綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在白莊煤礦洗煤廠的應(yīng)用

孫利文++王清波+尹大明

摘 要：介紹了洗煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)功能與作用以及在白莊煤礦洗煤廠的應(yīng)用實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：綜合自動(dòng)化；集中控制；監(jiān)視；上位機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.066

1 系統(tǒng)概述

肥城白莊煤礦有限公司隸屬于肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，煤礦規(guī)模為1.40Mt/a。為提高產(chǎn)品質(zhì)量及管理水平，2010年對(duì)原有的跳汰系統(tǒng)進(jìn)行了集控改造，2011年對(duì)洗煤廠主選系統(tǒng)又進(jìn)行重介技術(shù)改造， 兩套系統(tǒng)全部采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，完全實(shí)現(xiàn)了對(duì)全廠所有機(jī)電設(shè)備的集中控制監(jiān)測(cè)，包括廠外相關(guān)設(shè)備也納入集中控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視監(jiān)控功能和語(yǔ)音調(diào)度通訊功能，使生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建立在一個(gè)高度信息化的平臺(tái)上。

2 系統(tǒng)組成

白莊礦洗煤廠集中控制系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為核心，系統(tǒng)控制采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即信息層、控制層、設(shè)備層。信息層在控制室組成100M局域網(wǎng)，監(jiān)控主機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)卡與PLC主機(jī)連接數(shù)據(jù)交換。控制層PLC CPU與采集模塊之間通過(guò)背板總線，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)集中控制室對(duì)各系統(tǒng)設(shè)備的集中監(jiān)測(cè)控制；設(shè)備層各參控設(shè)備通過(guò)控制電纜與本地IO模塊連接實(shí)現(xiàn)各離散信號(hào)及模擬信號(hào)的監(jiān)控。

該系統(tǒng)通過(guò)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完成洗煤廠整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集中控制。

3 系統(tǒng)功能

3.1 生產(chǎn)集中集控系統(tǒng)

（1）洗煤廠集控室負(fù)責(zé)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)管理、調(diào)度任務(wù)和設(shè)備操作。控制方式采用HMI+PLC的控制方式，分別完成各個(gè)相關(guān)工藝設(shè)備的集中控制任務(wù)。生產(chǎn)系統(tǒng)包括整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)輸皮帶和主廠房洗煤設(shè)備。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用兩臺(tái)研華工業(yè)計(jì)算機(jī)，互為備用，使用力控組態(tài)軟件可以顯示全廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況和運(yùn)行參數(shù)，包括圖形監(jiān)控、動(dòng)態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集管理、狀態(tài)趨勢(shì)圖、自診斷、報(bào)警等諸多功能。

（2）PLC控制系統(tǒng)選用SIEMENS S7-300系列可編程序邏輯控制器（PLC）為主站，根據(jù)配電室位置情況設(shè)7個(gè)PLC分站，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)PROFIBUS總線連接，主站與控制室通過(guò)以太網(wǎng)連接，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備。

（3）監(jiān)控功能和控制功能采用在調(diào)度監(jiān)控計(jì)算機(jī)上集中進(jìn)行，由集控室調(diào)度人員對(duì)運(yùn)行控制方式進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)或自動(dòng)順序啟停功能。

3.2 控制方式

生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)有兩種控制操作方式，即集控室集中控制操作和現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備就地操作操作。集制室集中控制操作是洗煤廠綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備就地操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)試和檢修。集控室集中控制優(yōu)先，現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備就地控制為輔。

（1）集中控制方式。集中控制方式分為集中自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。集中自動(dòng)控制方式即通過(guò)集控室上位機(jī)鼠標(biāo)，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，結(jié)合計(jì)算機(jī)顯示器顯示，按照符合現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的逆煤流依次起動(dòng)，設(shè)備間的啟動(dòng)延時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，從PLC程序里方便地設(shè)定。集中手動(dòng)方式即通過(guò)集控室計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備的起停控制。

（2）現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備操作方式。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備附近均設(shè)置就地操作控制箱，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的起停控制，該操作方式主要供單機(jī)調(diào)試、維護(hù)使用。在此工作方式下，設(shè)備的操作獨(dú)立于PLC控制，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障情況下，不影響正常生產(chǎn)。

3.3 實(shí)現(xiàn)功能

集中控制系統(tǒng)，以PLC控制系統(tǒng)為核心結(jié)合上位機(jī)力控組態(tài)軟件，利用一根網(wǎng)線就可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)交換功能，從而根據(jù)采集到現(xiàn)場(chǎng)各種開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入、輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制、監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。同時(shí)，在啟車(chē)和停車(chē)時(shí)，集控室調(diào)度員在上位機(jī)只需通過(guò)鼠標(biāo)操作就可實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠設(shè)備的控制，這不僅大大節(jié)約了人力而且大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 工業(yè)電視系統(tǒng)

工業(yè)電視系統(tǒng)是由現(xiàn)場(chǎng)的三星攝像頭、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)，以及位于洗煤廠集控室的工業(yè)電視主機(jī)柜、電視墻、計(jì)算機(jī)等組成。集控室內(nèi)的電視墻由21臺(tái)29寸創(chuàng)維工業(yè)監(jiān)視器組成，其中工業(yè)電視機(jī)柜內(nèi)裝3臺(tái)16路視頻分配器，45路視頻光接收機(jī)，和1臺(tái)矩陣組成。此系統(tǒng)通過(guò)37個(gè)攝像頭，采集現(xiàn)場(chǎng)37個(gè)重要崗點(diǎn)的信息，以光纖為載體傳入集控室主機(jī)柜，經(jīng)視頻分配器輸出至各監(jiān)視器和顯示服務(wù)器。

集控室調(diào)度臺(tái)有手動(dòng)鍵盤(pán)，一方面能夠通過(guò)鍵盤(pán)切換現(xiàn)場(chǎng)37路畫(huà)面，同時(shí)能夠通過(guò)鍵盤(pán)上的手柄能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)云臺(tái)攝像頭的放大、縮小和旋轉(zhuǎn)功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)動(dòng)態(tài)直觀實(shí)時(shí)監(jiān)控，使集控室調(diào)度人員24小時(shí)都能實(shí)時(shí)監(jiān)控各崗點(diǎn)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)情況，降低了事故發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控管理和輔助指揮調(diào)度的目的。

5 調(diào)度通訊系統(tǒng)

調(diào)度通訊系統(tǒng)由KTJ4H型數(shù)字程控調(diào)度機(jī)、調(diào)度鍵盤(pán)、維護(hù)終端、擴(kuò)音終端、喇叭、本安電話(huà)機(jī)等組成。通過(guò)調(diào)度通訊系統(tǒng)把集控室主鍵盤(pán)和現(xiàn)場(chǎng)電話(huà)及喇叭結(jié)合起來(lái)，強(qiáng)大的抗噪音功能及喇叭的擴(kuò)音功能，實(shí)現(xiàn)了集控室與現(xiàn)場(chǎng)的直接通訊。集控開(kāi)車(chē)時(shí)，通過(guò)集控室工作人員在上位機(jī)電腦上點(diǎn)擊語(yǔ)音預(yù)警，可以實(shí)現(xiàn)全廠的啟車(chē)報(bào)警功能，避免事故的發(fā)生。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)在白莊煤礦洗煤廠的成功應(yīng)用，大大提高了洗煤廠的自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使洗煤廠實(shí)現(xiàn)了管——監(jiān)——控一體化的目標(biāo)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單可靠、故障率低，便于維護(hù)和管理，為洗煤廠的高效發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，值得在洗煤企業(yè)中大力推廣應(yīng)用。

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