监控系统构成 - 基于MODBUS总线的选矿计量网络监控系统

4.监控系统构成

　　

 

　　考虑到系统要求以及现场总线监控系统的优点，采用了基于 MODBUS 总线的监控系统结构(如图3)。主控计算机采用工控机，现场主控计算机通过以态网连接到局域网，实现局域网上的监视。各现场站采用德国 WAGO 公司的 750-815 可编程 MODBUS 现场总线控制器，750-815 总线控制器系统最多可连接 99 个总线节点，系统可接最大 I/O 点数为 6000 点，通讯速率为 0.15Kbps~19.2Kbps，最大传输距离为 1200m。要准确地实现过程自动控制，系统要求数据的精确采集必不可少，系统中主要涉及的数据有固态矿料流量、水分，液态矿料浓度、流量，水流量,同时现场各数据采集点还提供二次仪表显示。主要数据采集设备分述如下：

　　4.1 固态矿料流量检测

　　考虑到钽铌矿固态矿料选矿现场空间狭小、湿度大，温度变化大、粉尘多、大功率电机电磁干扰严重、而矿料单一的情况，选用非接触式的核子称在线测量固态矿料的流量和累计量。核子称是根据物料对γ射线的吸收与物料质量厚度和质量吸收系数有关的原理工作的。与使用普遍的电子称相比，核子称有如下优点：

　　(1) 可进行非接触式在线测量,不受皮带磨损、张力、跑偏、冲击等因素的影响。

　　(2) 可在高温、多尘、强磁、强腐蚀环境中长期稳定运行。

　　(3) 它的结构简单,不对原设备进行改造,即可在线安装。

　　(4) 秤体近乎免维护。

　　4.2 水分检测

　　水分在线检测是本系统中特别重要的一环。水分检测的方法有很多种，目前主要有：红外水分检测技术、微波测湿技术、中子测湿技术等等。

　　红外水分仪是利用水分子吸收特殊波长近红外光的能量， 而基本不吸收另外波长近红外光的能量这一原理工作的。

　　红外水分检测仪具有不接触物料能在线测量的优点， 在一定水分范围内测量结果比较准确，主要用于烟草、茶叶行业。但也有其突出的缺点，主要在于一旦含水量超过一定的范围，将出现误检结果。 如物料被水掩盖时， 由于水镜面的形成反而使特殊波长近红外光反射增强，水分仪反而会认为水分很少，此时就要考虑水分补偿的问题，而且在生产中需要严格保证含水量在水分仪的检测范围内。

　　4.3 矿浆流量检测

　　要测控的对象液态矿料属于具有导电性的泥浆类流体，故选用衬里为聚氨酯橡胶的电磁流量计检测其流量。电磁流量计所依据的基本理论是法拉第电磁感应定律，当导体切割磁力线运动时，导体内将产生电动势。导管内导体平均流速V 或流量Qv (Qv =VπD2 /4)与感应电动势的大小成正比例关系，从而可测量管内流动的导体流体的流量。

　　电磁流量计的优点主要有：

　　(1) 接触流体的部分结构简单，不会改变流场分布，不会引起堵塞、无机械零件的损坏。

　　(2) 电磁流量计的输出信号正比于流体的体积流量，只要流体具有一定的导电性，就可以不受被测流体的温度、密度、粘度以及导电率(在一定范围内)的影响。

　　(3) 线性范围宽，无惯性，反应灵敏，可测量脉动流量和正、反方向流量。

　　但是，流体内气泡对检测结果影响较大。如果在流体内含有大量气泡，会阻断磁力线的正常分布，出现流量摆动很大的情况，导致计量不准。目前有消气阀可以排除气泡，但我们在实践中发现它并不能完全排除气泡。于是跟据计量点的特殊地理位置，我们把管道切断，中间加入了一个敞开的蓄料池，使得液态物料在经过计量点时能将气泡排除。试验证明这是一种有效的方法。

　　4.4 浓度采集

　　根据现场的条件，采用γ射线核子密度(浓度)计来测矿浆浓度，它也是根据γ射线穿过被测介质后， 其强度由于被测介质的吸收而呈现按指数规律减弱特性来对被测介质进行连续性测量。核子密度计可在线测量密封罐、槽、管道内各种流体、半流体或混合物等的密度、浓度等。

　　5.通信实现

　　监控系统主控计算机与各从控制器之间通过 MODBUS 总线实现通信，主控计算机与局域网之间通过以太网实现通信，主控计算机及局域网终端计算机上的监控软件基于组态王6.5 软件开发。