和利時(shí)PLC在錢家營(yíng)礦選煤廠技術(shù)改造工程中的應(yīng)用

摘要：在錢家營(yíng)礦選煤廠技術(shù)改造工程中，以和利時(shí)自動(dòng)化設(shè)備及軟件為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出符合該廠要求的集中控制系統(tǒng)，提高了勞動(dòng)效率。

關(guān)鍵詞：PLC、LK、LM、選煤廠

1.引言

選煤廠工藝環(huán)節(jié)多，程序較為復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的人工就地操作，不僅崗位人員多，而且很多設(shè)備很難達(dá)到合理運(yùn)轉(zhuǎn)和安全運(yùn)行，隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，自動(dòng)化水平不斷提高，可編程邏輯控制器（PLC）在選煤行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，PLC技術(shù)的投入使用，既減少了企業(yè)的人力成本，又提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在錢家營(yíng)選煤廠的技術(shù)改造中，以和利時(shí)自動(dòng)化設(shè)備及軟件為基礎(chǔ)，分析錢家營(yíng)礦選煤廠工藝特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)了適合該廠的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的采集處理，設(shè)備解閉鎖控制，啟停控制等功能，并組態(tài)上位機(jī)監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況及參數(shù)信息，便于操作員管理。

2.選煤廠技改部分工藝概況及控制要求

工藝概況：

本次浮選技術(shù)改造在原干燥車間（六車間）進(jìn)行，干燥車間位于主洗車間（三車間）東側(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)主要干燥分選出的精煤，后因技術(shù)改造設(shè)備性能提高等因素產(chǎn)品無(wú)需再進(jìn)行干燥，干燥車間現(xiàn)已閑置十余年，目前車間內(nèi)主要設(shè)備已基本拆除，只有部分配電設(shè)施仍在使用。

在原干燥車間內(nèi)改造，一方面是不會(huì)影響選煤廠現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)，能保證改造期間選煤廠正常生產(chǎn)，一方面是充分利用現(xiàn)有廠房主體結(jié)構(gòu)，不需再新建廠房，從而降低改造投資。

工藝流程：入浮煤泥0.5-0mm混合浮選，浮選精礦進(jìn)行二次精選，二次浮選精礦中的-0.125mm粒級(jí)進(jìn)行三次浮選。即：入浮煤泥首先采用二次精選工藝進(jìn)行浮選（也可以一次浮選）；浮選精礦入沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)脫水；離心液再次入浮選機(jī)浮選；離心液再浮選出的精礦入快速隔膜壓濾機(jī)脫水，重介旋流系統(tǒng)經(jīng)濃縮后的精煤磁選尾礦摻入沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)入料。

控制要求：

A、 該集控系統(tǒng)有全自動(dòng)工作方式、集中手動(dòng)工作方式、機(jī)旁手動(dòng)操作方式等3種方式，

B、 集控程序設(shè)計(jì)按逆煤流起車和順煤流停車的原則。

C、 程序具備跳轉(zhuǎn)功能，即除本臺(tái)設(shè)備故障可立即停車外，其他設(shè)備故障引起設(shè)備間閉鎖停車時(shí)，則上述設(shè)備不立即停車，而按一定的延時(shí)停車。

3.設(shè)備選型

根據(jù)設(shè)計(jì)原則要求，考慮設(shè)備的兼容性和可擴(kuò)展性要求，主機(jī)選用和利時(shí)LK系列PLC系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)分站選用和利時(shí)LM系列PLC系統(tǒng)，主機(jī)和分站通過(guò)PROFIBUS-DP通訊。選用和利時(shí)組態(tài)軟件HollyView6.53作為本系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件。

LK系列PLC是和利時(shí)推出的適用于中、高性能控制領(lǐng)域的產(chǎn)品，它采用了高性能模擬量處理技術(shù)，小型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)放的工作標(biāo)準(zhǔn)，通用的系統(tǒng)平臺(tái)；而LM系列PLC是和利時(shí)開(kāi)發(fā)的新一代高性能小型一體化產(chǎn)品，它由自成系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成，最多可擴(kuò)展7個(gè)模塊，指令運(yùn)算時(shí)間達(dá)到0.37us。組態(tài)軟件HollyView6.53是和利時(shí)推出的面向高端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為目標(biāo)，可以為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效的獲取信息，及時(shí)的做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的成果。

4.控制系統(tǒng)方案

4.1.系統(tǒng)總體方案

根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在配電室設(shè)置4個(gè)主站，1#負(fù)責(zé)采集自帶控制箱設(shè)備的參數(shù)、全部高壓電機(jī)的溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)以及桶的液位檢測(cè)數(shù)據(jù)；2#和3#負(fù)責(zé)采集低壓配電柜內(nèi)設(shè)備參數(shù)；4#負(fù)責(zé)采集高壓配電柜內(nèi)設(shè)備參數(shù)。2#、3#、4#主站標(biāo)準(zhǔn)配置為一塊LK231通信模塊、一塊LK207CPU模塊、其余背板插槽為占空模塊。

在每一面配電柜內(nèi)設(shè)置I/O分站，每個(gè)分站配置一塊和利時(shí)LM3109 CPU模塊、一塊LM3401通訊模塊、一塊KLL-1漏電保護(hù)模塊、四塊LM3317電量采集模塊（采集電壓電流）。配電柜設(shè)置觸摸屏，可以隨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控本站數(shù)據(jù)。

主站和分站之間通過(guò)PROFIBUS-DP總線通訊，本工程最多連接22個(gè)遠(yuǎn)程I/O分站。四個(gè)主站通過(guò)以太網(wǎng)連接至工業(yè)交換機(jī)和上位機(jī)通訊，并把相關(guān)的設(shè)備信息傳送至上位機(jī)進(jìn)線監(jiān)控，同時(shí)也把相應(yīng)的控制指令發(fā)送到遠(yuǎn)程I/O分站或者1#主站進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備的控制。控制框圖見(jiàn)下

4.2.設(shè)備控制方案

每臺(tái)設(shè)備都有如下三種控制方式

全自動(dòng)工作方式：操作員通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行流程設(shè)定和啟停等操作，并通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。以完成系統(tǒng)設(shè)備的控制與管理；

集中手動(dòng)工作方式：操作員通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行帶聯(lián)鎖的單臺(tái)設(shè)備啟停等操作，并通過(guò)控制本系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，以完成系統(tǒng)設(shè)備的控制與管理；

機(jī)旁手動(dòng)操作方式：現(xiàn)場(chǎng)操作人員通過(guò)每臺(tái)設(shè)備機(jī)旁操作箱內(nèi)啟停按鈕不通過(guò)PLC操作單臺(tái)設(shè)備。該操作方式用于設(shè)備的調(diào)試、維修及自動(dòng)控制系統(tǒng)故障時(shí)的應(yīng)急操作。

在集中控制方式時(shí)，設(shè)備按逆煤流方向成組或逐臺(tái)順序起車，按順煤流方向成組或逐臺(tái)按時(shí)序停車。在啟動(dòng)或正常運(yùn)行中，各設(shè)備間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，凡因存料可能造成設(shè)備故障的設(shè)備，具有跳轉(zhuǎn)功能。在非常情況下，控制室、現(xiàn)場(chǎng)都能停車。在集中控制方式時(shí)參加集控的各設(shè)備不能就地開(kāi)車。集中控制時(shí)，起車前，有控制室向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送起車預(yù)告信號(hào)，經(jīng)延時(shí)，系統(tǒng)中的各設(shè)備按閉鎖關(guān)系和時(shí)序的要求自動(dòng)起車，在向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送預(yù)告信號(hào)和系統(tǒng)起車過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)和控制室均能撤銷預(yù)告信號(hào)，終止起車過(guò)程，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，一般事故只做報(bào)警，對(duì)影響設(shè)備運(yùn)行和人身安全的事故同時(shí)作用于停車。檢測(cè)系統(tǒng)中的液位、溫度、電流等送入PLC中。所有參控設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)允許情況下均可在集控室遠(yuǎn)方單臺(tái)起停。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)控制箱，控制箱面板上設(shè)起、停按鈕，就地狀態(tài)下可操作按鈕起、停設(shè)備；集中運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)起車按鈕無(wú)效，停車按鈕有作用，現(xiàn)場(chǎng)司機(jī)可根據(jù)情況操作停車按鈕停車，且生產(chǎn)時(shí)該臺(tái)設(shè)備來(lái)煤方向各設(shè)備均聯(lián)鎖停車。以上這些控制功能都是通過(guò)PLC及其內(nèi)的程序邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

單臺(tái)電機(jī)控制原理圖如下圖

5.結(jié)論

利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，提高選煤廠的自動(dòng)化水平，是綜合利用資源、節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的有效途徑，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理的自動(dòng)化，它提高了生產(chǎn)管理水平，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工人的工作環(huán)境，提高了勞動(dòng)效率。

參考資料

[1]北京和利時(shí)集團(tuán).LK系列可編程控制器選型樣本

[2]北京和利時(shí)集團(tuán).LM系列可編程控制器選型樣本

[3]王衛(wèi)兵編著.PLC系統(tǒng)通信、擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2005

作者簡(jiǎn)介：

張峰（1982-），男，工程師，本科，主要研究方向：礦井及選煤廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成