選煤廠集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

李曉磊

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷高速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也是與日俱增。煤炭已然是各個(gè)國(guó)家，尤其是在我們的主要能源來源之一，是保持國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文明保持健康發(fā)展所必需的資源基礎(chǔ)。選煤是煤炭生產(chǎn)活動(dòng)中最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文結(jié)合了可編程序控制器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)選煤廠集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的探討。

關(guān)鍵詞：選煤廠；PLC；集中控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

近些年以來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)和市場(chǎng)對(duì)煤炭資源的需求所發(fā)生的變化，促使我國(guó)的選煤產(chǎn)業(yè)和所采用的選煤技術(shù)得到了快速的發(fā)展和技術(shù)革新。選煤作為生產(chǎn)煤炭活動(dòng)中最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其是通過利用化學(xué)、微生物和物理等不同的方法使原煤中所含有的矸石、硫分和灰分等雜物的含有量降低，是我國(guó)生產(chǎn)潔凈煤炭產(chǎn)品技術(shù)中的源頭性技術(shù)。對(duì)煤炭進(jìn)行洗選加工可以保證能夠從源頭上提高商品煤的生產(chǎn)質(zhì)量，提高煤炭的利用效率，節(jié)約運(yùn)輸成本，是提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的最有效和最可靠的生產(chǎn)方法。

當(dāng)前，所有的新型的現(xiàn)代化的選煤廠都是通過產(chǎn)品的高質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)的低成本和最高的全員工作效率來提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，以期望能在市場(chǎng)占有一席之地。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就要求各個(gè)新建的選煤廠或是老廠在改造升級(jí)的過程中在生產(chǎn)設(shè)計(jì)上必須立足于提高所有環(huán)節(jié)中設(shè)備的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步提高各個(gè)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的靈活性、可靠性和對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)整的適應(yīng)性。我國(guó)的選煤行業(yè)在經(jīng)過多年的不斷努力之后，已在生產(chǎn)設(shè)備的電氣自動(dòng)化等技術(shù)方面取得了不小的進(jìn)步，使得多年來在選煤廠中大面積應(yīng)用的傳統(tǒng)的落后集中控制系統(tǒng)的局面有了明顯的改變。隨著科學(xué)技術(shù)和控制方式的發(fā)展，現(xiàn)代化的選煤廠所采用的集中控制系統(tǒng)應(yīng)是集成了生產(chǎn)過程的集中控制系統(tǒng)、對(duì)生產(chǎn)過程各個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析和管理的系統(tǒng)、生產(chǎn)中各個(gè)局部環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝流程的數(shù)字化仿真模擬以及集智能學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)為一身的高度集中的自動(dòng)化系統(tǒng)。

可編程序控制器以其優(yōu)異的性能和諸多的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前各類型選煤廠的集中控制系統(tǒng)。可編程序控制器（簡(jiǎn)稱為PLC）是將繼電器的邏輯控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合而催生的先進(jìn)控制技術(shù)。可編程序控制器在近些年來得到迅速的發(fā)展，已成為了新一代的工業(yè)控制器的核心。在選煤廠采用以PLC為核心的集中控制系統(tǒng)以對(duì)全廠的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行集中控制是當(dāng)前新型選煤廠或老廠進(jìn)行技術(shù)改造的實(shí)現(xiàn)全局自動(dòng)控制的技術(shù)基礎(chǔ)，所以，對(duì)新型選煤廠的集中控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以使其控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)適用性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、可靠性高、安全性高和管理方便等特點(diǎn)， 也日益成為人們研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

1 集中控制系統(tǒng)的構(gòu)成及基本形式

目前，我國(guó)新建的選煤廠或是老廠在改造升級(jí)中大部分都采用了先進(jìn)的集中控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)的配置標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的建廠時(shí)間和生產(chǎn)規(guī)模也是各不相同的。通常情況下，集中控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要可被分為兩個(gè)層面：第一層為PLC控制層，它包括遠(yuǎn)程站（或是分布站）、PLC本地站和現(xiàn)場(chǎng)信息的檢測(cè)控制裝置，其主要功能是對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和控制。上個(gè)世紀(jì)80年代末其所建設(shè)的選煤廠的集控系統(tǒng)就主要采用了集中式的PLC控制，雖然在控制性能上和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比在功能的多樣性和可靠性上已有了明顯的提高，但其在結(jié)構(gòu)布局上去還是比較落后，仍存在著信號(hào)傳送距離遠(yuǎn)、控制線路長(zhǎng)而需要大量的電纜線等問題。自從90年代以后，具有遠(yuǎn)程控制功能或是分布控制功能的PLC產(chǎn)品已在選煤廠的集中控制在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到廣泛的采用。

當(dāng)采用了集中式的PLC控制方式后，PLC的遠(yuǎn)程站或分布站都設(shè)計(jì)在了設(shè)備較為集中的配電室中，這樣不僅可以節(jié)省了大量的傳輸電纜，而且使系統(tǒng)的整體可靠性得到了進(jìn)一步的提高。集中控制系統(tǒng)的第二個(gè)層面就是工控機(jī)監(jiān)控層。工控機(jī)監(jiān)控層主要包括的設(shè)備有大屏幕監(jiān)視器、工控機(jī)和相應(yīng)的操作軟件。它的主要功能是將PLC系統(tǒng)收集到的現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的工作信息以有利于人們進(jìn)行監(jiān)視和分析的方式給顯示出來，并能夠?qū)⒄{(diào)度人員所發(fā)出的操作命令準(zhǔn)確無誤的傳遞給PLC去進(jìn)行執(zhí)行。工控機(jī)監(jiān)控層能對(duì)生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障信息進(jìn)行初步的原因分析，并生成故障報(bào)表進(jìn)行打印。一些配置較高的集控系統(tǒng)的工控機(jī)監(jiān)控層還能夠具有對(duì)各類生產(chǎn)信息進(jìn)行自動(dòng)管理的功能，其可以按照用戶的要求對(duì)各類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理并且自動(dòng)進(jìn)行分類并存儲(chǔ)，能夠?qū)Ω鞣N生產(chǎn)狀態(tài)報(bào)表進(jìn)行自動(dòng)定時(shí)打印或者是隨機(jī)打印。

2 集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2.1 生產(chǎn)管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

生產(chǎn)管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)的時(shí)候要根據(jù)該選煤廠的自身特點(diǎn)，采用現(xiàn)已較為成熟和快速的以太網(wǎng)。

在選煤廠在調(diào)度室或是集中控制室設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)終端可設(shè)置在廠長(zhǎng)室、總經(jīng)濟(jì)師室、總工程師室、財(cái)務(wù)科、生產(chǎn)科、運(yùn)銷科、技術(shù)科、設(shè)備庫(kù)、裝車站、化驗(yàn)室及各個(gè)主要的生產(chǎn)車間內(nèi)，配備相應(yīng)的各類型網(wǎng)絡(luò)支持軟件和各類型相關(guān)的管理和應(yīng)用軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)選煤廠各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、運(yùn)銷管理、技術(shù)管理、維修計(jì)劃管理、經(jīng)營(yíng)管理、設(shè)備管理和各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)視和共享。同時(shí)，選煤廠還應(yīng)配備相關(guān)的專家系統(tǒng)以對(duì)全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能的綜合分析，以做出最優(yōu)和最佳的產(chǎn)品方案、工藝流程和市場(chǎng)預(yù)測(cè)。另外還應(yīng)配備相應(yīng)的辦公自動(dòng)化類軟件以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的快速綜合和查詢。

2.2 生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)是指在生產(chǎn)控制級(jí)的網(wǎng)絡(luò)上位位置設(shè)置數(shù)據(jù)采集器、大屏幕顯示器和工業(yè)型計(jì)算機(jī)等設(shè)備。對(duì)生產(chǎn)過程中的各個(gè)主要運(yùn)行參數(shù)配置相應(yīng)的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀察和記錄。生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)配備當(dāng)前相應(yīng)的較為成熟的對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控的軟件平臺(tái)，并對(duì)采集到的所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并能夠指導(dǎo)控制級(jí)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的完成對(duì)各環(huán)節(jié)生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整。同時(shí)，在調(diào)度室或集控室能夠動(dòng)態(tài)的顯示出系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)，形成不同運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)以及歷史數(shù)據(jù)曲線，對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理并能夠傳送給生產(chǎn)管理系統(tǒng)網(wǎng)。

2.3 控制與自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和性能不斷提升，其適用的范圍也越來越廣。考慮到PLC控制優(yōu)異的可靠性、適用性和操作簡(jiǎn)單等因素，控制與自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)采用以PLC為核心而組成的控制系統(tǒng)。由于PLC控制技術(shù)的發(fā)展更加趨于網(wǎng)絡(luò)化和模塊化，故控制與自動(dòng)化系統(tǒng)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用本地和遠(yuǎn)程相結(jié)合的分散式控制模式和能夠進(jìn)行集中式管理的分布式控制系統(tǒng)。控制與自動(dòng)化系統(tǒng)除了能夠可靠的完成傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所能完成的所有控制功能以外，在其設(shè)計(jì)過程中還要重點(diǎn)注意設(shè)置設(shè)備的安全保護(hù)和提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性等方面的問題，以使選煤廠真正具有可靠性和靈活性都比較高的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化控制。

3 結(jié)束語

充分利用當(dāng)前所掌握的先進(jìn)選煤技術(shù)，進(jìn)一步提高各種原煤入洗的比例等早已成為我國(guó)各個(gè)選煤廠進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)升級(jí)的技術(shù)要求，也是提高我國(guó)選煤企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，保持我國(guó)的煤炭工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，是進(jìn)一步最大化的利用資源以實(shí)現(xiàn)有限的能源節(jié)約和保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵舉措。可編程序控制器吸收了計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展的最新研究成果，具有工作可靠性高、控制程序編寫簡(jiǎn)單、靈活性好、對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)和相應(yīng)的硬件設(shè)備齊全等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于選煤廠的生產(chǎn)過程的控制。

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