邢臺(tái)礦選煤廠新老PLC系統(tǒng)的技術(shù)對(duì)比與應(yīng)用

摘要：邢臺(tái)礦選煤廠在2009年后半年進(jìn)行擴(kuò)能改造，新增一套AB公司的PLC系統(tǒng)，解決了新老PLC系統(tǒng)的接口問題以及通訊問題，并對(duì)兩套系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行對(duì)比應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC 通訊 控制原理 Controllogix系統(tǒng) AB

1 概述

隨著采煤機(jī)械化程度的提高、地質(zhì)條件的變化和礦井開采年限的增加，近幾年，邢臺(tái)礦各煤層的開采比例發(fā)生變化、致使原煤灰分升高，可選性變差，原煤質(zhì)量有逐漸惡化的趨勢。同時(shí)，原煤入選比重也有較大的增長，邢臺(tái)礦選煤廠必須進(jìn)行擴(kuò)能技術(shù)改造。

冀中能源邢臺(tái)礦選煤廠在2009年7月開始擴(kuò)建，2010年1月完工投產(chǎn)，改造工程為增建一套入洗能力1.50Mt/a洗選系統(tǒng)及一套外來煤系統(tǒng)，改造后全廠入洗能力達(dá)到3.50Mt/a。

在改造過程中，由于原有一套運(yùn)行完好的Honeywell公司的DCS系統(tǒng)，考慮到AB的控制器可以與其兼容，可以在最短的時(shí)間完成內(nèi)新舊控制系統(tǒng)的切換，使系統(tǒng)的可靠性更高，故采用AB的PLC系統(tǒng)。

2 新老系統(tǒng)的接口問題

在新建主廠房低壓配電室設(shè)置控制主站和控制分站，控制器采用AB的ControlLogix1756-L62處理器，外來煤篩分車間配電室設(shè)置控制分站。

該P(yáng)LC系統(tǒng)由電源模塊、CPU模塊、通訊模塊、輸入模塊和輸出模塊組成。電源模塊直接安裝在Controllogix 機(jī)架的左端。Controllogix 機(jī)架有4、7、10、13或17槽五種類型，本次改造采用了17 槽的機(jī)架。模塊可以插在機(jī)架上任意一個(gè)槽位內(nèi)。Controllogix 輸入輸出模塊都是模塊式安裝的。Controllogix 輸入輸出模塊的最大通道數(shù)是32通道。每個(gè)模塊的可拆卸端子塊的機(jī)械鎖可以防止向模塊施加錯(cuò)誤的電壓。輸入輸出模塊可以進(jìn)行帶電插拔。

所以，將老廠房的Honeywell控制系統(tǒng)，去掉原有控制器和通訊模塊，更換為AB的ControlLogix1756-L62處理器和AB的通訊模塊，原有的I /O模塊不變接著應(yīng)用，采用Controlnet控制網(wǎng)通訊，作為新系統(tǒng)的一個(gè)控制分站。

3 通訊模塊

系統(tǒng)內(nèi)的主站和分站通過現(xiàn)場總線Controlnet相連，控制系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。通過運(yùn)行AB公司的組態(tài)軟件RSVIEW實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控。

本次改造方式是目前PLC控制系統(tǒng)主導(dǎo)組網(wǎng)形式，控制系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰。管理層為工業(yè)以太網(wǎng)、控制層為現(xiàn)場總線、設(shè)備層為控制I/O模塊。控制系統(tǒng)通過防火墻很容易地接入企業(yè)信息管理系統(tǒng)。

以太網(wǎng)Ethernet/IP采用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet TCP/IP，包括協(xié)議、芯片和介質(zhì)，并在頂層植入了基于NetLinx架構(gòu)的IP，即工業(yè)協(xié)議（Industrial Protocol）。1756-ENBT模塊作為Controllogix控制器通過Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備通信的接口，該模塊支持I/O控制，與人機(jī)界面（HMI）通訊，組態(tài)和編程，例如上載和下載，為1756I/O模塊提供適配器功能，可作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)布診斷和狀態(tài)信息。

控制網(wǎng)（ControlNet）是一種具有高速，高度確定性和可重復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)，它處于體系結(jié)構(gòu)的中間層次，它對(duì)于同一鏈路上的I/O，實(shí)時(shí)互鎖，對(duì)等通信報(bào)文傳送和編程操作，均具有相同的帶寬。控制網(wǎng)具有高吞吐量，資源共享，組態(tài)和編程簡單，傳輸介質(zhì)為同軸電纜或光纖，支持冗余介質(zhì)，體系結(jié)構(gòu)靈活和安裝費(fèi)用低等特點(diǎn)。

通過本次技術(shù)改造對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一次全面完善和整合，使控制系統(tǒng)的軟硬件均升級(jí)成目前的最新產(chǎn)品，為今后的發(fā)展提供更大的空間。本次改造在集控室新增設(shè)置工控機(jī)2臺(tái)，配液晶顯示器。

4 新老系統(tǒng)參控設(shè)備控制

新系統(tǒng)在完成后，新老系統(tǒng)既能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，又可以單獨(dú)運(yùn)行。兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)入洗原煤量可達(dá)700多噸以上，月洗精煤量平均達(dá)18萬噸左右。全系統(tǒng)所有設(shè)備（包括空壓機(jī)、濃縮機(jī)、加壓泵、浮選機(jī)、快開隔膜壓濾機(jī)、離心機(jī)、磁選機(jī)、各類運(yùn)輸、篩分、破碎、攪拌、監(jiān)測等設(shè)備）的集中控制包括系統(tǒng)設(shè)備的集中聯(lián)鎖起停車、遠(yuǎn)方單起單停和就地起停三種方式。啟車過程、運(yùn)行過程和停車過程原則上設(shè)備間按逆煤流閉鎖，當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，打到解鎖狀態(tài)，可以單停單啟，不影響其他設(shè)備集控狀態(tài)。

在兩個(gè)系統(tǒng)中，參控設(shè)備大部分都是一樣的，但是由于老系統(tǒng)用的是原有的控制方式，新系統(tǒng)的控制原理方式是由大地設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)，故存在一些異同點(diǎn)。以老系統(tǒng)的501皮帶和新系統(tǒng)的2206皮帶為例，相同設(shè)備控制異同點(diǎn)如下圖1、圖2所示：

以老系統(tǒng)該501皮帶為例，在集控系統(tǒng)中，有5個(gè)數(shù)字量輸入進(jìn)PLC，1個(gè)數(shù)字量輸出從PLC。501QA、501TA、501JQ信號(hào)是從現(xiàn)場取的，501CJ、501RJ信號(hào)是從配電柜取的。當(dāng)有輸出時(shí)，J109中間繼電器得電，它的常開觸點(diǎn)閉合，從而501CJ KM接觸器線圈得電，該線圈主回路中的常開觸點(diǎn)閉合，501皮帶電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

以新系統(tǒng)該2206皮帶為例，在集控系統(tǒng)中，有5個(gè)數(shù)字量輸入進(jìn)PLC，1個(gè)數(shù)字量輸出從PLC。電源和2206KM信號(hào)是從配電柜取的，2206SF、2206SS信號(hào)是從現(xiàn)場取的，故障信號(hào)是從PLC控制柜接線端子取的。當(dāng)有輸出時(shí)，2206K1中間繼電器得電，它的常開觸點(diǎn)閉合，從而2206KM接觸器線圈得電，該線圈主回路中的常開觸點(diǎn)閉合，2206皮帶電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)束語

新系統(tǒng)建成后，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，新老系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)既可以單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，又可以是主站與分站的關(guān)系。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用集中控制起、停車，減少設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，從整體上節(jié)約能源。

所有生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備，其運(yùn)行數(shù)據(jù)如過載、短路、漏電、斷路器等都和PLC系統(tǒng)通訊，可以實(shí)現(xiàn)在線檢測功能。系統(tǒng)可以準(zhǔn)確診斷故障地點(diǎn)，故障種類，故障發(fā)生時(shí)間，了解故障排除情況。事故信息更為全面，幫助維護(hù)、維修人員縮短了事故檢修時(shí)間。

通過對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，自動(dòng)形成各主要參數(shù)的變化趨勢和歷史曲線；與控制指標(biāo)所做出的報(bào)警線相比較，如遇“超限”則實(shí)時(shí)報(bào)警，使調(diào)度員的操作更為簡便，及時(shí)調(diào)控有關(guān)參數(shù)。

所有設(shè)備都采用集控方式啟車，大大縮短了開車時(shí)間，保證了洗精煤時(shí)間，通過對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)控，使兩個(gè)系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都處于最佳狀態(tài)，同時(shí)保證了洗精煤的質(zhì)量和產(chǎn)量，為邢臺(tái)礦洗煤廠創(chuàng)造了很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢曉龍.ControlLogix系統(tǒng)電力行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用培訓(xùn)教程.東北大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，2008.2.

[2]中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)組織.選煤實(shí)用技術(shù)手冊(cè).中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.1.

[3]王峰，周麗萍.西門子冗余PLC系統(tǒng)在高爐中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2011（23）.

作者簡介：

左文鳳（1985-），女，河北邢臺(tái)人，畢業(yè)于河北工程大學(xué)，邢臺(tái)礦選煤廠電氣助理工程師。