綜合自動化系統在白莊煤礦洗煤廠的應用

孫利文++王清波+尹大明

摘 要：介紹了洗煤廠綜合自動化系統的構成、系統功能與作用以及在白莊煤礦洗煤廠的應用實踐。

關鍵詞：綜合自動化；集中控制；監視；上位機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.066

1 系統概述

肥城白莊煤礦有限公司隸屬于肥城礦業集團有限責任公司，煤礦規模為1.40Mt/a。為提高產品質量及管理水平，2010年對原有的跳汰系統進行了集控改造，2011年對洗煤廠主選系統又進行重介技術改造， 兩套系統全部采用自動化控制系統，完全實現了對全廠所有機電設備的集中控制監測，包括廠外相關設備也納入集中控制系統，并實現工業電視監控功能和語音調度通訊功能，使生產與管理系統建立在一個高度信息化的平臺上。

2 系統組成

白莊礦洗煤廠集中控制系統以PLC控制系統為核心，系統控制采用三層網絡結構體系，即信息層、控制層、設備層。信息層在控制室組成100M局域網，監控主機通過以太網卡與PLC主機連接數據交換。控制層PLC CPU與采集模塊之間通過背板總線，進行數據交換，實現集中控制室對各系統設備的集中監測控制；設備層各參控設備通過控制電纜與本地IO模塊連接實現各離散信號及模擬信號的監控。

該系統通過三層網絡結構完成洗煤廠整個現場設備的集中控制。

3 系統功能

3.1 生產集中集控系統

（1）洗煤廠集控室負責整個生產系統的生產管理、調度任務和設備操作。控制方式采用HMI+PLC的控制方式，分別完成各個相關工藝設備的集中控制任務。生產系統包括整個生產過程中的運輸皮帶和主廠房洗煤設備。上位機監控系統選用兩臺研華工業計算機，互為備用，使用力控組態軟件可以顯示全廠生產設備運行情況和運行參數，包括圖形監控、動態圖形顯示、歷史數據采集管理、狀態趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能。

（2）PLC控制系統選用SIEMENS S7-300系列可編程序邏輯控制器（PLC）為主站，根據配電室位置情況設7個PLC分站，現場通過PROFIBUS總線連接，主站與控制室通過以太網連接，上位機實現雙機熱備。

（3）監控功能和控制功能采用在調度監控計算機上集中進行，由集控室調度人員對運行控制方式進行選擇，以實現單臺設備啟動或自動順序啟停功能。

3.2 控制方式

生產集中控制系統有兩種控制操作方式，即集控室集中控制操作和現場單臺設備就地操作操作。集制室集中控制操作是洗煤廠綜合自動化控制系統的主要操作方式，現場單臺設備就地操作方式主要用于設備的調試和檢修。集控室集中控制優先，現場單臺設備就地控制為輔。

（1）集中控制方式。集中控制方式分為集中自動和手動兩種方式。集中自動控制方式即通過集控室上位機鼠標，對計算機進行控制，結合計算機顯示器顯示，按照符合現場的工藝流程實現現場設備的逆煤流依次起動，設備間的啟動延時可以根據現場需要，從PLC程序里方便地設定。集中手動方式即通過集控室計算機鼠標，實現對現場單臺設備的起停控制。

（2）現場單臺設備操作方式。現場設備附近均設置就地操作控制箱，實現單臺設備的起停控制，該操作方式主要供單機調試、維護使用。在此工作方式下，設備的操作獨立于PLC控制，確保在控制系統發生嚴重故障情況下，不影響正常生產。

3.3 實現功能

集中控制系統，以PLC控制系統為核心結合上位機力控組態軟件，利用一根網線就可以實現上位機與PLC之間的數據交換功能，從而根據采集到現場各種開關量和模擬量的輸入、輸出信號，實現對現場設備的控制、監測和調節。同時，在啟車和停車時，集控室調度員在上位機只需通過鼠標操作就可實現對全廠設備的控制，這不僅大大節約了人力而且大大降低了工人的勞動強度。

4 工業電視系統

工業電視系統是由現場的三星攝像頭、旋轉云臺，以及位于洗煤廠集控室的工業電視主機柜、電視墻、計算機等組成。集控室內的電視墻由21臺29寸創維工業監視器組成，其中工業電視機柜內裝3臺16路視頻分配器，45路視頻光接收機，和1臺矩陣組成。此系統通過37個攝像頭，采集現場37個重要崗點的信息，以光纖為載體傳入集控室主機柜，經視頻分配器輸出至各監視器和顯示服務器。

集控室調度臺有手動鍵盤，一方面能夠通過鍵盤切換現場37路畫面，同時能夠通過鍵盤上的手柄能夠實現對現場云臺攝像頭的放大、縮小和旋轉功能，從而實現對各個監控點動態直觀實時監控，使集控室調度人員24小時都能實時監控各崗點的設備運行狀態和生產情況，降低了事故發生率，實現了集中監控管理和輔助指揮調度的目的。

5 調度通訊系統

調度通訊系統由KTJ4H型數字程控調度機、調度鍵盤、維護終端、擴音終端、喇叭、本安電話機等組成。通過調度通訊系統把集控室主鍵盤和現場電話及喇叭結合起來，強大的抗噪音功能及喇叭的擴音功能，實現了集控室與現場的直接通訊。集控開車時，通過集控室工作人員在上位機電腦上點擊語音預警，可以實現全廠的啟車報警功能，避免事故的發生。

6 結語

綜合自動化控制系統在白莊煤礦洗煤廠的成功應用，大大提高了洗煤廠的自動化水平，提高了生產效率，減輕了現場工人的勞動強度，使洗煤廠實現了管——監——控一體化的目標。該系統操作簡單可靠、故障率低，便于維護和管理，為洗煤廠的高效發展奠定了基礎，值得在洗煤企業中大力推廣應用。

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