選煤廠控制系統的研究與設計

摘要：隨著煤礦自動化水平的提高，監視系統和集中控制技術的日益完善，煤礦選煤廠大都安裝了集中控制系統，該文從實際出發研究了煤礦選煤廠控制系統在煤礦生產中中所起到的作用，分析了系統的特點、功能和組成。

關鍵詞：煤礦；選煤廠；集控

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)30-0615-02

The Research and Design of Centralized Control of Preparation Plant in Coal Mine

LI Yan-mei

(Anhui Mengzhuang Mine Coal Co. Ltd， Suzhou 234000，China)

Abstract: With the progress of automation，surveillance systems and technology of centralized control in mine，most preparation plant introduced centralized control，this passage from reality in studying the Mine centralized control System in the preparation plan to play the role of the system's features， functions and composition.

Key words: coal mine; preparation plant; centralized control

1 引言

膠帶輸送機和轉載輸送機是煤礦生產中非常重要的運輸設備，它能否安全高效地運行，直接決定著煤礦機電設備的開機率和產量。煤礦選煤廠生產系統分為原煤系統和主洗系統，擁有大量的機電設備。我們認為在洗煤廠實現生產集中控制和監控顯得很有必要。

本著“先進、安全、可靠、高效”等基本原則，根據對現場情況的調研分析，我們提出以下設計觀點：實現設備的安全、高效運行，不僅要有單部膠帶輸送機（設備）的獨立控制分系統，更需要能夠完全容入已有系統，對主煤流集中控制、地面調度監測監控（含工業電視）等環節進行組網控制，這是洗煤廠控制的主要思想。

隨著計算機技術的飛速發展，工業電視的廣泛應用和各種機電設備的不斷完善，世界先進采煤國家利用計算機控制技術、網絡技術、工業電視技術、光纖通信技術和傳感器技術，實現了對機電設備的遠程集中控制，取得了良好的經濟效益和社會效益。

針對煤礦的特點，根據減員提效、可靠先進的設計原則和目前運行設備的集控要求，提出了一套能夠保證洗煤廠可靠、高效運行的集控系統。

該系統為集散型控制系統結構，用來實現原煤系統和主洗系統的各種設備的集中控制和監測，目前國內比較先進的集控系統均采用此模式，可實現包括順／逆煤流程序控制和運輸系統的優化控制和洗煤廠的集中可靠控制。系統與工業電視系統一起，構成一個完整的操作、調度、監視網絡，實現對整個系統的控制、監測，可提高生產效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現場操作人員、提高經濟效益。

2 集控系統方案實施綜述

2.1 洗煤廠及生產運輸集控系統的結構

該系統采用的現場總線其特點是簡明， 用一根總干線從控制中心連接到控制分站，總線電纜從主干電纜分支到現場的低壓配電設備處，控制分站掃描所有I/O站上的輸入，必要時還可發送信息到輸出通道。在這種總線結構下，可實現多主式和對等式通信，可以兩個控制器共享同一個系統中的信息和I/O站。另外，不需關閉總線系統就可以把一個I/O設備從總線上拆下，這給總線系統的維修帶來了很大方便。

系統的控制和監測部分是由高性能的工控計算機和控制分站組成，其結構如圖1。

控制分站為 PLC，由功能強大的CPU模塊和豐富的擴展模塊組成。能滿足現場電機等設備的自動化控制和各種傳感器數據采集的要求，同時還具有功能強大的指令集和豐富強大的通訊功能；控制中心的上位機采用研華高性能工控機，通過現場總線接口設備使工控機與現場總線相連。這樣工業PC機與現場總線就連接為能完成組態、運行、操作等功能的完整的控制網絡系統。

系統的軟件結構部分包括Windows 2000 操作系統、下位機編程軟件、上位機監控軟件。下位機編程軟件本系統采用PLC的配套編程軟件，實現硬件組態、參數設置、PLC程序編制、測試、調試和文檔處理。上位機監控軟件采用實時性高、功能強大的工控組態軟件IFIX3.5，用來保證系統的高可靠性和高穩定性。該軟件集控制技術、人機界面技術、圖形技術、數據庫技術、網絡技術于一身，包含動態顯示、報警、趨勢、控制策略、控制網絡通信等組件，提供一個友好的用戶界面，使用戶可根據實際生產需要生成相應的應用軟件。

3 選煤廠集控系統具體實施和實現功能

3.1 選煤廠集控系統具體實施

根據選煤廠的電控系統和各種保護等其他裝置的實際情況，該系統主要有控制部分和監控部分。

控制部分：整個系統采用分布式控制方式，在監控室實現膠帶運輸機組、給煤機和篩子等設備的自動化控制。調度室設置兩臺工控計算機，每臺工控計算機都配有兩臺液晶顯示器。兩臺計算機分為原煤生產和主洗系統集控，主控計算機可以進行顯示、控制和記錄歷史數據庫，兩臺計算機通過標準通訊協議相互通信。操作人員在監控室通過計算機的鍵盤或鼠標控制各膠帶、給煤機和篩子等設備的順序啟、停控制，實現集中自動控制。

1) 集控室控制方式

集中自動控制（遠方自動），這種控制方式下，操作人員通過集控室的工控機發送控制指令（以鍵盤和鼠標），實現各洗煤設備和新增入倉皮帶的順序控制。在相應的設備無報警情況下，實現各設備的順序啟動和停止。這種控制方式為主要控制方式，正常情況下，系統都以集中自動控制方式對各設備進行控制。

2) 集中手動控制（遠方手動）

在這種控制方式下，操作人員通過集控室的工控機發送控制指令（以鍵盤和鼠標），在各設備無報警的情況下實現單臺設備的有閉鎖啟、停，各設備都單獨控制 。

操作人員可在控制分站或皮帶機頭對皮帶和給煤機進行控制，有三種工作方式。（一般在皮帶檢修時采用。）

① 就地手動控制

這種方式為單臺皮帶和給煤機的啟停，皮帶組的閉鎖關系及皮帶和給煤機的閉鎖關系有效。

② 就地試驗控制

這種方式為單臺皮帶或給煤機的啟停，皮帶組的閉鎖關系及皮帶和給煤機的閉鎖關系無效，它是在分站對皮帶進行控制，主要用于皮帶檢修。在這種方式工作時，因此操作人員必須保證相應給煤機或皮帶處于無煤狀態，否則會發生堆煤事故。

③ 純手動控制

這種方式為直接控制電機開關來啟動皮帶或給煤機。它是在PLC不工作的非常情況下，為了不影響煤炭運輸而采用的措施。

3) 生產系統控制原則

① 逆煤流啟動，順煤流停車。

② 皮帶停止后，相應給煤機應立即停車，來煤方向皮帶也應立即停車。

③ 任意一條皮帶若存在兩個以上的來煤皮帶，則所有來煤皮帶相互閉鎖。

④ 在皮帶接到報警信號后（如堆煤）應立即停車，也可對一些報警信號進行只報警不停車處理。

膠帶運輸機的保護部分：主要具有堆煤、沿線急停、超溫、煙霧、撕帶、速度、跑偏等保護。

4) 堆煤檢測保護：選用KGX-MI堆煤傳感器。傳感器一般吊掛在機頭膠帶卸載入口處，或機頭的煤倉內，當卸載點發生堆煤時，滯留的積煤觸及堆煤傳感器，使它發生傾斜，系統可以報警并急停。

① 沿線急停閉鎖檢測保護：選用KG9001A-ZJ拉繩急停閉鎖開關，用于膠帶輸送機沿線緊急閉鎖保護，沒有故障地點識別功能。當閉鎖開關動作，控制機報警并發急停命令。

② 超溫檢測保護：選用KGX-W1溫度傳感器，該傳感器可對減速器高速軸、電機機殼、傳動滾筒軸承座等溫度檢測保護，當超溫時，控制分站報警或停車。

③ 煙霧檢測保護：選用KGN1煙霧傳感器。煙霧傳感器安裝在驅動滾筒的斜上方（下風），當皮帶和滾筒打滑冒煙時，控制分站報警并急停。

④ 膠帶縱向撕帶檢測保護：選用DJSBA-1縱撕傳感器。傳感器安裝在裝載點（給煤機或搭接皮帶）的出口，當膠帶發生縱撕故障，傳感器動作，控制分站報警并急停。

⑤ 速度檢測保護：選用KG5007型速度檢測傳感器。檢測膠帶輸送機速度，實現低速打滑和斷帶保護。傳感器滾輪與膠帶輸送機軟連接，采用光電檢測原理，測速范圍廣，低速性能好，抗干擾能力強。

⑥ 膠帶跑偏保護：選用KGX-PJ型膠帶跑偏開關。用于運輸機膠帶跑偏檢測和保護，成對使用。當二級跑偏動作時，控制分站報警并執行急停命令。

3.2 洗煤廠集控系統實現的功能

1) 顯示功能：在地面集控室由工控機顯示各皮帶的運行狀態、顯示設備的各種運行參數。設有各設備的故障信號顯示，并伴有報警，提示值班人員采取有關措施。

2) 控制分站的PLC控制程序可以在計算機中方便地修改，調試。

3) 集中自動/手動控制方式下，一旦設備因故停止運行，相應設備急停。

4) 有報警信號時，設備不能啟動。

5) 集中控制方式下，設備在運行的過程中，若分站出現通訊錯誤，各種設備應及時停止運行。

6) 程序設計中，報警信號自動保持，即一旦報警、即使經維修后報警信號消失，計算機內仍然保持報警狀態，這時清零命令或井下清零按鈕可清除報警保持信號。

7) 分站與主站通訊出錯后計算機上顯示分站方式為自鎖。

8) 設備運行時，計算機不能改變分站方式。

9) 報警時，計算機不能下發啟動命令。

10) 操作人員必須登錄后，才可以對系統進行有關操作。

11) 用戶權限設為操作員、管理員、程序員三種。程序員和管理員能進行：用戶管理、軟件配置、分站配置。

3.3 其它功能：

1) 聯網功能

地面上位機預留Internet網絡接口，提供通訊協議，使聯上Internet網的計算機可以隨時查看各皮帶的運行狀態。

2) 報表管理功能

進行生產管理，包括事件記錄、運行日志報表、各設備累計運行時間、各設備起、停時間等。

3) 打印功能

實現各種報表的打印，打印有關資料，如各設備運行日志報表、運行時間，停運時間，故障信息等。

4) 擴展功能

該系統具有強大的擴展功能，可以方便地增加保護裝置，對系統可方便地增加被控皮帶數，也可以與別的控制系統聯網，形成更大的監控網。

4 結束語

隨著煤礦自動化水平的提高， 煤礦選煤廠的集中控制系統在煤礦生產中發揮著越來越大的作用，提高了員工工作效率，降低了工作難度、強度；達到了安全、高效、可靠生產的目的，節省了大量人力資源，具有顯著的經濟效益。

參考文獻：

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