選煤廠集中控制系統的分析與設計

徐芬芬

摘 要：煤炭工業是我國經濟增長的重要組成部分，隨著計算機、電氣技術的不斷革新，社會發展對煤炭質量要求的提升，選煤廠集中控制系統即將迎來根本性的變化。本文將以雙盛選煤廠為例，從選煤工藝的設計入手，分析選煤廠集中控制系統的設計，該系統分為生產管理系統、生產監控系統與現場控制系統三部分。

關鍵詞：選煤廠；集中控制系統；監控；管理

煤炭作為我國生產、生活最重要的能源，在相當長的一段時間內，其主導地位不會動搖。選煤是一個集物理、化學、生物等原理為一體的降低原煤中雜質成分的方法。在環境問題日益嚴重的今日，如何借助于集中式的控制系統提高煤炭企業經濟效益有重要意義。本文將以雙盛選煤廠為例，分析集中控制系統的設計。

1 選煤工藝設計

雙盛選煤廠設計生產能力為年入洗原煤240萬，由于煤炭質量參差不齊，很難穩定。洗選指標的好壞很大程度上取決于原煤性質的穩定性，因此需要針對原煤實現預先處理，降低原煤可選性的波動。雙盛選煤廠根據原煤所含水分與灰分等，計算原煤倉數量及尺寸，采用了250～30mm大塊煤采用動篩跳汰分選，30～6mm小塊煤采用有壓給料兩產品重介旋流器分選、煤泥壓濾和煤泥干燥的聯合工藝流程。

2 生產管理系統設計

選煤廠相關生產系統性極強，工作量大、管理環節眾多，因此及時得到生產數據的反饋十分重要。以往雙盛選煤廠生產管理中數據的處理與交流均以純人工模式進行，為解決信息處理滯后、資料檢索困難等問題，需要構建網絡實現公司內部系統互聯，便于進行雙盛選煤廠生產管理。

1）計算機網絡系統設計。選煤廠計算機網絡系統的設計遵循可靠性原則、先進性原則、實用性原則、開放性原則與經濟性原則。計算機網絡系統的主要設備包括服務主機、客戶機、路由器、交換器、網橋與網關。

2）選煤廠與因特網的連接。只有將選煤廠與因特網連接，才可以進行產品信息的發布，通過網站接收訂單，及時地與客戶交流。為了實現選煤廠與因特網的連接，需要經過以下幾個步驟：選煤廠域名、選煤廠WEB服務器、選煤廠數據庫。其中，數據庫中存儲了雙盛選煤廠信息資源與重要數據。

3）管理信息系統。管理信息系統專門用于雙盛選煤廠進行經營數據的傳輸與根性，支持中、高層的決策活動。雙盛選煤廠生產管理信息系統的總共由質量、生產、人事、工藝、器材等模塊構成。

3 生產監控系統設計

1）生產監控系統組成。生產監控系統將工控機作為人機交互界面，使用鍵盤、鼠標進行系統的控制。雙盛選煤廠使用了十分成熟的生產過程監控軟件平臺，進行生產數據的采集，在集控室內產生不同參數變化曲線，并針對不同問題及時進行現場處理。雙盛選煤廠采用的監控軟件包括組態軟件、控制軟件與編程軟件三部分，安裝于上位監控計算機中。編程軟件為UNITY PRO；組態軟件為Vijeo Citect；控制軟件由自主開發的控制程序構成，并下載至PLC中運行。雙盛選煤廠的監控系統有以下功能模塊組成：數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸出、模擬量輸入、模擬量點表與程序塊。

除此之外，雙盛選煤廠還配置了工業電視監控系統，由現場攝像、監控顯示與傳輸三部分構成。采用了低照度攝像機，通過同軸電纜SYV-75-7與綜合控制樓進行連接，運用多媒體數字交互平臺將工藝流程呈現在顯示屏中。

2）生產監控系統功能。雙盛選煤廠生產監控系統可以實現以下功能：一、將設備正常運行時常顯示在操作間，并計算系統利用率，并提供圖形顯示方式，便于交班時打印閱讀；將設備工況數據以流程圖或者趨勢圖等方式顯示，其中流程圖主要顯示PID回路狀態，趨勢圖則呈現液位、壓力等，并為操作員提供參數的在線修改；提供警報工具，一旦發生異常現象，立即出現警報提示。

3）生產監控系統運行。當安裝好驅動程序、制作完監控畫面之后，運行View程序進行生產現場信息的監控。動篩跳汰分選與聯合工藝在正式起車之前只可選一個，完成起車之后即可切換至監控畫面。

4 現場控制系統設計

現場控制系統中最關鍵元件為PLC，雙盛選煤廠選用施耐德 Quantum系列 PLC，該PLC模塊化、網絡化程度高，適合進行分布式控制，和現場儀表、上位工控機等共同組成控制系統。雙盛選煤廠的主控PLC在變電所里，并將PLC分站設置在濃縮車間內。

4.1 現場控制系統控制目標

現場控制系統與選煤工藝緊密相關，雙盛選煤廠集控裝置根據二級裝備水平進行配置。集控室對工藝系統設備進行集中式的連鎖控制，調度指揮一切安全生產。該現場控制系統集控設備包括集中連鎖與就地解鎖二種控制模式，二者可以隨時切換，而不干擾設備正常運行。相應工藝機械設備根據“逆煤流方向延遲開車，順煤流方向延時停車”方式控制。具備閉鎖啟車的設備同時支持遠程操作與就地操作，前者設置于上機位。系統運行時，當有設備出現故障時，設備及對應鎖閉的設備立即停車，事故解除以后，系統將指示根據逆煤流方向啟車。

4.2 現場控制系統調試步驟

首先選定I/O設備，根據輸入與輸出設備計算點數；根據工藝流程設計梯形圖，并將程序導入PLC中；用軟件對PLC功能進行測試；將PLC與現場設備連接，進行聯機測試。

4.3 硬件設計

在選定CPU時，必須考慮指令種類與數量，根據存儲區容量大小選擇合適的CPU。為了使現場控制系統響應速度滿足使用要求，需要對PLC響應速度進行測試。

5 總結

雙盛選煤廠設計的集中控制系統自從投入使用以來未發生故障，可靠性高。該集中控制系統提高了生產管理自動化水平，生產時動態圖形直接顯示在調度室中，便于管理人員實時監視。雙盛選煤廠選煤工藝的關鍵是用聯合工藝對30～60mm小塊煤進行篩選，本集中控制系統可以預先設定密度值，并實時監測灰分值，進而提高各洗選指標，并對其他選煤廠自動化發展有一定借鑒價值。

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