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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)的露天銅礦開采始自1996年，最初預(yù)計的開采期限僅為20 年。隨著生產(chǎn)率的提高，對含礦層進行了更為經(jīng)濟的開采，從而延長了銅礦的開采期限。
背景
研究表明，在露天礦場的最底部還蘊藏有含礦層。國際 專家將長達1公里以上的礦床劃分為探明儲量型。因此，帕拉波拉礦業(yè)公司決定進行地下開采。次表層分區(qū)開采的 日開采量可達30,000噸，這是最大限度地開采礦床的一 種經(jīng)濟可行的方式，能夠保證帕拉波拉銅礦至少可以再 開采20年。在開采次表層礦床時，計劃使用現(xiàn)代化的自動設(shè)備和遙控機械，以便進一步提高采礦作業(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)必須確保任何時候都 能進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，無論是在容易發(fā)生爆炸危險的 地下礦場，還是露天礦場。
設(shè)計理念
帕拉波拉礦業(yè)公司決定在整個礦場安裝一個信息與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(綜合信息網(wǎng)絡(luò)，IIN)。這一通信網(wǎng)絡(luò)分為下列兩個部分：
· 生產(chǎn)實時監(jiān)控系統(tǒng)
· 機器設(shè)備自動化系統(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，并且提高自動化程度。另一方面，該系統(tǒng) 旨在為管理層提供整個礦場的全方位信息。同時，控制臺的操作人員需要對地下開采活動進行直接監(jiān)控。
為了對機械設(shè)備進行控制，礦場各級部門都使用開放式的通信標準。在控制級使用工業(yè)以太網(wǎng)，現(xiàn)場級使用PROFIBUS-DP和PA，而在傳感器／執(zhí)行器一級則使用AS-Interface。在控制級，每部PLC控制器(西門子S7-400)均與PC機進行通信，并通過工業(yè)以太網(wǎng)與主控制器進 行通信。在不易發(fā)生爆炸事件的露天礦場，可使用 PROFIBUS-DP作為現(xiàn)場設(shè)備，連接遠程I/O、驅(qū)動器、操 作面板、電機保護裝置、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)場設(shè)備的防爆PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)與DP網(wǎng)絡(luò) 進行連接。并且，將來自不同廠商的壓力、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采活動正在按計劃實施。現(xiàn)代化 的開放式通信技術(shù)的運用，在安裝、硬件和工程設(shè)計方 面節(jié)約了大量成本。此外，從數(shù)字通信的優(yōu)勢中也獲得 了效益。例如，設(shè)備的所有診斷數(shù)據(jù)都能從現(xiàn)場設(shè)備直 接傳送到控制室內(nèi)，從而增強了可靠性，并大大減少了 車間的停工時間。先進的的診斷功能允許進行預(yù)防性維 護和計劃保養(yǎng)。另外一個明顯的優(yōu)點是，在PROFIBUS- PA網(wǎng)絡(luò)中對不同生產(chǎn)廠商提供的現(xiàn)場設(shè)備進行操作與配 置時，只需要一項工程設(shè)計工具(PDM)即可在網(wǎng)絡(luò)上實 現(xiàn)。
在對現(xiàn)用的所有工業(yè)通信系統(tǒng)進行全面分析之后，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)和H1區(qū)域(地下礦場)的現(xiàn)場總線系統(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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