選煤廠PLC 集控系統(tǒng)的應(yīng)用分析

劉 洋

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤廠永定莊洗煤廠， 山西 大同 037001）

引言

集中控制系統(tǒng)是選煤廠機(jī)械設(shè)備啟停控制的核心，通過(guò)集中控制系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)選煤廠內(nèi)機(jī)械設(shè)備安裝指定順序進(jìn)行開停，還可對(duì)所有選煤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障情況等進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)反饋設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題，從而降低設(shè)備故障率，縮短設(shè)備維修時(shí)間，以及降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，大大提高了選煤效率；集中控制系統(tǒng)是選煤工藝系統(tǒng)的重要組成部分，使選煤廠各個(gè)控制分支進(jìn)行統(tǒng)一自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)安全可靠、通信靈活、便于操作的自動(dòng)化控制選煤。

1 PLC 集控系統(tǒng)架構(gòu)

永定莊選煤廠PLC 集控系統(tǒng)主要由PLC 控制柜、控制箱、遠(yuǎn)程控制分站、上位機(jī)、組態(tài)軟件、通信網(wǎng)絡(luò)、操作站等部分組成，集控系統(tǒng)從架構(gòu)上主要分為設(shè)備層、控制層和信息層[1-2]。

1.1 集控系統(tǒng)架構(gòu)組成

1）設(shè)備層：設(shè)備層是整個(gè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，它主要由控制元件、精密儀表、監(jiān)控系統(tǒng)以及綜合自動(dòng)化子系統(tǒng)等部分組成。

2）控制層：控制層是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要對(duì)設(shè)備運(yùn)行工況、參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后根據(jù)選煤工序?qū)x煤設(shè)備、儀表等進(jìn)行自動(dòng)化控制，同時(shí)將各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及時(shí)上傳至信息層內(nèi)。

3）信息層：信息層主要是對(duì)所有選煤設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行控制指令下達(dá)，并對(duì)各類信息采集以及儲(chǔ)存，從而便于操作人員后期查閱、調(diào)用等，屬于人機(jī)交換層。

1.2 集中控制系統(tǒng)的設(shè)備配制

永定莊選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)可適用于與選煤廠100 臺(tái)左右的中大型選煤設(shè)備集中控制，該系統(tǒng)主要由PLC 控制柜一臺(tái)、PLC 遠(yuǎn)程控制分站若干臺(tái)，上位機(jī)一臺(tái)，數(shù)據(jù)處理站，設(shè)備控制站、信號(hào)數(shù)據(jù)站等、工業(yè)環(huán)網(wǎng)等部分組成，如圖1 所示。

圖1 PLC 集中控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

PLC 控制柜主要采用AB1756 系列控制器與1734 列輸人輸出模塊，PLC 為整個(gè)系統(tǒng)核心單位，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)信號(hào)并及時(shí)井下處理，同時(shí)根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的操作指令，控制電機(jī)、泵及閱門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作，上位機(jī)內(nèi)安裝專用ForceControl 組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件在顯示器上將各類選煤設(shè)備以圖形形式直觀顯示[3-4]，從而便于操作人員對(duì)選煤設(shè)備運(yùn)行工況情況井下分析

2 PLC 集控系統(tǒng)控制方式

2.1 集中控制方式

永定莊礦選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)，主要利用布置在操控室內(nèi)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)洗選設(shè)備進(jìn)行控制，采用上位機(jī)對(duì)選煤廠各類設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行收集，具有靈敏度高、設(shè)備集中利用率高以及精度高等優(yōu)點(diǎn)；但是由于集中控制方式主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，在控制過(guò)程中一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)控制系統(tǒng)將癱瘓，影響著選煤施工；計(jì)算機(jī)中利用專用組態(tài)軟件進(jìn)行控制，軟件維護(hù)成本費(fèi)用高；同時(shí)采用集中控制時(shí)，需采用無(wú)數(shù)條電纜、信號(hào)線將選煤設(shè)備連接一起，電纜布設(shè)繁瑣且布設(shè)區(qū)域廣，一旦電纜或信號(hào)線出現(xiàn)破損時(shí)，維修難度大，成本費(fèi)用高，不利于選煤廠進(jìn)行自動(dòng)化的聯(lián)網(wǎng)。

2.2 分布控制方式

1）PLC 分布控制方式主要通過(guò)集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，從而對(duì)選煤廠選煤系統(tǒng)控制，分布式控制時(shí)數(shù)據(jù)收集、分析等利用上位機(jī)中編程控制器進(jìn)行處理；利用上位機(jī)對(duì)各個(gè)PLC 分站進(jìn)行控制，從而控制整個(gè)選煤系統(tǒng)；而各類信息反饋主要利用設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，將反饋信息上傳至PLC 控制柜內(nèi)。

2）分布控制方式主要分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)三個(gè)等級(jí)，其中一級(jí)屬于集中控制方式，操控人員通過(guò)顯示器中圖像顯示，直觀掌握選煤設(shè)備運(yùn)行情況；二級(jí)主要利用PLC 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并與上位機(jī)及監(jiān)控分站進(jìn)行聯(lián)系；三級(jí)為輸出入智能分站，主要由通訊模塊、輸入輸出模塊、通訊接口、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等部分組成，主要實(shí)現(xiàn)PLC 控制柜與選煤設(shè)備通訊連接。

3 PLC 集控系統(tǒng)主要功能

3.1 實(shí)時(shí)控制功能

PLC 集中控制系統(tǒng)可對(duì)整個(gè)選煤廠設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)選煤中逆煤流起車、順煤流停車順序控制，同時(shí)根據(jù)各設(shè)備之間的閉鎖關(guān)系實(shí)現(xiàn)閉鎖控制功能；在選煤設(shè)備啟動(dòng)前控制系統(tǒng)可發(fā)出警報(bào)，選煤過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)并對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行閉鎖停機(jī)，從而避免事故范圍擴(kuò)大，降低選煤設(shè)備事故率，提高選煤效率。

3.2 圖形直觀顯示功能

PLC 控制系統(tǒng)利用各類傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)、上位機(jī)以及組態(tài)軟件，可將所有選煤設(shè)備運(yùn)行情況、設(shè)備參數(shù)、設(shè)備故障情況等以圖形的形式直觀地顯示在顯示器上，操作人員可對(duì)每一臺(tái)選煤設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實(shí)施控制，解決了傳統(tǒng)人工控制時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備故障率高等技術(shù)難題。

3.3 通訊功能

PLC 集中控制系統(tǒng)通過(guò)通訊功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，同時(shí)與不同系統(tǒng)之間采用工業(yè)環(huán)網(wǎng)可進(jìn)行通信交流，利用通訊功能該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人家界面、人機(jī)交換，從而為遠(yuǎn)程操控人員提供直觀信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)選煤系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、故障排查等，提高選煤廠各設(shè)備之間聯(lián)動(dòng)效率，保證選煤設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 監(jiān)控功能

PLC 集中控制通具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，操控人員利用組態(tài)軟件對(duì)選煤場(chǎng)所內(nèi)各類監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)選煤設(shè)備啟停情況、選煤情況以及選煤場(chǎng)所可能存在的潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行監(jiān)控，從而全面了解選煤廠生產(chǎn)情況，與傳統(tǒng)人工監(jiān)控相比，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、勞動(dòng)強(qiáng)度低、便于監(jiān)控儲(chǔ)存調(diào)閱以及精度高等優(yōu)點(diǎn)。

3.5 網(wǎng)絡(luò)、管理功能

PLC 集中控制系統(tǒng)利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與監(jiān)控分站，監(jiān)控分站與PLC 控制柜之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與傳統(tǒng)布線相比，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，從而便于選煤廠管理人員對(duì)選煤工藝進(jìn)行管控；同時(shí)該系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可對(duì)選煤生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存，并形成報(bào)表，從而方便選煤廠管理人員全面了解整個(gè)生產(chǎn)情況，以及為選煤工作有序開展提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

永定莊礦選煤廠采用PLC 集中控制系統(tǒng)后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察以及實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，PLC 集中控制系統(tǒng)能夠有效的對(duì)選煤廠內(nèi)所有選煤設(shè)備進(jìn)行集中控制管理以及實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了選煤廠選煤工藝無(wú)人值守以及遠(yuǎn)程控制的目的，大大提高了選煤效率，取得了顯著應(yīng)用成效。