成莊礦洗選廠集中控制系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐

邢春才

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊洗選廠，山西 晉城 048021）

成莊礦洗選廠集中控制系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐

邢春才

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊洗選廠，山西 晉城 048021）

介紹了成莊礦洗選廠集中控制系統(tǒng)升級(jí)改造前系統(tǒng)組成部分，通過(guò)對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出改造方案，通過(guò)實(shí)踐運(yùn)行，改造后整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

集中控制系統(tǒng)；可編程控制器；串行通訊；以太網(wǎng)

1 概述

晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦洗選廠是一座大型現(xiàn)代化礦井型洗選廠，年處理能力為600萬(wàn)t。全廠所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)了集中控制，其中洗煤集中控制系統(tǒng)采用美國(guó)GE90-30可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)洗煤車間的33臺(tái)主要設(shè)備進(jìn)行集中控制，完成設(shè)備的順序控制，并實(shí)時(shí)監(jiān)視主要設(shè)備和輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。本系統(tǒng)于1999年8月份正式投入運(yùn)行，至今已有10年多，在運(yùn)行初期，由于設(shè)備少和功能少，設(shè)備運(yùn)行基本正常，但隨著洗選廠的不斷改造，系統(tǒng)運(yùn)行就故障頻發(fā)，甚至多次影響礦井生產(chǎn)的正常進(jìn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法滿足選煤工藝要求及安全可靠運(yùn)行。通過(guò)采用升級(jí)軟硬件的方式解決了問(wèn)題，保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

2 成莊礦原集中控制系統(tǒng)組成及存在的問(wèn)題

在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到全廠設(shè)備分布不集中，故采用總線分布式控制。整個(gè)系統(tǒng)由主站、4個(gè)Fields Control分站和上位機(jī)組成，主站與各分站之間通過(guò)Genius總線進(jìn)行通訊，上位機(jī)與PLC通過(guò)RS232串口轉(zhuǎn)換為RS485進(jìn)行通訊。其中主站由電源模塊、CPU模 塊 IC693CPU331、Genius總 線 控 制 器（IC693BEM331）和部分輸入輸出模塊組成，每個(gè)分站由一個(gè)總線接口單元BUS INTERFACE UNIT（簡(jiǎn)稱BIU）通過(guò)GENIUS BUS總線與主站（配有CPU的站點(diǎn)）以38.4K波特率進(jìn)行通訊，在各分站不僅有總線接口單元，還有各種數(shù)字量和模擬量模塊把現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)接入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。對(duì)于分站的調(diào)試，必須使用專用的手持編程器（Hand-held Monitor，譯為手持監(jiān)視器），利用HHM可以進(jìn)行監(jiān)視和控制各輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)據(jù)，達(dá)到調(diào)試和檢查故障的目的。上位機(jī)采用研華610工控機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，在上位機(jī)安裝有Cimplicity 50點(diǎn)免費(fèi)版監(jiān)控軟件和LM90編程軟件，完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和對(duì)PLC的編程。

運(yùn)行存在的問(wèn)題主要包括：PLC與上位機(jī)通訊故障，導(dǎo)致操作人員無(wú)法進(jìn)行操作。CPU的內(nèi)存不足，無(wú)法增加程序、隨著不斷將新的設(shè)備程序增加到控制系統(tǒng)中，程序達(dá)到 20K以上，然而IC693CPU331的技術(shù)特性最多只具有2K寄存器和16K字節(jié)的用戶內(nèi)存，CPU的掃描時(shí)間由原來(lái)的20ms左右至60ms,不能滿足運(yùn)行的需要，I/O模塊不足，隨著系統(tǒng)地?cái)U(kuò)容，導(dǎo)致I/O存在較大的缺口，無(wú)法滿足選煤廠對(duì)設(shè)備的監(jiān)控。最初采用的編程軟件DOS平臺(tái)下為L(zhǎng)M90，通訊方式為串行通訊。隨著windows操作系統(tǒng)平臺(tái)的逐步普及，DOS系統(tǒng)下的LM90編程軟件已經(jīng)不能滿足編程要求。

3 成莊礦選煤廠集控系統(tǒng)改造措施

1）PLC與上位機(jī)通訊故障解決措施：針對(duì)上述通訊故障，將原設(shè)計(jì)采用的RS232串行通訊改為以太網(wǎng)通訊，它不但解決了的通訊因內(nèi)存沖突引發(fā)的問(wèn)題，而且解決了可能因通訊速率低、通訊距離和干擾等問(wèn)題帶來(lái)的后期危害。

2）CPU的內(nèi)存不足及I/OComprehensive Analysis on Annexation and Reorganization oFMine模塊不足的解決措施

針對(duì)CPU內(nèi)存不足，改造方案是進(jìn)行CPU升級(jí)，即對(duì)原有的 IC693CPU331更換為IC693CPU364。IC693CPU364寄存器為32K，用戶內(nèi)存為240K，同時(shí)除IC693CPU331有的通訊方式外，還有以太網(wǎng)通訊方式。將原來(lái)單獨(dú)的以太網(wǎng)通訊模塊用CPU模塊集成以太網(wǎng)通訊端口功能代替，既減少了故障點(diǎn)，同時(shí)又降低了設(shè)備的維護(hù)量和配件量。針對(duì)模塊不足的問(wèn)題，通過(guò)增加硬件和上位機(jī)IFIX組態(tài)軟件。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加分站，將皮帶機(jī)的打滑、拉線、堆煤等信號(hào)全部接入至PLC中，在PLC中進(jìn)行編程，組態(tài)畫面上做監(jiān)視畫面，以便于分析設(shè)備故障原因。同時(shí)將一些設(shè)備的監(jiān)視信號(hào)接入PLC中，便于監(jiān)視全廠整個(gè)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行狀況。

3）軟件升級(jí)與程序優(yōu)化改造：將原軟件升級(jí)至Proficy Machine Edition，該軟件版本不僅能運(yùn)行于Windows平臺(tái)，而且能通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。由于原有PLC用戶程序的啟車和停車子程序使用移位寄存器的方法實(shí)現(xiàn)，存在插入設(shè)備控制程序時(shí)，編程復(fù)雜，不容易理解和維護(hù)。介于前面原因自己進(jìn)行重新編寫所有程序，改變編程方法，利用順序控制程序設(shè)計(jì)法，將程序進(jìn)行優(yōu)化，提高程序運(yùn)行速度，由原來(lái)的起車4min提高到2min，為高效生產(chǎn)提供保障。

4 結(jié)論

所有改造于2008年完成。新系統(tǒng)利用以太網(wǎng)通訊方式，解決了能夠編程和監(jiān)視沖突的矛盾。系統(tǒng)容量充足，方便以后系統(tǒng)擴(kuò)容，所有軟件運(yùn)行在Windows平臺(tái)下，人機(jī)界面強(qiáng)大，操作方便。下位機(jī)程序和上位機(jī)監(jiān)控軟件依靠自主開(kāi)發(fā)，程序更加優(yōu)化和合理，符合現(xiàn)場(chǎng)要求，提高了程序的可讀性，有利于人員維護(hù)，同時(shí)運(yùn)行速度進(jìn)一步提高，系統(tǒng)更加高效。通過(guò)三年的運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，平穩(wěn)，各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和企業(yè)管理水平。

Optimization oFCentralized Control System in Coal Cleaning Plant,Chengzhuang Mine

XING Chun-cai

(Chengzhuang Coal Cleaning Plant,Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi 048021)

The paper introduces the centralized control system components before the reformation in Coal Cleaning Plant,Chengzhuang mine.By the analysis on the problems in the operation,the author proposed a reform plan.By the practice,the reformed system proves to be reliable and stable with distincTeconomical and social benefits.

centralized control system;PLC (programmable logic controller);serial communication;Ethernet

TD92

A

1672-5050（2011）07-0054-02

2011-03-20

邢春才（1972—），男，山西高平人，大學(xué)本科，工程師，從事自動(dòng)化控制工作。

徐樹(shù)文