集中控制系統(tǒng)在小莊選煤廠的應用

王亞鵬

摘 要：介紹選煤廠集中控制系統(tǒng)的組成、技術功能與特點，結(jié)合陜西彬長集團小莊礦選煤廠的應用實踐，闡述選煤廠集中控制系統(tǒng)的應用效果。

關鍵詞：選煤廠；集中控制系統(tǒng)；網(wǎng)絡；瓦斯；總線型輸入模塊

1 概述

小莊礦選煤廠隸屬陜西彬長礦業(yè)集團有限公司，位于小莊礦井工業(yè)廣場；小莊礦井位于陜西省咸陽市彬縣東北向約18 km，距咸陽市約148 km，年入選原煤600萬噸，是國家規(guī)劃的重點建設項目。選煤廠的工藝流程為：80～13 mm塊煤采用重介淺槽分選機分選，13～1.50 mm末煤脫泥后采用有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，1.50～0.15 mm粗煤泥采用螺旋分選機分選，0.15～0 mm細煤泥采用壓濾機壓濾回收。小莊選煤廠是國內(nèi)洗選工藝較為齊全的典型選煤廠之一。

2 控制系統(tǒng)組成

小莊選煤廠集中控制系統(tǒng)包括三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即控制層、操作層和信息管理層。控制層由控制主站和五個遠程分站組成，每個遠程分站通過PLC可編程控制器對生產(chǎn)設備及工藝參數(shù)進行檢測、控制及管理；控制層信息通過以太網(wǎng)傳至調(diào)度室操作層電腦以指導生產(chǎn)；信息管理層將全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集歸類分析，包括流程監(jiān)測、煤質(zhì)管理、設備管理等模塊，實現(xiàn)全廠無紙化網(wǎng)絡辦公。

小莊選煤廠集中控制系統(tǒng)控制層由現(xiàn)場PLC控制器、遠程I/O分站、現(xiàn)場操作箱組成。PLC控制器采用AB系列PLC，ControlLogix5550的控制主站和分站，其中主站使用AB ContolLogix系列PLC雙機冗余配置，CPU為1756-L73，保證了整個系統(tǒng)性價比高，運行穩(wěn)定可靠。控制系統(tǒng)的主站和分站以及分站和分站之間通過現(xiàn)場總線ControlNet相連，采用光纖作為通信介質(zhì)，確保了通信穩(wěn)定安全及可靠。

操作層主要由工業(yè)以太網(wǎng)交換機、集控平臺開發(fā)維護工作站、組態(tài)監(jiān)控操作工作站、打印機、視頻服務器、視頻控制器、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、DLP大屏幕顯示系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)等構(gòu)成。集控平臺開發(fā)維護工作站用來完成組態(tài)工作并具有完全的操作員站功能；組態(tài)監(jiān)控操作工作站主要用于操作，通過運行組態(tài)軟件構(gòu)成系統(tǒng)監(jiān)控軟件平臺，實現(xiàn)全廠的系統(tǒng)監(jiān)控及生產(chǎn)的統(tǒng)一集中管理。

信息管理層，主要由工業(yè)交換機、全廠管理信息/WEB數(shù)據(jù)庫服務器、防火墻、路由器、選煤廠各信息終端、多功能網(wǎng)絡激光一體機等組成；在信息管理層共設約15臺PC信息終端，各PC信息終端可以根據(jù)權限限制在統(tǒng)一的界面下查看全廠的不同信息，并將本部門的信息向信息管理層公布，實現(xiàn)全廠的辦公自動化。

3 集中控制系統(tǒng)功能特點

3.1 集中控制系統(tǒng)功能

（1）通過對采集的水位、料位數(shù)據(jù)進行處理，形成棒狀圖和歷史趨勢圖。指導工藝系統(tǒng)設備的開停、及時調(diào)整生產(chǎn)流程。設置雷達式料位計檢測煤倉料位；設置超聲波料位計和壓力傳感器用于檢測水池和桶的水位，并和變頻器實現(xiàn)互鎖，保證變頻隨料位的變化，自動調(diào)節(jié)變頻參數(shù)。

（2）通過對各種煤量、電量、水量、壓力等主要工藝參數(shù)的檢測處理，形成歷史曲線并配以報警系統(tǒng)，指導生產(chǎn)，可以降低消耗，提高生產(chǎn)效率。

（3）小莊選煤廠集中控制系統(tǒng)將瓦斯檢測系統(tǒng)作為集控系統(tǒng)的子系統(tǒng)設計，取得了很好的應用效果。

小莊礦井屬于高瓦斯礦井，因此在選煤廠的原煤倉上及原煤倉下、篩分破碎車間、產(chǎn)品倉上及產(chǎn)品倉下等部位均設置了瓦斯傳感器。瓦斯傳感器的信號進入瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)PLC，當檢測部位的瓦斯?jié)舛冗_到規(guī)定值時通過進行報警提示、啟動相應風機或者將相關區(qū)域內(nèi)電氣設備全部斷電等措施進行應對。依據(jù)國家相關規(guī)范要求，小莊選煤廠瓦斯系統(tǒng)工作分以下幾種情況。

（1）總體要求：當工作區(qū)域（含原煤倉及產(chǎn)品倉上）瓦斯?jié)舛仍?.25%～2.5%時軸流風機工作；當瓦斯?jié)舛冗_0.5%時報警并立即切斷全部非本質(zhì)安全型電源（含照明電源）；當瓦斯?jié)舛炔桓哂?.25%或不低于2.5%時風機停止工作。

（2）當原煤倉及產(chǎn)品倉下瓦斯?jié)舛仍?.25%～2.5%時，區(qū)域內(nèi)抽風機工作；當瓦斯?jié)舛冗_0.5%時報警并立即切斷區(qū)域內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電源（含照明電源）；當瓦斯?jié)舛炔桓哂?.25%或不低于2.5%時區(qū)域內(nèi)抽風機停止工作。

（3）當工藝系統(tǒng)處于連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)時，正常情況下原煤倉及產(chǎn)品倉倉體內(nèi)瓦斯靠自然排放，風機不須工作。當倉體內(nèi)瓦斯?jié)舛炔坏陀?.0%時進行報警并啟動該區(qū)域抽風機排放；當倉體內(nèi)瓦斯?jié)舛炔坏陀?.5%時，附近20 m范圍內(nèi)的生產(chǎn)系統(tǒng)電氣設備立即停止運轉(zhuǎn)；當瓦斯?jié)舛炔桓哂?.5%或不低于2.5%時抽風機停止工作。

（4）當工藝系統(tǒng)處于停產(chǎn)檢修狀態(tài)時，正常情況下只啟動倉上送風機并配合料位計開啟相應區(qū)域管路蝶閥往倉體內(nèi)送風擾動瓦斯自然排放，當倉體內(nèi)瓦斯?jié)舛炔坏陀?.0%時進行報警并啟動該區(qū)域抽風機排放；當瓦斯?jié)舛炔桓哂?.5%時抽風機停止工作，當不低于2.5%時抽風機及送風機均停止工作。

3.2 總線型輸入模塊的應用

小莊選煤廠膠帶輸送機較多，每臺膠帶輸送機均配置有拉繩、跑偏、打滑、堵溜槽等多種保護裝置。若按照傳統(tǒng)的控制方式，一個信號需要一芯控制電纜及一個I/O點，每臺膠帶輸送機都需要大量的控制電纜及I/O模塊，施工和調(diào)試工作量很大。為了解決該問題，小莊礦選煤廠集中控制系統(tǒng)為膠帶輸送機的保護裝置設計了Dupline總線型輸入模塊，將膠帶輸送機的各種保護信號通過Dupline輸入模塊接入Dupline 總線系統(tǒng)，并通過網(wǎng)關傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中。Dupline 是一種現(xiàn)場安裝總線，該總線系統(tǒng)能通過普通雙芯線纜傳輸數(shù)字和模擬信號達數(shù)公里距離。Dupline總線輸入模塊體積小，可直接安裝在保護裝置內(nèi)部，節(jié)省安裝空間，同時僅僅需要一根兩芯的屏蔽電纜就可以完成各種保護功能，不僅節(jié)省了大量電纜、I/O模塊和施工成本，同時其調(diào)試及維護工作更加簡單。

4 應用效果

小莊選煤廠集中控制系統(tǒng)自投入使用以來，系統(tǒng)自動化投入率100%。實踐運行證明，整個系統(tǒng)運行良好，可靠性高，程序簡潔，維護方便，保證了系統(tǒng)可靠運行，為選煤廠取得可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]張鐵毅，馮陽.集中控制系統(tǒng)在選煤廠的應用[J].露天采礦技術，2011，（2）：54-55.

[2]孫玉珊.集中控制系統(tǒng)在選煤廠的應用[J].中國科技博覽，2012，（18）：30.

（作者單位：陜西彬長礦業(yè)集團小莊礦井選煤廠）