接口連接到光纖鏈路模塊(OLM3)的OLM/S4,通過(guò)光纜,連接到洋深400m處(光纜實(shí)際長(zhǎng)約600m)礦漿提升測(cè)量工作站PCS71的光纖鏈路模塊(OLM6)的OLM/S4。②從光纖鏈路模塊(OLM2)的OLM/S4,通過(guò)光纜接至洋深800m處(光纜的實(shí)際長(zhǎng)度約1200m)礦漿提升泵測(cè)量工作站PCS72的光纖鏈路模塊(OLM5)的OLM/S4。③從光纖鏈路模塊(OLM1)的OLM/S4-1300,通過(guò)光纜接至洋深5000m處(光纜的實(shí)際長(zhǎng)度約5500m)的中繼倉(cāng)測(cè)控工作站PCS73的光纖鏈路模塊(OLM4)的OLM/S4-1300。④光纖鏈路模塊(OLM1)、(OLM2)、(OLM3)用電纜連接起來(lái),由PS307電源供電(24VDC)。2水面測(cè)控系統(tǒng)揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控操作站與控制臺(tái),組成了水面監(jiān)視與測(cè)控系統(tǒng),選用SIMATICPC工業(yè)PC機(jī)和PCS70組成水面測(cè)控操作站,由PCS70引出PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線作為水面與水下的測(cè)控工作站聯(lián)網(wǎng)通訊。2.1profi資本主義-dp接口SIMATICPC是為苛刻的工業(yè)機(jī)械環(huán)境而生產(chǎn)的,它有一個(gè)集成的PROFIBUS-DP接口,用于分布式I/O設(shè)備的連接,這種接口可用于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)網(wǎng)。此外,PROFIBUS-DP接口可直接由用戶編程,或用于數(shù)據(jù)交換,例如與SIMATICS7交換。2.2ds-dp接口SIMATICPCS70測(cè)控工作站是水面控制臺(tái)的核心。它通過(guò)人工干預(yù),在控制臺(tái)的面板上,直接控制水上與水下執(zhí)行器的啟停與調(diào)節(jié),測(cè)量揚(yáng)礦管水面位置的流量、流速與濃度。由PS307電源模塊、中央處理單元CPU315-2DP模塊,CP343-5通訊處理器模塊,二通道模擬量輸入模塊和數(shù)字量輸出(16點(diǎn))模塊組成PCS70測(cè)控工作站的PLC控制器。帶PROFIBUS-DP主站接口的CPU315-2DP能使一個(gè)分布式自動(dòng)化組態(tài)具有高速和簡(jiǎn)單操作的特性。對(duì)用戶處理分布式外圍設(shè)備與處理集中式外圍設(shè)備一樣(相同的組態(tài)、編址和編程)。因此,SIMATICS7-300CPU315-2DP中央處理器適合于揚(yáng)礦硬管測(cè)控系統(tǒng)。SIMATICPCS70有MPI接口,最多可接32個(gè)站,編程器、PC機(jī)、操作員面板,其他的S7-300/400,M7-300/400,C7-620,每個(gè)CPU最多可連接4個(gè)激活的站。有187~5k位/秒的傳輸率。兩個(gè)相鄰站間的距離無(wú)中繼器50m,有2個(gè)中繼器最長(zhǎng)1100m,有10個(gè)中繼器串接最長(zhǎng)9100m。總地址空間:輸入、輸出為256/256字節(jié)。過(guò)程映象輸入/輸出為128/128字節(jié)。數(shù)字輸入/輸出點(diǎn)總數(shù)1024個(gè)通道,模擬輸入/輸出點(diǎn)總數(shù)128個(gè)通道,每個(gè)系統(tǒng)的模板數(shù)32塊,模板機(jī)架數(shù)4只。SIMATICS7-300CPU315-2DP中央處理器CPU有一個(gè)集成的DP接口,可通過(guò)CP342-5通訊處理器擴(kuò)展一個(gè)DP接口。集成的DP可接64個(gè)站,擴(kuò)展的DP可接32個(gè)站。每站的地址空間有122字節(jié),每個(gè)ET200M的模板數(shù)8塊。DP接口可作主站或從站。有S7通訊,標(biāo)準(zhǔn)通信和S5通訊,可連接4個(gè)通訊服務(wù)器。3主、副產(chǎn)物pcs3和et200m的數(shù)據(jù)通訊水下有三個(gè)測(cè)控工作站:洋深400m處的PCS71測(cè)量工作站,檢測(cè)提升泵2作業(yè)狀態(tài)的壓力與溫度;洋深800m處的PCS72測(cè)量工作站,檢測(cè)提升泵1作業(yè)狀態(tài)的壓力與溫度;洋深5000m處的PCS73測(cè)控工作站,測(cè)量給料機(jī)轉(zhuǎn)速、料倉(cāng)的料位,控制給料機(jī)和礦倉(cāng)防蓬(破拱)裝置等執(zhí)行元件的啟停及給料機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。PCS71、PCS72、PCS73都通過(guò)水面中央控制系統(tǒng)PCS70站的PROFIBUS-DP連接的ET200M分布式I/O站,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下作業(yè)狀態(tài)的測(cè)控。這些ET200M分布式I/O站,是一種模塊化I/O站,保護(hù)等級(jí)為IP20,在SIMATICPCS7中,它只可與S7-300型的信號(hào)模塊一起安裝。ET200MI/O站包括:導(dǎo)軌機(jī)架,IM153接口模塊,“插入/取出”功能用的模塊化底板總線。它組裝成所需長(zhǎng)度的背板總線和匹配的安裝導(dǎo)軌。3.1同一業(yè)務(wù),相同PCS71和PCS72測(cè)量工作站的結(jié)構(gòu)、工作任務(wù)是相同的。PCS71測(cè)量工作站由電源模塊PS307,接口模塊IM153-1、光纖鏈路模塊和模擬量輸入模塊(兩通道)SM331組成(圖
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