監(jiān)控系統(tǒng)構成 - 基于MODBUS總線的選礦計量網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)

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　　考慮到系統(tǒng)要求以及現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點，采用了基于 MODBUS 總線的監(jiān)控系統(tǒng)結構(如圖3)。主控計算機采用工控機，現(xiàn)場主控計算機通過以態(tài)網(wǎng)連接到局域網(wǎng)，實現(xiàn)局域網(wǎng)上的監(jiān)視。各現(xiàn)場站采用德國 WAGO 公司的 750-815 可編程 MODBUS 現(xiàn)場總線控制器，750-815 總線控制器系統(tǒng)最多可連接 99 個總線節(jié)點，系統(tǒng)可接最大 I/O 點數(shù)為 6000 點，通訊速率為 0.15Kbps~19.2Kbps，最大傳輸距離為 1200m。要準確地實現(xiàn)過程自動控制，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)的精確采集必不可少，系統(tǒng)中主要涉及的數(shù)據(jù)有固態(tài)礦料流量、水分，液態(tài)礦料濃度、流量，水流量,同時現(xiàn)場各數(shù)據(jù)采集點還提供二次儀表顯示。主要數(shù)據(jù)采集設備分述如下：

　　4.1 固態(tài)礦料流量檢測

　　考慮到鉭鈮礦固態(tài)礦料選礦現(xiàn)場空間狹小、濕度大，溫度變化大、粉塵多、大功率電機電磁干擾嚴重、而礦料單一的情況，選用非接觸式的核子稱在線測量固態(tài)礦料的流量和累計量。核子稱是根據(jù)物料對γ射線的吸收與物料質(zhì)量厚度和質(zhì)量吸收系數(shù)有關的原理工作的。與使用普遍的電子稱相比，核子稱有如下優(yōu)點：

　　(1) 可進行非接觸式在線測量,不受皮帶磨損、張力、跑偏、沖擊等因素的影響。

　　(2) 可在高溫、多塵、強磁、強腐蝕環(huán)境中長期穩(wěn)定運行。

　　(3) 它的結構簡單,不對原設備進行改造,即可在線安裝。

　　(4) 秤體近乎免維護。

　　4.2 水分檢測

　　水分在線檢測是本系統(tǒng)中特別重要的一環(huán)。水分檢測的方法有很多種，目前主要有：紅外水分檢測技術、微波測濕技術、中子測濕技術等等。

　　紅外水分儀是利用水分子吸收特殊波長近紅外光的能量， 而基本不吸收另外波長近紅外光的能量這一原理工作的。

　　紅外水分檢測儀具有不接觸物料能在線測量的優(yōu)點， 在一定水分范圍內(nèi)測量結果比較準確，主要用于煙草、茶葉行業(yè)。但也有其突出的缺點，主要在于一旦含水量超過一定的范圍，將出現(xiàn)誤檢結果。 如物料被水掩蓋時， 由于水鏡面的形成反而使特殊波長近紅外光反射增強，水分儀反而會認為水分很少，此時就要考慮水分補償?shù)膯栴}，而且在生產(chǎn)中需要嚴格保證含水量在水分儀的檢測范圍內(nèi)。

　　4.3 礦漿流量檢測

　　要測控的對象液態(tài)礦料屬于具有導電性的泥漿類流體，故選用襯里為聚氨酯橡膠的電磁流量計檢測其流量。電磁流量計所依據(jù)的基本理論是法拉第電磁感應定律，當導體切割磁力線運動時，導體內(nèi)將產(chǎn)生電動勢。導管內(nèi)導體平均流速V 或流量Qv (Qv =VπD2 /4)與感應電動勢的大小成正比例關系，從而可測量管內(nèi)流動的導體流體的流量。

　　電磁流量計的優(yōu)點主要有：

　　(1) 接觸流體的部分結構簡單，不會改變流場分布，不會引起堵塞、無機械零件的損壞。

　　(2) 電磁流量計的輸出信號正比于流體的體積流量，只要流體具有一定的導電性，就可以不受被測流體的溫度、密度、粘度以及導電率(在一定范圍內(nèi))的影響。

　　(3) 線性范圍寬，無慣性，反應靈敏，可測量脈動流量和正、反方向流量。

　　但是，流體內(nèi)氣泡對檢測結果影響較大。如果在流體內(nèi)含有大量氣泡，會阻斷磁力線的正常分布，出現(xiàn)流量擺動很大的情況，導致計量不準。目前有消氣閥可以排除氣泡，但我們在實踐中發(fā)現(xiàn)它并不能完全排除氣泡。于是跟據(jù)計量點的特殊地理位置，我們把管道切斷，中間加入了一個敞開的蓄料池，使得液態(tài)物料在經(jīng)過計量點時能將氣泡排除。試驗證明這是一種有效的方法。

　　4.4 濃度采集

　　根據(jù)現(xiàn)場的條件，采用γ射線核子密度(濃度)計來測礦漿濃度，它也是根據(jù)γ射線穿過被測介質(zhì)后， 其強度由于被測介質(zhì)的吸收而呈現(xiàn)按指數(shù)規(guī)律減弱特性來對被測介質(zhì)進行連續(xù)性測量。核子密度計可在線測量密封罐、槽、管道內(nèi)各種流體、半流體或混合物等的密度、濃度等。

　　5.通信實現(xiàn)

　　監(jiān)控系統(tǒng)主控計算機與各從控制器之間通過 MODBUS 總線實現(xiàn)通信，主控計算機與局域網(wǎng)之間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)通信，主控計算機及局域網(wǎng)終端計算機上的監(jiān)控軟件基于組態(tài)王6.5 軟件開發(fā)。