基于MCGS的120萬噸洗煤控制仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

賀君鵬

（西安外事學院，陜西西安 710077）

0 引言

順著中國經(jīng)濟的發(fā)展，對煤炭需求日益劇增，而不可在生能源卻是有限的，因此就要提高洗煤廠的洗煤效率，用原煤煉鋼，用煤矸石發(fā)電。原有的DOS 版本下的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)不支持鼠標操作，系統(tǒng)沒有設置聲光報警，設備出現(xiàn)事故后，只能全線停車逐臺設備的檢查故障點，浪費了大量的時間和人力，報表統(tǒng)計簡單而且滯后時間長。

系統(tǒng)仿真的目的是把工程中常見到的問題、困難解決在開發(fā)前期，保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，減少開發(fā)的盲目性，縮短開發(fā)周期，提高軟件生產(chǎn)的效率。

實現(xiàn)選煤廠生產(chǎn)的集中監(jiān)控，節(jié)約開停車時間，隨時對不安全因素予以報警或停車，將選煤廠的生產(chǎn)效率和安全性提高到新的高度，這是現(xiàn)代化選煤廠生產(chǎn)管理的新趨勢。本系統(tǒng)以韓城礦務局下峪口煤礦選煤廠全廠生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)（120噸/年入洗能力）為主要仿真對象，工作界面以該廠的生產(chǎn)工藝流程作為設計基礎，完成全廠設備的集中監(jiān)控，并實時準確的檢測生產(chǎn)過程的相關工藝參數(shù)。

1 MCGS 技術(shù)架構(gòu)

MCGS（Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）運行于Windows 平臺，可快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，能完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。

2 系統(tǒng)簡介

選煤是除去或減少原煤中所含的硫份、灰份等雜質(zhì)，并按不同用戶對媒質(zhì)的不同要求，實行對路供應。選煤技術(shù)分物理法、化學法和微生物法三種。

目前我國廣泛采用的是物理選煤法，其中跳汰占59%、重介質(zhì)選煤占23%、浮選占14%。物理選煤可除去部分灰份和黃鐵硫礦。各種燃煤設備使用品種質(zhì)量和粒度符合工藝要求的選煤，可提高熱效益和可靠性。

2005年，我國共有煤炭選洗能力3.8億噸，煤炭入洗量為2.8億噸，占全國煤炭生產(chǎn)量的22%，共除去硫份101萬噸，相當于少排放了202萬噸SO2。但中國選煤生產(chǎn)和技術(shù)都比較落后，發(fā)展緩慢，近幾年煤炭入選率一直在20%左右。

該洗煤廠集中控制仿真系統(tǒng)是以韓城市下峪口煤礦洗煤廠為背景作的，該系統(tǒng)的主要任務是實時準確監(jiān)控生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)主要由：原煤系統(tǒng)、洗系統(tǒng)和煤泥水處理系統(tǒng)三部分組成。每部分都有兩種工作狀態(tài)：集中狀態(tài)和就地狀態(tài)。設備在就地狀態(tài)時，不參加集中控制，可以任意啟動，任意停止，主要是用于設備檢修；設備在集中狀態(tài)時，參加集中控制，可逆煤流而啟車，順煤流而停車，并且有一定的延時。

3 系統(tǒng)需求

實行洗煤廠安全生產(chǎn)檢測自動監(jiān)控，可隨時對工廠生產(chǎn)進行全面的監(jiān)控，對任何不安全因素可以隨時發(fā)現(xiàn)并進行報警，提高生產(chǎn)調(diào)度指揮效率，使洗煤廠的安全生產(chǎn)性提高到新的高度，這也是現(xiàn)代化洗煤廠管理的新趨勢。

生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)起車前（或故障時），調(diào)度廣播自動播發(fā)相關的語音信息，提醒操作人員注意，提高了系統(tǒng)的安全性。

各控制點具有獨立的控制功能，當所管轄的區(qū)域設備故障時，能立即實現(xiàn)故障保護同時將故障通知調(diào)度室，可提高系統(tǒng)的響應速度。

可隨時調(diào)取各個工作面的實時曲線和歷史曲線，進行監(jiān)視和查詢。

主要設備起停時刻，記錄運行時間統(tǒng)計表，便于日后查看。

預告和禁起的功能：在流程起動過程中，系統(tǒng)自動通過電鈴、擴音終端向現(xiàn)場工作人員發(fā)出電鈴、語音、文字等預告信息，具有靈活的禁起功能，在流程起動過程中，若發(fā)現(xiàn)某臺設備不具備起車條件時，可通過就近的任意一個就地控制箱發(fā)出禁起信號，系統(tǒng)將取消或暫停該設備所在的起車流程；若故障設備不在選定的起車流程中，將不會影響起車流程的進行；待查明原因排除故障后可重新或繼續(xù)起車。禁起信號的產(chǎn)生很方便，僅需要將就地控制箱的“禁起”按鈕按下即可。

保護和故障報警功能：當設備發(fā)生起車故障時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，起車過程暫停，報警畫面自動彈出，語音系統(tǒng)也發(fā)出響應的報警信號，此時相應設備指示燈也隨之閃光。當設備發(fā)生故障停車時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，系統(tǒng)自動根據(jù)報警的設備和部位做出相應的停機處理，避免故障的發(fā)生和擴大。系統(tǒng)能實現(xiàn)故障性質(zhì)、故障地點及發(fā)生故障的時間的自動顯示、記錄和打印。

操作方式：原煤準備子系統(tǒng)和洗煤子系統(tǒng)均有兩種操作方式（“集中—自動”、“集中—手動”），浮選子系統(tǒng)僅有一種操作方式（“集中—手動”）。操作臺集中操作方式是本系統(tǒng)的主要操作方式，有“集中—自動”和“集中—手動”兩種操作方式?！凹小詣印狈绞剑赐ㄟ^選擇兩檔位開關的“集中”檔并選擇合適的工作流程實現(xiàn)選定流程內(nèi)工藝設備的自動起停。在此中方式下，設備之間的聯(lián)鎖關系可以方便的設定和取消。該工作方式作為正常生產(chǎn)中的主要操作方式?！凹小謩印狈绞?，即通過選擇兩檔位開關的“就地”檔并結(jié)合各臺設備的操作箱啟動相應的各臺設備，實現(xiàn)對單臺設備的起停控制。在此中方式下，各臺設備間無聯(lián)鎖關系。該方式主要用于設備的運行和檢修，也可作為正常生產(chǎn)時的輔助操作方式。

4 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)

原煤準備系統(tǒng)是把來自井下原煤，經(jīng)過主皮帶101的傳送，篩分機、手選帶、原煤刮板的處理，分選出部分矸石和塊煤，為洗煤系統(tǒng)做好準備。原煤準備系統(tǒng)如下圖1所示。

洗煤子系統(tǒng)是洗煤系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。在該系統(tǒng)里，來自原煤系統(tǒng)的粗選煤經(jīng)過跳汰機，在高壓水汽的作用下，根據(jù)煤與雜質(zhì)比重不同的原理，把粗選煤分選為：矸石、中煤和塊煤。跳汰機下的煤和雜質(zhì)，經(jīng)過設備：塊煤篩、斗子提升機、末煤篩、離心脫水機處理，分選出末精煤。0.5厘米以下的末煤連同煤泥水輸送到浮選系統(tǒng)進行處理。洗煤系統(tǒng)如圖2所示。

來自洗煤系統(tǒng)的煤泥水（含有大量的末煤），先到濃縮池，加入一定量的絮凝劑處理后，由低流泵405或低流泵406打入浮選池緩存，浮選上料泵311或浮選上料泵312把物料打入礦漿準備器，同時加入一定量的藥劑（煤油和雜醇）把煤從煤泥水中萃取出來。浮選機把煤泥水與溶在藥劑中的煤分開。經(jīng)過圓盤過濾機和真空泵的處理，破碎氣泡，把煤與水和藥劑分開。澄清水池使廢水回收在利用。

5 系統(tǒng)特點

5.1 豐富的曲線

在實際生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)大量的數(shù)據(jù)信息，繪制出趨勢曲線，從趨勢曲線變化中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化規(guī)律。該系統(tǒng)通過組態(tài)功能各異的曲線構(gòu)件，包括歷史曲線，實時曲線，計劃曲線，以及相對曲線和條件曲線，實現(xiàn)了各種類型的趨勢曲線。歷史曲線是將歷史存盤數(shù)據(jù)獨處，一時間為橫坐標，數(shù)據(jù)值為縱坐標進行繪制，同時歷史曲線也可以實現(xiàn)實時刷新的效果。歷史曲線主要用于查看數(shù)據(jù)分布和狀態(tài)變化趨勢以及總結(jié)信號變化規(guī)律。實時曲線是在系統(tǒng)運行時，從系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，同時，以時間為X 軸進行曲線繪制。X 軸的時間標注，可以按照用戶組態(tài)要求，顯示絕對時間或相對時間。

5.2 遠程監(jiān)控

該系統(tǒng)有網(wǎng)上發(fā)布功能，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，企業(yè)管理人員可以在千里之外借用internet 網(wǎng)，了解該廠的生產(chǎn)情況。

5.3 高的經(jīng)濟可行性

圖1 原煤準備系統(tǒng)

圖2 洗煤系統(tǒng)

該洗煤廠集中控制系統(tǒng)，由于可使設備按時在較短的時間內(nèi)全線啟車和全線停車，縮短了設備空轉(zhuǎn)時間；再之可使設備在一定的有效功率下工作，降低了單位產(chǎn)品的用電量，據(jù)估算每年可節(jié)電36000千瓦。煤泥水處理系統(tǒng)的藥劑使用也常是洗煤廠的一筆不小的開資，該系統(tǒng)有藥劑配置，為之可節(jié)約藥劑3400千克/年。更重要的是該系統(tǒng)可有效地進行煤泥水處理，實現(xiàn)廢水再利用；加之設備的事故報警，可使員工及時地處理事故，避免了水的浪費，每年可約節(jié)水18000噸。就此三項每年可為洗煤廠節(jié)約上萬元的資金。

6 結(jié)束語

本文闡述了洗煤廠集中控制系統(tǒng)仿真的目的和意義，結(jié)合下峪口洗煤廠的實際需求，詳細介紹了系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)過程。實踐表明，應用MCGS 技術(shù)架構(gòu)進行系統(tǒng)仿真，工作界面友好，操作簡便。該仿真系統(tǒng)對后期改造洗煤廠集中監(jiān)控系統(tǒng)時起到了借鑒作用，不僅降低工程調(diào)試的風險，并為現(xiàn)場提供生動真實的培訓教材。

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