馬脊梁選煤廠集中控制系統的技術改造

李建業，孔憲法

(大同中煤出口煤基地建設有限公司，山西 大同 037000)

1 選煤廠概況

馬脊梁選煤廠為礦井型選煤廠，是一家由中國中煤能源股份公司、澳大利亞華光資源公司和大同煤礦集團公司組建的中外合資企業，于2001年建成投產，年處理能力為3.60 Mt，設計小時處理能力為700 t。選煤廠主要產品為50～0 mm粒級動力用煤，采用重介質旋流器+末煤螺旋分選機分選工藝。

馬脊梁選煤廠集中控制系統是2001年由美國霍尼韋爾公司設計編制的PLC場景控制系統。該系統設有1臺工控機，采用可編程控制器(PLC)對選煤廠各系統(原煤破碎、篩分，主洗、上倉)進行集中控制。在選煤集成監控網絡操作員站對以上各車間進行檢測、遠程操作、運行管理；可實現對選煤廠全系統各區域內的電機、閥門、儀表等設備的檢測、報警指示、控制，即通過上位畫面和鍵盤對這些系統進行監視和控制，對選煤廠各車間按照“逆煤流啟車，順煤流停車”的原則統一操作。

2 集中控制系統存在的問題

(1)PLC控制程序及調度員操作畫面軟件均為國外廠商所編，存在以下問題：一是若程序出現問題而導致設備停機或故障，則無法處理；二是如果需要新增或修改設備控制，亦無法處理；三是如果需要修改閉鎖關系或者工藝流程，同樣無法處理。

(2)PLC硬件采用的霍尼韋爾公司的CPU模塊、通訊模塊、開關量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、電源模塊等，目前均已停產，尤其是CPU模塊，一旦出現問題，沒有替代備用模塊，同時會丟失原有程序，造成所有設備完全無法控制，導致選煤廠停產的不可逆后果。

(3)調度員集控工控機僅有1臺，長時間不停機使用，主機箱內灰塵密集，造成各原件溫度很高且嚴重老化，隨時有停擺的可能；一旦停擺，工控機內調度操作畫面以及配網、OPC都無法恢復，同樣也會造成所有設備完全無法控制、選煤廠停產的不可逆后果。

3 改造方案

(1)將原霍尼韋爾控制程序進行重新編制，改為由靈活性、兼容性更好的羅克韋爾(AB)公司的RSLogix5000編制；重新制作調度控制畫面，改為由相應配套的羅克韋爾(AB)公司的RS View32編制。經此改造后，可以根據生產需要隨時新增、刪減設備，修改閉鎖關系，改變工藝流程，新增設備保護、傳感器等。

軟件部分由監控軟件、編程軟件、配網軟件、OPC軟件組成，可分別實現PLC網絡上位機人機接口的監視和控制、PLC邏輯控制功能以及系統內部、外部的數據接口。

監控軟件采用AB公司RS View32軟件主流配置組態軟件，基于簡體中文版Windows XP環境下運行，使系統既有較好的運行實時性，又有良好的開放性。

編程軟件也基于Windows XP環境下運行，是能對各系統PLC進行控制算法和邏輯組態的軟件。編程軟件應支持功能板塊圖、梯形圖、順序功能流程圖、指令表、結構化文本等多種方法編程，既可離線又可在線進行組態和下載；并可根據所覆蓋的工藝系統實際情況完成監控軟件的組態、編程和調試，最終保證系統正常投運。

計算機監控系統提供全廠范圍的實時監控，整個計算機監控系統將是分層次結構的控制系統，可完成整個系統的控制、顯示，設備運行狀態監控及設備故障報警，運行數據的檢測、分析等功能要求。計算機監控系統配置分為三層：

第一層：主控室級。操作層為工業以太網，設置1臺工程師站，實現對整個系統設備及各綜合自動化系統設備的集中控制。由AB公司RS View32軟件組態構成系統監控軟件平臺。

第二層：車間控制級。廠計算機集中(PLC)控制系統網絡為現場總線冗余雙網，配置1個PLC控制主站、2個PLC控制分站，主站通過Control Net現場總線冗余雙網與PLC分站進行通訊。

第三層：現場控制級。完成全廠生產流程的實時過程控制。

(2)保持原有輸入輸出模塊不變，將原霍尼韋爾CPU模塊更換為羅克韋爾(AB)公司生產的1756-L61模塊，與RS Logix5000編制軟件、RS View32調度操作軟件配套。

(3)新增1臺研華專業工控機，重新制作調度操作控制畫面，作為新的調度員操作站。

(4)用羅克韋爾(AB)公司的RSNetworx for ControlNet軟件重新配置C網(調度室PLC主站、篩分PLC分站、破碎PLC分站的連接網絡)并且做好備份。

(5)重新調試全廠所有設備啟停、現場保護以及傳感器。

4 改造效果

(1)監控操作畫面能分別顯示各系統的工藝流程及測量參數、控制方式、順序運行狀況、控制對象狀態，也能顯示成組參數。當參數越限報警、控制對象故障或狀態變化時，設備符號閃爍并有顏色變化顯示。比如：膠帶機發生跑偏、打滑、撕裂及溜槽堵塞等各種故障，系統可以準確診斷故障地點、種類及發生時間，了解情況，排除故障。

(2)集中控制采用全廠集控網絡系統ROCKWELL-AB全集成自動化系統方案，盡量簡化系統結構，減少大量接口部件，克服上位機和各工業控制器之間、連續控制和邏輯控制之間、集中控制與分散控制之間的界限。同時，全集成自動化解決方案可以為所有的自動化應用提供統一的技術和編程環境，基于這種環境，技術人員可以在同一個平臺下對所有應用進行組態和編程。

(3)本系統提供與煤礦等上級調度檢測系統的通訊接口，以便及時檢測設備運行狀態，上傳相關參數。生產控制系統的網絡形成獨立的控制網，保證安全和穩定性，同時兼顧后期擴容的要求，為下一步實現選煤廠智能化管理奠定了一定的基礎。

(4)可實現主要參數自動采集、調節并能動態閱覽選煤廠主要設備運行狀況，對各種報警自動進行記錄，實現科學管理的目的。