PLC 集控系統在選煤廠的應用

劉 洋

（晉能控股煤業集團大地選煤廠永定莊洗煤廠，山西 大同 037001）

引言

集中控制系統是選煤廠機械設備啟停控制的核心，通過集中控制系統可實現選煤廠內機械設備按照指定順序進行開停，并可對所有選煤設備運行狀態、故障情況等進行監控，及時反饋設備出現的問題，從而降低設備故障率，縮短設備維修時間，降低勞動作業強度，大大提高選煤效率。集中控制系統是選煤工藝系統的重要組成部分，使選煤廠各個控制分支進行統一自動化控制，實現安全可靠、通信靈活、便于操作的自動化控制選煤[1-2]。

1 PLC 集控系統架構及設備配制

1.1 集中控制系統三層架構

永定莊選煤廠PLC 集控系統主要由PLC 控制柜、控制箱、遠程控制分站、上位機、組態軟件、通信網絡、操作站等部分組成，集控系統從架構上主要分為設備層、控制層和信息層。

1）設備層。設備層是整個控制系統的基礎部分，它主要由控制元件、精密儀表、監控系統以及綜合自動化子系統等部分組成。

2）控制層。控制層是整個系統的核心，主要對設備運行工況、參數進行實時采集，然后根據選煤工序對選煤設備、儀表等進行自動化控制，同時將各個設備運行參數及時上傳至信息層內。

3）信息層。信息層主要是對所有選煤設備進行遠程監測，下達控制指令，并對各類信息進行采集以及儲存，從而便于操作人員后期查閱、調用等，屬于人機交換層。

1.2 集中控制系統的設備配制

永定莊選煤廠采用的PLC 集中控制系統可適用于選煤廠100 臺左右的中大型選煤設備集中控制，該系統主要由PLC 控制柜一臺、PLC 遠程控制分站若干臺、上位機1 臺、數據處理站、設備控制站、信號數據站等、工業環網等部分組成，如圖1 所示。

圖1 PLC 集中控制系統框架結構圖

PLC 控制柜主要采用AB1756 系列控制器與1734 列輸人輸出模塊，PLC 為整個系統核心單位，根據收集的數據信號及時于井下處理，同時根據上位機發出的操作指令，控制電機、泵及閱門等執行機構完成相應的動作，上位機內安裝專用ForceControl 組態軟件，利用組態軟件在顯示器上將各類選煤設備以圖形形式直觀顯示，從而便于操作人員對井下選煤設備運行工況進行分析。

2 PLC 集控系統控制方式

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，主要利用布置在操控室內的計算機對整個洗選設備進行控制，采用上位機對選煤廠各類設備運行信息進行收集，具有靈敏度高、設備集中利用率高以及精度高等優點；但是由于集中控制方式主要利用計算機進行控制，在控制過程中一旦計算機出現故障，整個控制系統將癱瘓，影響著選煤施工；計算機中利用專用組態軟件進行控制，軟件維護成本費用高；同時采用集中控制時，需采用無數條電纜、信號線將選煤設備連接一起，電纜布設繁瑣且布設區域廣，一旦電纜或信號線出現破損時，維修難度大，成本費用高，不利于選煤廠進行自動化的聯網。

2.2 分布控制方式

1）PLC 分布控制方式主要通過集散型計算機控制系統實現對選煤廠選煤系統的控制，分布式控制是數據收集、分析等利用上位機中編程控制器進行處理；利用上位機對各個PLC 分站進行控制，從而控制整個選煤系統；而各類信息反饋主要通過設備穩定運行實現的，將反饋信息上傳至PLC 控制柜內。

2）分布控制方式主要分為一級、二級、三級，其中一級屬于集中控制方式，操控人員通過顯示器中圖像顯示，直觀掌握選煤設備運行情況；二級主要利用PLC 對整個系統進行控制，并與上位機及監控分站進行聯系；三級為輸出入智能分站，主要由通信模塊、輸入輸出模塊、通信接口、無線網絡等部分組成，主要實現PLC 控制柜與選煤設備通信連接。

3 PLC 集控系統主要功能

3.1 實時控制功能

PLC 集中控制系統可對整個選煤廠設備進行實時監控，實現選煤中逆煤流起車、順煤流停車順序控制，同時根據各設備之間的閉鎖關系實現閉鎖控制功能；在選煤設備啟動前控制系統可發出警報，選煤過程中系統出現故障時系統及時發出警報并對故障設備進行閉鎖停機，從而避免事故范圍擴大，降低選煤設備事故率，提高選煤效率。

3.2 圖形直觀顯示功能

PLC 控制系統利用各類傳感器、工業以太網、上位機以及組態軟件，可將所有選煤設備運行情況、設備參數、設備故障情況等以圖形的形式直觀顯示在顯示器上，操作人員可對每一臺選煤設備實際運行情況進行遠程監控，并實施控制，解決了傳統人工控制時勞動強度大、設備故障率高等技術難題。

3.3 通信功能

PLC 集中控制系統通過通訊功能進行現場監控，同時與不同系統之間采用工業環網可進行通信交流，利用通訊功能該系統實現了人家界面、人機交換，從而為遠程操控人員提供直觀信息平臺，實現對選煤系統進行遠程監控、故障排查等，提高選煤廠各設備之間聯動效率，保證選煤設備穩定運行。

3.4 監控功能

PLC 集中控制系統具有遠程監控功能，操控人員利用組態軟件對選煤場所內各類監控設備進行控制，實現對選煤設備啟停情況、選煤情況以及選煤場所可能存在的潛在危險因素進行遠程監控，從而全面了解選煤廠生產情況。與傳統人工監控相比，具有實時監控、勞動強度低、便于監控儲存調閱以及精度高等優點。

3.5 網絡、管理功能

PLC 集中控制系統利用工業環網實現上位機與監控分站、監控分站與PLC 控制柜之間進行數據交換，與傳統布線相比，提高了數據傳輸速度，從而便于選煤廠管理人員對選煤工藝進行管控；同時系統利用網絡系統可對選煤生產中各個環節進行記錄、儲存，并形成報表，從而為選煤廠管理人員全面了解整個生產情況，以及選煤工作有序開展提供依據[3]。

4 應用效果分析

永定莊選煤廠采用PLC 集中控制系統后，通過現場觀察以及實際應用效果來看，PLC 集中控制系統能夠對選煤廠內所有選煤設備進行集中控制管理以及實時監控，實現了選煤廠選煤工藝無人值守以及遠程控制的目的，大大提高了選煤效率，取得了顯著應用成效。