選煤機電設備系統的設計與實現

摘要：選煤生產過程是連續不間斷的作業過程，各種類型的機電設備在選煤生產中處于長期高負荷運轉狀態，其工況狀態的即時監測和報告、定期維護的效果好壞關系到設備是否能夠正常運轉，而實時準確的監控系統能耗是搞好節能管理的基礎，文章闡述了基于選煤機電設備工況檢測、定期維護與節能管理三個方面的智能管理系統設計和具體應用方法。

關鍵詞：選煤機電；設備工況檢測；定期維護；節能管理

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0018-02

選煤工藝流程包含多道復雜的工序，含有多臺連續作業的設備，如跳汰機、浮選機、旋流器等，各臺設備之間也存在一定的聯鎖，對于一條連續生產線來講，流程作業中任何一個單元出現問題都將導致全線停產，生產無法繼續開展。因此，在選煤廠整個生產過程中，需要一套完整的系統對整個選煤廠機電設備進行實時監測。出于這些因素考慮，多數企業會采取相關的人工管理辦法或引進相關自動控制系統來完善這些工作，為了確保設備穩定運行，安裝一套實用性強、管理效能高、兼具智能化和自動化的機電設備工況檢測、定期維護與節能管理系統，是選煤企業提高管理水平，增加作業效率，降低生產成本的最佳方法。

1智能管理系統的設計原理和基礎

本文擬設計一種智能管理系統實現對選煤機電設備進行工況監測、定期維護和節能管理。其設計思路是利用PLC將各類監控設備采集設備運行的相關數據，處理后將數傳至用戶監控系統，用戶通過組態界面監控和管理機電設備，實現智能化和自動化管理。

1.1工況檢測系統

機電設備運行過程中，運行狀態是否正常，多數可以通過運行時的一些具體參數反映出來，如電流、電壓、功率因素、電量消耗、溫度、聲音、震動大小等等，通過記錄和分析這些數據，可對其運行狀態有較好的了解，再結合其運行時間、運行次數和故障信息等，就能夠對機電設備是否需要停機維護檢修有一個準確的判斷。本系統即是通過這些終端的儀表和檢測裝置，或增加一些溫度、壓力、震動檢測儀表，并通過通訊協議讀取這些數據，傳至上位組態，實現實時監控。

1.2設備定期維護提示系統

通過添加計數器、計時器在設備開啟后進行數據記錄，記錄其總運行時間、運行次數，單次運行時間作為進行定期維護的參考，將這些數據也通訊至用戶界面，用戶可根據數據進行相關維護操作，或對這些數據進行處理，如清零、修正等。

1.3節能管理系統

節能管理系統是對各臺設備的耗電量、總耗電量、噸煤耗電量進行實時監控，由各單位電能表數據集中顯示和分析來實現，對某環節出現的超常消耗及時報告。

2所需設備和應用設計

2.1主要設備

本文以電機工況監測的設計和實現為例進行講述，完成該系統所需要的系統硬件主要包含電機綜合保護智能監控器、PLC、以太網模塊、工控機等，還可根據用戶的具體要求和設備的特點增加，如電力檢測儀、紅外測溫儀、熱電偶、液位計、巡檢表、數顯表、光柱數顯表等。

2.2通訊方式

電機綜合保護監控器可采用Modbus通訊協議與PLC進行通訊，而PLC通過以太網模塊使用TCP/IP與上位機進行通訊，而前文所述電力監測儀、巡檢表等也可采用類似方式進行通訊。以監控器作為從站，通過PLC與上位機通訊進行自動監控，同時Modbus通訊協議因其發展為通用工業標準，不同廠商生產的控制設備可相互通信，便于集中控制。

2.3控制系統的實現

為了實現監控過程，首先要為各個監控器和檢測儀表設置從站地址，可在1～247范圍為其分配地址。Mobus分為RTU協議和ASCII協議，這里采用ModBusRTU協議，便于與其他設備進行兼容。初次安裝時，將監控器ID按實際安裝位置進行編號，確定其處于正常的工作位置，隊通信格式進行設定，即對D8120寄存器進行寫操作，修改后確保通斷PLC電源一次。

然后進行既定程序設計，程序地址碼為通訊傳送第一個字節，說明從機接收從主機發來的信息，同理，總機所檢測數據可從各自地址碼向主機進行回送。通訊傳送的第二個字節為功能碼，對相關執行設備進行控制程序，西門子有專門的ModbusRTU指令庫，使用西門子Mldbus主站協議庫，包括MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG指令，前者主要用于初始化主站通信，后者用于啟動從站的請求并處理應答，每一臺電機監控器需要調用一條MBUS_CTRL指令，對應所監控電機設置的地址、寄存器地質以及根據電機監控器的Modbus命令詳解為寄存器中的數據分配PLC中的V存儲區。例如，需要讀取監控器所監控的數據，可按以下程序格式進行編程：[設備地址][命令號][通道號][監控器編號][讀取個數高8位][低8位][CRC低8位][CRC高8位]，其中CRC校驗字節以子程序形式調用。而當用戶發現檢測數據異常時，也可根據用戶需求進行現場查看或對設備進行遠程控制。寫入的程序可按以下格式：[設備地址][命令號][返回的字節個數][數據1][數據2]……[數據n][CRC低8位][CRC高

8位]。

PLC的V存儲區數據通過OPC通訊標準轉移至上位組態，使監控器所采集的數據經PLC傳輸和處理于上位組態進行處理和顯示，這些工控機能夠以形象的畫面顯示電機電流、電壓、溫度、功率因素、有功電度、運行時間、運行次數和故障信息等等。這些信息包含了對工況監測的主要內容，方便操作者的監控和故障查詢，同時對設備的運行時間有一個完整的掌握，便于安排計劃檢修和定時潤滑、維護工作，尤其是一些易損件、耐磨件的更換周期可根據運行記錄和運行時間確定最佳使用期限和最佳更換周期，大大提高設備的作業率和人員的合理安排。同理，對于節能管理改善，可通過有功電度監控設備對實際消耗的電能進行實時測量和統計，再由電能消耗統計管理系統界面來顯示某臺設備的電能數據，用戶可增加相應的功能，如對一定時期內電能消耗總和或一定產量電能消耗的計算等，把這些數據經過PLC進行處理后經管理系統界面顯示出來，可以快速掌握電能消耗的變化情況，掌握機器運行狀態和電耗成本，便于制定合理的節能方案。

3結語

本文簡要介紹了選煤機電設備管理系統的設計和實現方法，有了這套設備后，能夠杜絕很多因監控不到位、準確性不足、人員工作疏忽等問題造成的設備停車、損壞和高能耗問題，對合理規劃設備的維護檢修、潤滑等事宜有指導作用，能夠保障選煤機電的正常、穩定、持續、低能耗運行。

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作者簡介：張彥龍（1984—），內蒙古鄂爾多斯人，供職于中國神華神東煤炭集團洗選中心，研究方向：機電管理。