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南非帕拉波拉銅礦是世界上最大的銅礦之一。該地區(qū)的露天銅礦開(kāi)采始自1996年，最初預(yù)計(jì)的開(kāi)采期限僅為20 年。隨著生產(chǎn)率的提高，對(duì)含礦層進(jìn)行了更為經(jīng)濟(jì)的開(kāi)采，從而延長(zhǎng)了銅礦的開(kāi)采期限。
背景
研究表明，在露天礦場(chǎng)的最底部還蘊(yùn)藏有含礦層。國(guó)際 專家將長(zhǎng)達(dá)1公里以上的礦床劃分為探明儲(chǔ)量型。因此，帕拉波拉礦業(yè)公司決定進(jìn)行地下開(kāi)采。次表層分區(qū)開(kāi)采的 日開(kāi)采量可達(dá)30,000噸，這是最大限度地開(kāi)采礦床的一 種經(jīng)濟(jì)可行的方式，能夠保證帕拉波拉銅礦至少可以再 開(kāi)采20年。在開(kāi)采次表層礦床時(shí)，計(jì)劃使用現(xiàn)代化的自動(dòng)設(shè)備和遙控機(jī)械，以便進(jìn)一步提高采礦作業(yè)的效率。設(shè) 備的關(guān)鍵要素是通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)必須確保任何時(shí)候都 能進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)論是在容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的 地下礦場(chǎng)，還是露天礦場(chǎng)。
設(shè)計(jì)理念
帕拉波拉礦業(yè)公司決定在整個(gè)礦場(chǎng)安裝一個(gè)信息與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(綜合信息網(wǎng)絡(luò)，IIN)。這一通信網(wǎng)絡(luò)分為下列兩個(gè)部分：
· 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
· 機(jī)器設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)
其目的是增加日間作業(yè)次數(shù)，提高生產(chǎn)力，整合數(shù)據(jù)采集 與診斷功能，并且提高自動(dòng)化程度。另一方面，該系統(tǒng) 旨在為管理層提供整個(gè)礦場(chǎng)的全方位信息。同時(shí)，控制臺(tái)的操作人員需要對(duì)地下開(kāi)采活動(dòng)進(jìn)行直接監(jiān)控。
為了對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，礦場(chǎng)各級(jí)部門都使用開(kāi)放式的通信標(biāo)準(zhǔn)。在控制級(jí)使用工業(yè)以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)使用PROFIBUS-DP和PA，而在傳感器／執(zhí)行器一級(jí)則使用AS-Interface。在控制級(jí)，每部PLC控制器(西門子S7-400)均與PC機(jī)進(jìn)行通信，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主控制器進(jìn) 行通信。在不易發(fā)生爆炸事件的露天礦場(chǎng)，可使用 PROFIBUS-DP作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，連接遠(yuǎn)程I/O、驅(qū)動(dòng)器、操 作面板、電機(jī)保護(hù)裝置、控制設(shè)備與PLC。Pepperl and Fuchs公司的分段連接器、西門子公司的DP/PA鏈路可以 將用于地下現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防爆PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)與DP網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行連接。并且，將來(lái)自不同廠商的壓力、溫度、流量 變送器 ( E+H 公司 ) 和控制閥 ( Samson 公司 ) 連接到 PROFIBUS-PA。
總結(jié)
帕拉波拉銅礦的地下開(kāi)采活動(dòng)正在按計(jì)劃實(shí)施。現(xiàn)代化 的開(kāi)放式通信技術(shù)的運(yùn)用，在安裝、硬件和工程設(shè)計(jì)方 面節(jié)約了大量成本。此外，從數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)中也獲得 了效益。例如，設(shè)備的所有診斷數(shù)據(jù)都能從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備直 接傳送到控制室內(nèi)，從而增強(qiáng)了可靠性，并大大減少了 車間的停工時(shí)間。先進(jìn)的的診斷功能允許進(jìn)行預(yù)防性維 護(hù)和計(jì)劃保養(yǎng)。另外一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是，在PROFIBUS- PA網(wǎng)絡(luò)中對(duì)不同生產(chǎn)廠商提供的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作與配 置時(shí)，只需要一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)工具(PDM)即可在網(wǎng)絡(luò)上實(shí) 現(xiàn)。
在對(duì)現(xiàn)用的所有工業(yè)通信系統(tǒng)進(jìn)行全面分析之后，帕拉 波拉礦業(yè)公司選擇了PROFIBUS總線 — 一種最適合H2 區(qū)域(露天礦場(chǎng))和H1區(qū)域(地下礦場(chǎng))的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。該系統(tǒng)輕松滿足了網(wǎng)絡(luò)方面的所有技術(shù)要求。
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