基于無線通信的選煤廠集中控制系統

白耿耿

摘要：隨著我國科學技術水平的不斷提高，PLC控制系統在各個領域被廣泛應用，特別是在煤礦選煤系統中PLC控制系統發揮著重要作用。許多中大型選煤廠考慮到煤炭洗選過程存在的振動和噪聲問題，普遍將集控室與洗選車間獨立布置。由于煤炭洗選工藝過程復雜、洗選設備較多且分散，一般使用有線傳感器采集各處設備的數據，采集到的數據經信號線纜和數據交換機接入全廠集中控制系統。因此，在選煤廠基建過程中現場布線施工量大，且后期在選煤廠惡劣的生產環境下，存在電纜損壞率高、檢修維護不方便的技術問題。

關鍵詞：選煤廠；無線通信；集中控制；CP340通信模塊；數傳電臺；PLC

引言

隨著物聯網技術不斷在煤炭行業的研究與應用，我國選煤廠不斷向數字化、網絡化、智能化的中大型選煤廠發展。PLC控制系統對煤礦選煤設備傳動裝置可進行有效地集中控制，同時對選煤設備出現故障時能夠自動報警及自動應急處理，對設備實現動態實時監測，可準確采集煤礦選煤廠工藝信息及相關參數.

1選煤廠集中控制系統概述以及PLC優勢

首先是系統概述選煤廠集中控制系統大多采用可編程序控制器（PLC）為主要控制元件實現集中控制，該系統最為核心的控制環節為PLC，利用鑲嵌式模擬屏對設備具體運行狀況給予動態顯示。PLC技術的運用具有諸多的優勢，主要體現在形象直觀、經濟實用以及可視性好等方面。選煤廠集中控制系統當中運用PLC不但能夠對其重要動力設備給予集中控制，并對其運行狀況給予集中監督，實現設備故障自動處理以及報警功能。除此之外，能夠對全廠部分關鍵工藝參數完成采集，并給予動態展示。同時能夠實現與重介質密度自動控制系統的信號聯絡以及數據傳輸。其次是選煤廠集中控制系統的特點，一是可靠性高PLC采用模塊化結構，其在選煤廠生產過程中主要以機架為單位，具有安裝簡單、調試便捷、少維護等特點，同時其能夠在較為惡劣的電磁干擾環境當中使用，所以，PLC在選煤廠集中控制系統當中獲得了廣泛的應用。二是PLC編程語言功能強大PLC能夠利用梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、結構化文本、指令表等形式完成編程，其語言較為簡單，尤其是梯形圖編程，與選煤廠電氣原理基本相同，因此，電氣工作人員能夠快速掌握。PLC在選煤廠集中控制系統當中利用編程完成邏輯運算、計時、計數、順序控制等內容。

2選煤廠集中控制系統的發展現狀

選煤廠集中控制系統的發展現狀主要涉及以下幾個方面：首先是PLC控制系統方面的發展所謂的PLC控制系統，其實就是一種可以編程的控制器，現在所經常說的PLC控制系統大致上是有三個較常用的層面，一個是監控層，然后是現場設備，最后是PLC控制層，通過相關工作人員不斷的研究，最后得到了一些極有用的總結，所以不難發現PLC控制系統的結構組成是非常靈活的，PLC的模擬量和開關量對舊設備和各種非智能設備的控制起著十分重要的作用。其次是工業電視系統的發展狀況為了使控制人員能夠實時觀察和控制選煤廠中所有設備的運行，提高集中控制系統的運行效率，在選煤廠的每個位置安裝高清攝像機是很必要的。

3無線通信系統

無線通信系統由通信模塊CP340、上傳和下傳數傳電臺組成。上位機與S7-300PLC總站通過工業以太網通信，采用TCP/IP通信協議，S7-300PLC總站與ET200M分布式I/O分站之間的通信則通過CP340通信模塊與數傳電臺通信來實現，采用Modbus通信協議。無線通信系統完成下位機S7-300PLC總站和ET200M分布式I/O分站之間的數據傳輸，為選煤廠廠區搭建無線局域網絡平臺。通過編程實現S7-300PLC總站和ET200M分布式I/O分站之間的無線通信，S7-300PLC總站向ET200M分布式I/O分站發送７byte的數據，然后接收并存儲ET200M分布式I/O分站返回的６byte數據，從而實現無線通信。其中，S7-300PLC總站發送的７byte數據中，第１byte數據是地址信息，第２，３，４byte數據是需要傳送的控制數據信息，第５，６byte數據是第１，２byte和第３，４byte數據的異或值，作為校驗判斷信息，第７byte數據為字節數據信息，無意義，僅僅是為了觸發一次ET200M分布式I/O分站的字符接收中斷程序。ET200M分布式I/O分站向S7-300PLC總站發送的６byte數據中，第１byte數據是ET200M分布式I/O分站的站地址信息，第２，３，４byte數據是ET200M分布式I/O分站采集的外部信號狀態數據信息，第５，６byte數據為校驗信息。S7-300PLC總站采用輪詢方式與ET200M分布式I/O分站通信，即第１ｓ內向主廠房I/O分站發送數據，然后接收主廠房I/O分站返回的數據（ET200M分布式I/O分站在接收到S7-300PLC主站發送數據后立刻向S7-300PLC總站發送數據）；第２ｓ內向原煤倉I/O分站發送數據，然后接收原煤倉I/O分站返回的數據；第３ｓ內向裝車站I/O分站發送數據，然后接收裝車站I/O分站返回的數據；依次進行，不停循環通信。

4集中控制系統的實施方案

集中控制系統的實施方案主要是以下幾個方面：首先是集中控制室的控制模式在集中自動控制（自動）模式下，操作員通過工控機將控制命令發送控制室，實現洗煤設備和新倉儲皮帶的按順序控制，在沒有報警等相應設備的情況下，可以啟動和停止設備的運行。這種控制方式是主要的控制方式，在正常情況下，系統由該種控制模式控制。其次是集中手動控制（遠程手動）在集中手動控制模式下，操作員通過集中控制室的工控機發送控制命令，當設備不報警時，單個設備被阻塞、啟動和停止，所有設備被控制。操作員可在控制站或皮帶頭上控制皮帶和給煤機，并可選擇以下3種工作方式：a)就地手動控制。在就地手動控制下，單皮帶、給煤機與皮帶組之間的鎖緊關系以及皮帶與給煤機之間的鎖緊關系是有效的；b)現場試驗控制。在該方式下，單帶或送料器的啟動和停止無效，皮帶組的鎖緊關系和皮帶與給煤機之間的鎖緊關系是無效的，它控制分站的皮帶，主要用于皮帶維修。工作時，操作人員必須保證煤機或皮帶處于無煤狀態，否則發生堆煤事故；c)純手動控制。純手動控制為直接控制電機開關，啟動或停止皮帶或給煤機。這是一種不影響煤炭運輸的方式，在這種情況下PLC不工作。

5控制網絡分布

把PLC當作整體控制的中心，可以高效的實現其強大的調節功能和控制作用，并且在具體使用的過程中，與現場儀表、工業電視以及遠程控制等設備和技術相符結合，構成一個完善的監控系統。動篩車間配電裝備中設置PLC控制裝置，在原煤倉下層轉載點配電室中進行I/O分站的設置，各個原煤倉儲上的配電裝備中同樣全部包含I/O分站的裝置。除此之外，洗塊煤倉的配電裝備以及產品倉的配電裝備內同樣有I/O分站裝置。借用PLC現場的總線對應控制主站和I/O分站實施監控，此種情況在現場就成為了控制局部網絡，進而可以真正的實現篩分系統的全自動控制。原煤車裝車的地方控制室內裝有觸摸顯示屏，可以對原煤汽車裝車設備達到實時監控的效果。裝車站配電室以及洗塊煤倉下面的配電室、產品倉下面的配電室中都裝置I/O分站，借用PLC現場的總線連接起來，建成完善的現場監視控制網絡。將PLC控制布置在壓濾車間配電裝備內，同時分別將控制柜配備到每臺壓濾機上。應用PLC現場的總線將壓濾車間內的控制站和各個壓濾機控制裝備連接起來，進而能夠實現監控的目的。在壓濾裝置控制部件內，裝置合格的控制臺同時配置觸摸顯示屏，通過以上方式使壓濾車間能夠達到自動化整體控制的需求。對于整個主廠房來講，設備和控制部件同時安裝，主調度室里面裝置上位機。經過PLC現場的總線將每個主站和分站鏈接起來，組建一個完善的控制網，進而可以實現連鎖監控和控制。主要控制室內，裝置可以對主廠房系統和篩分系統進行監測，可以實現對整個系統完整的監控。針對裝車系統和壓濾車間，可以達到對重點裝置的集中控制。經過TCP/IP以太網以及調度室內上位機分別將各個車間PLC控制站實施連線，形成整個工廠的監控管理系統。把它的信息管理網絡實施接連，可以達到資源信息分享的目的。PLC系統可以把整個動態圖顯示出來，比如整個工廠裝置的起停、控制畫面，每個系統裝置運營和停止控制畫面以及倉位計算等動態畫面全部可以明白的展現在眼前。特別有一些報警信號內容畫面。以上畫面可以清晰的展現在眼前，整個系統中的人為操作只需在集控室里，也可以把選煤廠裝置的啟動操作、運營監控操作等情況實施分析，此種狀態下，可以直觀清洗的顯示各個裝備監控具體狀況，同時可以將裝備的參數和運行狀態給予全面的分析。PLC的應用可以起到對整個設備達到診斷和保護以及實施監測的功能。裝備以及工藝程序都可能會出現問題，必須能夠實現診斷、檢測和保護的目的。

結語

綜上所述，針對現有選煤廠PLC集中控制系統采用有線通信技術存在的技術問題，設計了基于無線通信的選煤廠PLC集中控制系統。該系統運用數傳電臺和無線通信模塊替換下位機總站與分站之間復雜的布線，通過編程實現總站和分站之間的無線通信，解決了選煤廠現場布線復雜、電纜損壞率高的問題，實現了數據的無線傳輸，為選煤廠搭建無線局域網絡打下了技術基礎，使廠區范圍內無線終端設備得以應用與推廣，推動了選煤廠網絡化和自動化技術的進一步發展。

參考文獻

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