李江恒，趙燕熙

(鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 大理 671507)

0 引 言

隨著大型露天礦剝采工藝技術(shù)升級，半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)向大運量、長距離、高帶速方向發(fā)展。半連續(xù)廢石輸系統(tǒng)主要由破碎系統(tǒng)、膠帶輸送系統(tǒng)和排土機三大板塊構(gòu)成，但由于各大板塊是由不同生產(chǎn)廠家設(shè)計安裝，存在整套系統(tǒng)距離長、設(shè)備分布不集中、傳統(tǒng)自動系統(tǒng)設(shè)計融合性差等問題，已無法滿足大型半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護的生產(chǎn)運營需求。本文提出在傳統(tǒng)自動化設(shè)計中引入無線通訊[1]、物聯(lián)網(wǎng)[2]等技術(shù)協(xié)助生產(chǎn)運營調(diào)度，同時提高系統(tǒng)故障處理效率。巨控科技的GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊[3]是巨控云平臺數(shù)據(jù)采集的通訊終端，在半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)各個站點PLC控制器建立通訊連接后，采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至巨控云平臺共享，實現(xiàn)多終端遠(yuǎn)程實時監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)及其對整個系統(tǒng)PLC控制器進行遠(yuǎn)程調(diào)試、維護等功能。

1 半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)續(xù)系統(tǒng)概述

鶴慶北衙礦業(yè)有限公司落家井排土場擴容工程半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)是一套外排采剝廢石的半連續(xù)工藝系統(tǒng)，排土工藝為“汽車輸送+輸送帶排土”模式。該工藝系統(tǒng)設(shè)計全長5.6 km，輸送帶寬度1.8 m，最高運行速度5.6 m/s，PA200移動型履帶式排土機最大上排高度20 m，有效堆排半徑20～110 m。整套系統(tǒng)設(shè)計額定產(chǎn)能為8 000 t/h，最高峰值可達9 600 t/h。

該系統(tǒng)工藝流程：通過自卸貨車將采坑剝離的露采廢石運輸至兩臺半移動式破碎機入料口，經(jīng)破碎后，由破碎機排料皮轉(zhuǎn)載到排土場外三臺固定式膠帶機和排土場上兩臺移置式膠帶機，再通過排土機在排土場堆排，最終實現(xiàn)露采廢石排出。工藝流程如圖1所示。

2 半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計

本文提出的基于云平臺的半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控[4-6]設(shè)計包括五部分：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)通訊配置、遠(yuǎn)程下載配置、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫配置。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

將半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)破碎站、5臺膠帶機和排土機的控制系統(tǒng)使用6臺西門子工業(yè)以太網(wǎng)交換機作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過光纖連接構(gòu)成高速光纖環(huán)網(wǎng)[7]作為整套半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)的控制主干網(wǎng)絡(luò)，每個站點的PLC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)接口接入主干網(wǎng)絡(luò)。GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊通過備用節(jié)點交換機接入控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)。半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)和GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模網(wǎng)絡(luò)設(shè)計拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊通過光纖環(huán)網(wǎng)和破碎系統(tǒng)、膠帶輸送系統(tǒng)、排土機建立通訊連接，模塊使用有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi或移動4G接入巨控云服務(wù)器。

圖2 半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊網(wǎng)絡(luò)配置包括：模塊與PLC網(wǎng)絡(luò)連接配置，模塊與巨控云平臺服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接配置。GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊LAN接口用于和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上各個站點的PLC控制器進行網(wǎng)絡(luò)連接，使用網(wǎng)線將模塊接入備用節(jié)點交換機。模塊LAN口IP地址和半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)IP配置成同一個網(wǎng)段。

GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊與巨控云平臺服務(wù)器三種網(wǎng)絡(luò)連接配置：①有線連接：WAN接口接入外網(wǎng)的路由器，配置連接的路由信息；②WiFi連接：模塊安裝WiFi天線，配置可連接WiFi路由器信息；③移動4G：模塊安裝4G天線，4G卡插入模塊的SIM卡槽。

2.3 系統(tǒng)通訊配置

GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊支持多種工業(yè)控制器的通訊連接協(xié)議，整套半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)的PLC有3種類型，其中，帶式輸送機的控制器是西門子S7-414H系列，破碎站的控制器是西門子S7-1500系列[8]，排土機的控制器是AB 1756-L73S系列。

使用巨控科技提供的專用開發(fā)軟件GRMDEV軟件[3]，選擇專用通訊協(xié)議分別與破碎站的4臺西門子S7-1500系列PLC、五臺輸送機的五套西門子S7-414H系列冗余PLC和排土機的AB 1756-L73S系列PLC點對點通訊連接[9]。

2.4 遠(yuǎn)程下載配置

使用巨控GVCOM3遠(yuǎn)程下載軟件專用的透傳模式[3]在調(diào)試電腦生成一個虛擬網(wǎng)卡TAP-WIN32 Adapter V9，并將虛擬網(wǎng)卡IP地址和半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)IP設(shè)置成同一網(wǎng)段。在編程軟件的通訊接口選擇虛擬網(wǎng)卡TAP-WIN32 Adapter V9，工程師可通過有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi和移動4G對半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護[10-12]。

2.5 數(shù)據(jù)庫配置

完成設(shè)備通訊配置后在GRMDEV軟件添加需要鏈接數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫并配置數(shù)據(jù)鏈接屬性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和PLC寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。添加數(shù)據(jù)庫和屬性設(shè)置如圖3所示。

圖3 新建數(shù)據(jù)庫和屬性設(shè)置

完成GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)、各個站點PLC模塊通訊和數(shù)據(jù)庫的配置，項目工程基本完成。在GRMDEV軟件中進行校驗通過后就可以在本地模式將配置好的工程下載到模塊，GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊即可與破碎站、五臺輸送機、排土機的PLC主動通訊。

3 半連續(xù)輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控實驗仿真

本文借助巨控科技提供的云監(jiān)控服務(wù)器搭建遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，將GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊項目工程配置下載到模塊后，生產(chǎn)運營工作人員可使用手機下載專用APP或登陸Web網(wǎng)頁訪問云平臺，實時監(jiān)控半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)生產(chǎn)情況，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)云共享。工程師和技術(shù)員可使用TIA Portal V13、SIMATIC Manager和Studio 5000等編程組態(tài)軟件對半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)的各個站點控制程序進行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控、調(diào)試和上傳/下載等維護工作。

3.1 Web網(wǎng)頁和APP遠(yuǎn)程訪問云平臺

在PC上用瀏覽器打開巨控云平臺的網(wǎng)址www.yunplc.com，登錄頁面輸入GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊設(shè)備信息，就可訪問巨控云平臺服務(wù)器，如圖4所示。

圖4 Web網(wǎng)頁訪問界面

手機下載巨控云平臺APP，在APP設(shè)備管理界面上配置GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊的設(shè)備信息，就可通過4G或WiFi訪問巨控云平臺服務(wù)器，如圖5所示。

圖5 手機APP訪問界面

3.2 Web網(wǎng)頁和APP遠(yuǎn)程監(jiān)控

Web網(wǎng)頁和手機APP遠(yuǎn)程監(jiān)控半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)界面如圖6和圖7所示。

圖6 Web網(wǎng)頁遠(yuǎn)程監(jiān)控界面

圖7 手機APP遠(yuǎn)程監(jiān)控界面

通過使用該監(jiān)控平臺，生產(chǎn)管理人員不必親自前往惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場，在辦公室、出差或休假等均可實時掌握廢石輸送系統(tǒng)的運行速度、物料的運輸量、輸送系統(tǒng)變頻器、驅(qū)動電機等設(shè)備實時狀態(tài)信息，結(jié)合生產(chǎn)需求進行遠(yuǎn)程調(diào)度和指揮現(xiàn)場操作人員。現(xiàn)場操作人員收到生產(chǎn)管理人員下達的指令后參考手機APP監(jiān)控數(shù)據(jù)做出快速準(zhǔn)確的調(diào)整，保障半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)運行效率；還可通過手機APP隨時監(jiān)控該輸送系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)，及時預(yù)測和排查設(shè)備異常情況，提高系統(tǒng)運行的可靠性，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的非計劃停機時間。

3.3 遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護

通過GVCOM3遠(yuǎn)程下載軟件配置GRM533YW-C工業(yè)控制通訊模塊透傳模式，使用PLC編程軟件與現(xiàn)場的PLC控制器建立虛擬在線連接網(wǎng)絡(luò)通道,對廢石輸送系統(tǒng)控制程序遠(yuǎn)程下載、調(diào)試、故障診斷[13]等系統(tǒng)維護，虛擬通訊網(wǎng)絡(luò)[14-15]建立如圖8～10所示。

圖8 GVCOM3遠(yuǎn)程下載軟件運行界面

圖9 博圖V13在線連接設(shè)置界面

廢石輸送系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境惡劣、設(shè)備故障率較高且發(fā)生故障時經(jīng)常需要專業(yè)維護人員在線查看控制系統(tǒng)程序進行故障診斷分析?，F(xiàn)通過GVCOM3遠(yuǎn)程下載軟件建立虛擬通訊網(wǎng)絡(luò)，工程師等專業(yè)人員不必奔赴現(xiàn)場就可遠(yuǎn)程在線監(jiān)控廢石輸帶系統(tǒng)所有控制程序并對故障診斷分析及系統(tǒng)維護。

4 結(jié) 語

本文提出了在大型露天礦剝采半連續(xù)工藝的控制系統(tǒng)中引入物聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)、無線通訊等技術(shù)，借助巨控云平臺第三方服務(wù)器實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)云共享，使用手機APP或PC終端對整套半連續(xù)廢石輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護。本文提出的方法在半連續(xù)剝采工藝中應(yīng)用，有效地降低管理人員、工程師和技術(shù)

圖10 TEP 7編程軟件中設(shè)置PG/PC接口界面

員等相關(guān)人員的工作強度，提高了工作效率以及控制系統(tǒng)故障處理及時性，使生產(chǎn)調(diào)度和信息管理更具時效性、準(zhǔn)確性，有助于整套廢石輸送系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效[16]的運行。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將是礦山傳統(tǒng)自動化控制[17]的升級改造新方向，也是礦山傳統(tǒng)工藝控制逐步向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的開端，下一步將推廣應(yīng)用至公司內(nèi)的選礦、冶煉和尾礦處理等生產(chǎn)工藝中，搭建公司整體的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，形成礦山專用生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)。