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帕拉波拉铜矿(南非)

南非帕拉波拉铜矿是世界上最大的铜矿之一。该地区的露天铜矿开采始自1996年,最初预计的开采期限仅为20 年。随着生产率的提高,对含矿层进行了更为经济的开 采,从而延长了铜矿的开采期限。

背景

研究表明,在露天矿场的最底部还蕴藏有含矿层。国际 专家将长达1公里以上的矿床划分为探明储量型。因此,帕 拉波拉矿业公司决定进行地下开采。次表层分区开采的 日开采量可达30,000吨,这是最大限度地开采矿床的一 种经济可行的方式,能够保证帕拉波拉铜矿至少可以再 开采20年。在开采次表层矿床时,计划使用现代化的自 动设备和遥控机械,以便进一步提高采矿作业的效率。设 备的关键要素是通信网络,该网络必须确保任何时候都 能进行可靠的数据传输,无论是在容易发生爆炸危险的 地下矿场,还是露天矿场。

设计理念

帕拉波拉矿业公司决定在整个矿场安装一个信息与数据 网络(综合信息网络,IIN)。这一通信网络分为下列两个部分:
· 生产实时监控系统
· 机器设备自动化系统

其目的是增加日间作业次数,提高生产力,整合数据采集 与诊断功能,并且提高自动化程度。另一方面,该系统 旨在为管理层提供整个矿场的全方位信息。同时,控制台 的操作人员需要对地下开采活动进行直接监控。

为了对机械设备进行控制,矿场各级部门都使用开放式的通信标准。在控制级使用工业以太网,现场级使用PROFIBUS-DP和PA,而在传感器/执行器一级则使用AS-Interface。在控制级,每部PLC控制器(西门子S7-400)均与PC机进行通信,并通过工业以太网与主控制器进 行通信。在不易发生爆炸事件的露天矿场,可使用 PROFIBUS-DP作为现场设备,连接远程I/O、驱动器、操 作面板、电机保护装置、控制设备与PLC。Pepperl  and Fuchs公司的分段连接器、西门子公司的DP/PA链路可以 将用于地下现场设备的防爆PROFIBUS-PA网络与DP网络 进行连接。并且,将来自不同厂商的压力、温度、流量 变送器 ( E+H 公司 ) 和控制阀 ( Samson 公司 ) 连接到 PROFIBUS-PA。

总结

帕拉波拉铜矿的地下开采活动正在按计划实施。现代化 的开放式通信技术的运用,在安装、硬件和工程设计方 面节约了大量成本。此外,从数字通信的优势中也获得 了效益。例如,设备的所有诊断数据都能从现场设备直 接传送到控制室内,从而增强了可靠性,并大大减少了 车间的停工时间。先进的的诊断功能允许进行预防性维 护和计划保养。另外一个明显的优点是,在PROFIBUS- PA网络中对不同生产厂商提供的现场设备进行操作与配 置时,只需要一项工程设计工具(PDM)即可在网络上实 现。

在对现用的所有工业通信系统进行全面分析之后,帕拉 波拉矿业公司选择了PROFIBUS总线 — 一种最适合H2 区域(露天矿场)和H1区域(地下矿场)的现场总线系统。该 系统轻松满足了网络方面的所有技术要求。