選煤廠集中控制系統的優化設計探討

李曉磊

摘 要：隨著經濟社會的不斷高速發展，人們對能源的需求也是與日俱增。煤炭已然是各個國家，尤其是在我們的主要能源來源之一，是保持國家經濟和社會文明保持健康發展所必需的資源基礎。選煤是煤炭生產活動中最重要的關鍵環節之一。本文結合了可編程序控制器技術的發展和應用對選煤廠集中控制系統的優化設計進行了深入的探討。

關鍵詞：選煤廠；PLC；集中控制系統；設計

近些年以來，隨著人們環保意識的不斷增強和市場對煤炭資源的需求所發生的變化，促使我國的選煤產業和所采用的選煤技術得到了快速的發展和技術革新。選煤作為生產煤炭活動中最重要的關鍵環節之一，其是通過利用化學、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，是我國生產潔凈煤炭產品技術中的源頭性技術。對煤炭進行洗選加工可以保證能夠從源頭上提高商品煤的生產質量，提高煤炭的利用效率，節約運輸成本，是提高煤炭企業的經濟利益和市場競爭力的最有效和最可靠的生產方法。

當前，所有的新型的現代化的選煤廠都是通過產品的高質量、運營的低成本和最高的全員工作效率來提高自身的競爭力，以期望能在市場占有一席之地。這些目標的實現就要求各個新建的選煤廠或是老廠在改造升級的過程中在生產設計上必須立足于提高所有環節中設備的自動化水平，進一步提高各個控制系統在運行過程中的靈活性、可靠性和對市場需求進行調整的適應性。我國的選煤行業在經過多年的不斷努力之后，已在生產設備的電氣自動化等技術方面取得了不小的進步，使得多年來在選煤廠中大面積應用的傳統的落后集中控制系統的局面有了明顯的改變。隨著科學技術和控制方式的發展，現代化的選煤廠所采用的集中控制系統應是集成了生產過程的集中控制系統、對生產過程各個運行參數進行實時檢測、分析和管理的系統、生產中各個局部環節的自動化控制系統和生產工藝流程的數字化仿真模擬以及集智能學習控制系統為一身的高度集中的自動化系統。

可編程序控制器以其優異的性能和諸多的優點而被廣泛應用于當前各類型選煤廠的集中控制系統。可編程序控制器（簡稱為PLC）是將繼電器的邏輯控制和計算機技術相融合而催生的先進控制技術。可編程序控制器在近些年來得到迅速的發展，已成為了新一代的工業控制器的核心。在選煤廠采用以PLC為核心的集中控制系統以對全廠的各個生產設備進行集中控制是當前新型選煤廠或老廠進行技術改造的實現全局自動控制的技術基礎，所以，對新型選煤廠的集中控制系統進行研究，以使其控制系統實現適用性強、技術先進、操作簡單、可靠性高、安全性高和管理方便等特點， 也日益成為人們研究的一個重點領域。

1 集中控制系統的構成及基本形式

目前，我國新建的選煤廠或是老廠在改造升級中大部分都采用了先進的集中控制系統。集中控制系統的配置標準根據不同的建廠時間和生產規模也是各不相同的。通常情況下，集中控制系統的構成主要可被分為兩個層面：第一層為PLC控制層，它包括遠程站（或是分布站）、PLC本地站和現場信息的檢測控制裝置，其主要功能是對各種設備的運行狀態進行檢測和控制。上個世紀80年代末其所建設的選煤廠的集控系統就主要采用了集中式的PLC控制，雖然在控制性能上和傳統的繼電器控制系統相比在功能的多樣性和可靠性上已有了明顯的提高，但其在結構布局上去還是比較落后，仍存在著信號傳送距離遠、控制線路長而需要大量的電纜線等問題。自從90年代以后，具有遠程控制功能或是分布控制功能的PLC產品已在選煤廠的集中控制在系統設計中得到廣泛的采用。

當采用了集中式的PLC控制方式后，PLC的遠程站或分布站都設計在了設備較為集中的配電室中，這樣不僅可以節省了大量的傳輸電纜，而且使系統的整體可靠性得到了進一步的提高。集中控制系統的第二個層面就是工控機監控層。工控機監控層主要包括的設備有大屏幕監視器、工控機和相應的操作軟件。它的主要功能是將PLC系統收集到的現場各個設備的工作信息以有利于人們進行監視和分析的方式給顯示出來，并能夠將調度人員所發出的操作命令準確無誤的傳遞給PLC去進行執行。工控機監控層能對生產設備在生產過程中出現的故障信息進行初步的原因分析，并生成故障報表進行打印。一些配置較高的集控系統的工控機監控層還能夠具有對各類生產信息進行自動管理的功能，其可以按照用戶的要求對各類型的數據進行采集、處理并且自動進行分類并存儲，能夠對各種生產狀態報表進行自動定時打印或者是隨機打印。

2 集中控制系統設計的主要內容

2.1 生產管理級網絡的設計

生產管理級網絡在設計的時候要根據該選煤廠的自身特點，采用現已較為成熟和快速的以太網。

在選煤廠在調度室或是集中控制室設置相應的網絡服務器，網絡終端可設置在廠長室、總經濟師室、總工程師室、財務科、生產科、運銷科、技術科、設備庫、裝車站、化驗室及各個主要的生產車間內，配備相應的各類型網絡支持軟件和各類型相關的管理和應用軟件，以實現對選煤廠各個環節的質量管理、生產管理、運銷管理、技術管理、維修計劃管理、經營管理、設備管理和各種生產數據的監視和共享。同時，選煤廠還應配備相關的專家系統以對全廠的生產數據進行智能的綜合分析，以做出最優和最佳的產品方案、工藝流程和市場預測。另外還應配備相應的辦公自動化類軟件以實現對網絡數據的快速綜合和查詢。

2.2 生產監控管理系統的設計

生產監控管理系統是指在生產控制級的網絡上位位置設置數據采集器、大屏幕顯示器和工業型計算機等設備。對生產過程中的各個主要運行參數配置相應的在線實時檢測設備，以實現對各類運行數據的實時觀察和記錄。生產監控管理系統應配備當前相應的較為成熟的對生產過程進行監控的軟件平臺，并對采集到的所有的數據進行分析，并能夠指導控制級實時準確的完成對各環節生產工藝參數的調整。同時，在調度室或集控室能夠動態的顯示出系統各部分的運行狀態，形成不同運行參數的實時變化趨勢以及歷史數據曲線，對各種運行參數進行預處理并能夠傳送給生產管理系統網。

2.3 控制與自動化系統的設計

隨著PLC技術的不斷發展和性能不斷提升，其適用的范圍也越來越廣。考慮到PLC控制優異的可靠性、適用性和操作簡單等因素，控制與自動化系統應采用以PLC為核心而組成的控制系統。由于PLC控制技術的發展更加趨于網絡化和模塊化，故控制與自動化系統在系統的設計結構上應采用本地和遠程相結合的分散式控制模式和能夠進行集中式管理的分布式控制系統。控制與自動化系統除了能夠可靠的完成傳統控制系統所能完成的所有控制功能以外，在其設計過程中還要重點注意設置設備的安全保護和提高控制系統運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化系統，實現對生產過程的自動化和智能化控制。

3 結束語

充分利用當前所掌握的先進選煤技術，進一步提高各種原煤入洗的比例等早已成為我國各個選煤廠進行工業生產結構的優化調整和技術升級的技術要求，也是提高我國選煤企業的社會效益和經濟效益，保持我國的煤炭工業實現可持續發展的必由之路，是進一步最大化的利用資源以實現有限的能源節約和保護環境的關鍵舉措。可編程序控制器吸收了計算機技術和微電子技術發展的最新研究成果，具有工作可靠性高、控制程序編寫簡單、靈活性好、對生產環境的適應能力強和相應的硬件設備齊全等優點而被廣泛應用于選煤廠的生產過程的控制。

參考文獻

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