寺家莊礦井選煤廠綜合自動化平臺搭建

馬曉寧

（北京天地科技股份有限公司開采設計事業部，北京 100013）

選煤廠自動化技術初期只具備工藝設備繼電器邏輯集中控制和模擬盤顯示功能，其中回路調節采用組合式調節儀表進行實現。隨著計算機及PLC技術的不斷發展，選煤廠自動化技術逐漸實現了微機集中控制、回路自動化調節及設備工況動態顯示等功能。

根據選煤廠生產與管理要求，需要對對生產各環節采用集中設計理念，充分利用工業以太網優勢，將各個子系統有機整合起來，加強生產控制系統薄弱環節，解決各子系統實時通信聯系問題，發揮各子系統最大功能，使選煤廠綜合自動化平臺更加完善、先進以及合理，從而保證選煤廠高效、高能運行。

1 寺家莊選煤廠綜合自動化

寺家莊礦井選煤廠隸屬于山西陽泉礦業（集團）有限責任公司寺家莊礦井，設計規模為6.00mt/a特大型礦井選煤廠。寺家莊選煤廠綜合自動化系統在傳統選煤廠集控系統上增加了管理信息系統，此外傳輸網絡采用了工業以太網，實現了從頂層（信息層）到底層（設備層）透明、無縫連接，達到了提高產品質量、減人提效、提升經濟效益的目標。

2 自動化監控子系統

2.1 生產集中監控系統

根據選煤廠工藝系統特點，全廠劃分為原煤、動篩、跳汰、壓濾和裝車五個控制子系統。

2.2 監控設備

在綜合樓集控室，設有全廠上位監控工業計算機、膠帶秤監控工作站、在線測灰儀監控工作站、工業電視監控工作站和電力自動化監控工作站，實現全廠集中監控。另外，在壓濾車間控制室、普通裝車站控制室各設有上位監控觸摸屏，快速定量裝車系統控制室設有成套上位監控工業計算機，以實現各自單系統集中監控。

2.3 控制系統

2.3.1 原煤系統

在1號轉載點配電室設置原煤裝倉PLC控制分站，監控范圍包括預先篩分車間設備和預先篩分車間經1號轉載點至原煤儲存倉上裝倉設備。主機選用S7-300系列PLC，通過現場總線與主斜井控制系統主機聯網，由主斜井控制系統實現整個原煤裝倉系統聯鎖監控。

2.3.2 動篩系統

在準備車間低壓配電室設置準備車間PLC控制分站，監控范圍包括準備車間、2號轉載點及矸石裝倉設備，主機選用S7-400系列PLC；在1號轉載點配電室設置I/O現場分站，監控范圍包括從原煤儲存倉下給煤機開始至1號轉載點，選用ET200分布式I/O產品；在2號轉載點配電室設置I/O現場分站，監控范圍包括2號轉載點各生產設備，選用ET200分布式I/O產品；在混煤倉上配電室設置I/O現場分站，監控范圍包括混煤倉上裝倉設備，選用ET200分布式I/O產品；通過現場總線將各智能設備電控柜PLC、1號轉載點I/O分站、2號轉載點I/O分站及混煤倉上I/O分站與準備車間PLC控制分站相聯，實現整個系統聯鎖監控。

2.3.3 跳汰系統

在主廠房低壓配電室設置主廠房PLC控制分站。監控范圍包括本車間及濃縮車間設備，主機選用S7-400系列PLC；在洗塊煤倉上配電室設置I/O現場分站，監控范圍包括洗塊煤倉上裝倉設備，選用ET200分布式I/O產品；通過現場總線將各智能設備的電控柜PLC及洗塊煤倉上I/O分站與主廠房PLC控制分站相聯，實現整個系統的聯鎖監控。

2.3.4 壓濾系統

在壓濾車間低壓配電室設置壓濾車間PLC控制分站，監控范圍包括壓濾車間各設備。主機選用S7-300系列PLC。通過現場總線將各壓濾機的電控柜PLC與壓濾車間PLC控制分站相聯。實現整個系統的聯鎖監控。

2.3.5 普通裝車系統

在普通裝車站低壓配電室設置普通裝車站PLC控制分站，監控范圍包括普通裝車站設備，主機選用S7-300系列PLC；在洗塊煤倉下配電室設置洗塊煤倉下I/O現場分站，監控范圍包括洗塊煤倉下的所有設備，選用ET200分布式I/O產品。通過現場總線將洗塊煤倉下I/O現場分站與普通裝車站PLC控制分站相聯。實現整個系統的聯鎖監控。

2.3.5 快速裝車系統

快速裝車PLC控制分站及其上位監控系統由快速裝車站配套提供，監控范圍包括快速裝車站內的所有設備，控制主機選用S7-300系列PLC，上位監控軟件選用WinCC產品；3號轉載點配電室設置3號轉載點設備I/O現場分站，監控范圍包括3號轉載點至快速裝車站外圍設備，選用ET200分布式I/O產品；5號轉載點配電室設置PLC控制分站，監控范圍包括混煤倉下及返煤地道的所有設備，主機選用S7-300系列PLC。通過現場總線將5號轉載點PLC控制分站、3號轉載點設備I/O現場分站與快速裝車站PLC控制分站相聯，實現整個系統聯鎖監控，并由快速裝車站上位監控主機實現整個快速裝車系統監控功能。

2.4 檢測、計量、保護裝置

2.4.1 檢測裝置

在原煤倉、矸石倉、產品倉設置雷達料位計，連續檢測料位；補充水池、循環水池等處設置智能式壓差變送器，連續檢測液位，濃縮機底流濃度采用密度計進行檢測；采用在線測灰儀對進廠原煤和出廠產品煤進行灰分測試，各檢測信號均在控制室內通過監控系統動態顯示。

2.4.2 計量裝置

全廠原煤入料量和產品煤數量均采用膠帶秤進行計量；利用超聲波流量計對全廠補充水量進行計量。

2.4.3 保護裝置

電機采用電機綜合保護器，通過ProfiBus總線向PLC控制主機傳送數據，實現電機過載、缺相、過壓、欠壓、堵轉以及短路保護，電機電流信號等參數均可通過上位機動態畫面進行實時顯示。

對于長度超過30m的膠帶機，設置緊停拉繩開關；對于運量大、速度超過1.6m/s的膠帶機設置跑偏開關；對長度超過70m以上、傾角大于14°的膠帶機設置速度保護裝置；在易發生堵塞的關鍵溜槽內，設置溜槽堵塞開關；全廠各重要電機，要設置溫度及其他保護措施，進行動態顯示和聯鎖控制。

2.5 工業電視系統

根據選煤廠實際情況，設置39臺攝像機。攝像機通過視頻編碼器直接與就近環網交換機連接。在選煤廠集控室設置1套管理主機、1臺視頻服務器、4臺解碼器和12臺監視器，本文研究的系統所有設備采用集控室UPS電源集中供電。

2.6 通信系統

選用JDZ型數字程控調度通信系統，主機容量為128門。JDZ型數字程控調度通信系統是將調度系統與指令系統合二為一的產品，可根據需要，一部分供調度用戶使用，另一部分供指令用戶使用。

調度監控中心配置1臺128門的調度交換機、1臺300回線的交接箱和2臺維護終端；選煤廠綜合調度樓內設有30部普通調度電話用戶，在動篩車間、膠帶走廊、主廠房等處設有防塵防雨抗噪聲掛機，需要擴音廣播的地點還設有部分大功率揚聲器。

2.7 信息管理系統

選煤廠信息應用系統主要由生產技術管理、生產調度、煤質化驗管理和機電設備管理4個子系統組成。

2.7.1 生產技術管理

（1）產品結構優化。根據用戶質量要求和煤質情況，優化洗選產品結構和生產指標，制訂產銷對路的產品結構，組織生產。

（2）洗選設備分選效果評定。分選設備單機檢查等試驗數據進行整理計算，擬合繪制分配曲線，計算洗選設備分選指標，評定洗選設備分選效果。

2.7.2 生產調度管理

具體內容包括調度值班記錄、上級調度通知記錄、調度會議記錄、選煤廠停產檢修記錄、事故處理記錄、洗選生產日報管理、原煤卸車管理和調度信息統計查詢等。

2.7.3 煤質化驗管理

（1）日常化驗報告。記錄日常化驗數據，整理計算相關的化驗報告；記錄選煤廠生產產品質量檢查數據，并填寫“選煤廠化驗日報”表。

（2）小浮沉試驗。完成小浮選、小浮沉、月綜合篩分浮沉試驗。

（3）月綜合試驗。完成選煤廠篩分浮沉試驗數據整理計算，對原始數據統計整理，打印試驗報告。

2.7.4 機電設備管理

（1）設備臺帳管理。機電設備管理為選煤廠提供全方位設備資產維護解決方案，以設備管理為核心，定期檢查為主線，設備預防性維護為前瞻，實現選煤廠設備管理，包括設備臺帳、配件臺帳管理等內容。

（2）設備運行安全管理。計算機管理系統與選煤廠集中控制系統通過網絡設備連接在一起，完成在線數據實時傳輸和存儲。設備運行安全管理可以實時查詢集控下設備運行情況、起停車情況以及設備預報警情況等。

3 結語

選煤廠綜合自動化系統設計應遵循“安全可靠、經濟實用、整體技術先進”原則，首先考慮安全可靠原則，根據選煤廠生產工藝流程進行設計，在軟硬件設計上，要邏輯嚴密，確保生產連續、穩定，充分保障生產系統穩定可靠運行；其次，系統設計采用先進技術和設備的同時，也要注意技術的經濟實用性；再次，要根據各系統要求，結合已有先進可靠技術方案，建立一個完善體系結構，使綜合自動化系統能夠在最大程度上滿足用戶業務需求和變化，充分利用迅速發展的計算機技術和產品，為選煤廠管理人員提供及時、迅速、全面的信息，最終提高管理水平、改善工人工作環境以及提高企業經濟效益。