快開隔膜壓濾機集中控制系統設計與應用

張新敬

（西山煤電（集團）有限公司東曲選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

壓濾機是選煤廠煤泥壓濾系統中的核心部件，利用壓力差原理將礦漿中的固液兩相通過濾布實現固液分離，對煤泥回收、洗水循環以及環境保護具有重要意義。傳統壓濾機為板框式結構，工作效率低、濾餅含水量高、處理能力低、維護成本高。東曲選煤廠引進的KMZG450/2000-U 型快開隔膜壓濾機是一種間歇性操作的加壓過濾設備，能夠自動完成濾板壓緊、濾板松開、壓榨、反吹等多個工序，實現礦漿固液分離，具有分離效果好、操作簡單、安全可靠的特點[1-2]。常規快開隔膜壓濾機控制系統位于現場控制柜內，可自動或者手動完成操作。快開隔膜壓濾機運行過程中噪聲大、環境惡劣，嚴重影響壓濾機司機職業健康[3]。為改善壓濾機司機工作環境，保護壓濾機司機職業健康，基于King SCADA 組態軟件設計并實現快開隔膜壓濾機集中控制系統。

1 系統組成

快開隔膜壓濾機集中控制系統設計框圖如圖1所示，快開隔膜壓濾機智能控制系統與集中控制系統建立CAN 總線通信連接，將快開隔膜壓濾機運行時的所有數據傳送給集中控制系統[4-5]。快開隔膜壓濾機集中控制系統定義并分配內存空間對接收到的通信幀進行解析并完成與本地變量的映射。利用本地變量，完成快開隔膜壓濾機集中控制系統畫面、動作以及顯示設計過程。快開隔膜壓濾機集中控制系統設計有用戶登錄界面，不同用戶權限不同。輸入正確的用戶名、密碼后進入主畫面。在主畫面可查看對應壓濾機的控制狀態、過程控制狀態、按鈕指示狀態、運輸轉載控制狀態、故障信息等，點擊對應的按鈕后可查詢各壓濾機的歷史故障信息、歷史參數曲線信息、日報表等。

圖1 快開隔膜壓濾機集中控制系統設計框圖

2 系統實現

2.1 通信設計

根據壓濾機煤泥水入料、煤泥水壓濾以及濾餅處理三個步驟，設計快開隔膜壓濾機智能控制系統與集中控制系統間CAN 總線通信協議，詳細如表1 所示。每一條連接ID 可發送的字節數為8，波特率為250 kbit/s，CAN2.0A 標準幀格式。

表1 快開隔膜壓濾機集中控制系統CAN 總線通信協議

CAN 總線通信連接0x181 中第5～6 字節的手動控制標志具體釋義如下頁表2 所示，完成濾板松開、取板、拉板、壓緊、進料、壓榨、吹風、復位等動作，對應bit 位值為1 時，表示該位有效；對應bit 位值為0 時，表示該位無效。過程控制標志與手動控制標志類似，詳細在畫面設計中表述。

表2 手動控制標志釋義

CAN 總線通信連接0x281 中第1～2 字節的控制柜按鈕標志具體釋義如下頁表3 所示，完成對壓濾機遠程狀態的顯示以及程序啟動、程序暫停、手動控制、進料結束、故障復位等控制過程，對應bit 位值為1時，表示該位有效；對應bit 位值為0 時，表示該位無效。

表3 控制柜按鈕標志釋義

2.2 地址映射設計

快開隔膜壓濾機集中控制系統接收到智能控制系統發送的CAN 總線數據后，按照既定的CAN 總線通信協議對數據幀進行解析，并將解析后的數據轉存至在King SCADA 軟件平臺數據詞典中定義的變量。如在數據詞典中定義內存整型變量uFilterPressID，將CAN 總線數據幀 ID 為 0x181 的第 1～2 字節內容映射至King SCADA 軟件平臺本地變量uFilterPressID。對于手動控制標志、過程控制標志、控制柜按鈕標志等可在King SCADA 軟件平臺的數據詞典中定義內存離散型變量，實現bit 位地址映射過程。快開隔膜壓濾機集中控制系統地址映射過程可定義的變量類型還包括內存字符串型、內存實型、內存長整型、IO 離散型、IO 字符串型等，完全滿足設計的CAN 總線通信數據映射要求。

2.3 畫面設計

按照快開隔膜壓濾機集中控制系統設計要求，設計的畫面包括用戶登錄、主畫面、控制畫面、過程控制畫面、按鈕指示畫面、運輸轉載控制畫面、故障報警畫面、歷史故障信息查詢畫面、歷史參數曲線查詢畫面、日報表查詢畫面等。圖2 所示為快開隔膜壓濾機集中控制系統主畫面，可監視并控制1～3 號壓濾機以及1～4 號運輸轉載機，實現壓濾機自動/手動遠程集中控制功能。通過點擊“總流程”按鈕，可查看1～3 號壓濾機運行詳細流程；通過點擊“1 號壓濾機”“2 號壓濾機”“3 號壓濾機”按鈕，可查看各壓濾機的詳細運行狀態、故障信息以及歷史故障信息、歷史參數曲線以及日報表等。

圖2 快開隔膜壓濾機集中控制系統主畫面

3 應用效果分析

為驗證設計并實現的快開隔膜壓濾集中控制系統的正確性和實用性，在西山煤電（集團）有限公司東曲選煤廠進行了為期6 個月的工業試驗，試驗時間為2021 年3—8 月。東曲選煤廠使用的快開隔膜壓濾機的型號為KMZG450/2000-U，主要技術參數如表4 所示。

表4 KMZG450/2000-U 型快開隔膜壓濾機主要技術參數

采用快開隔膜壓濾機集中控制系統后，設備運行穩定、安全、高效、故障發生率小，礦漿處理能力明顯增強，同時滿足原煤處理要求，為該選煤廠智能化建設提供參考。壓濾機操作人員可在遠程操作，基于集中控制平臺完成對壓濾機的操作和控制，避免了壓濾機運行過程中刺耳噪聲的侵害；通過集控控制平臺，可完成壓濾機自動控制過程，縮短了進料、卸料、壓濾時的無效等待時間，當礦漿入料濃度為350 g/L 時可將壓濾周期縮短至25 min 以內，壓榨濾餅含水率減少至18%以內，單臺處理礦漿量為20～25 t/h，壓榨效率提供4 倍以上，年節約人力費用、設備維修費用約115 萬元，經濟效益明顯。

4 結論

1）以CAN 總線通信模式實現快開隔膜壓濾機智能控制系統與集中控制系統之間數據傳送，可以保證數據傳送的實時性和準確性，據此設計了CAN2.0 A標準幀通信協議。

2）以King SCADA 組態軟件平臺為基礎，設計了快開隔膜壓濾機集中控制系統，設計了主畫面、過程控制畫面、運輸轉載控制畫面等，實現了壓濾機全過程的遠程監測和控制。

3）運用 CAN 總線通信、King SCADA 組態軟件平臺對壓濾機進行遠程集中控制，對于改善壓濾機司機工作環境、提高壓濾機運行效率提供了技術思路。