城郊選煤廠調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化研究與實(shí)踐

李辛

摘 要：文章分析了城郊選煤廠生產(chǎn)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)主要存在的問題。通過實(shí)施設(shè)備集中控制系統(tǒng)優(yōu)化、生產(chǎn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控和顯示技術(shù)優(yōu)化升級、錄音電話系統(tǒng)優(yōu)化升級、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)改造四項(xiàng)措施，提升了生產(chǎn)調(diào)度工作效率及安全生產(chǎn)系數(shù)，有效降低了設(shè)備故障率和空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益50余萬元，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的完美結(jié)合。該廠生產(chǎn)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化研究與實(shí)踐效果顯著，在同行業(yè)中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：選煤廠調(diào)度；控制系統(tǒng)；自動化；升級改造

中圖分類號：TD948.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0094-01

1 研究背景

河南能源化工集團(tuán)永煤集團(tuán)城郊選煤廠是一座大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠，2003年5月正式投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬t/a，近年來歷經(jīng)數(shù)次擴(kuò)能改造，目前的生產(chǎn)能力達(dá)500萬t/a。近年來，城郊選煤廠隨著擴(kuò)能改造帶來的生產(chǎn)處理量的增大以及生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的不斷增加，使得該廠工藝更復(fù)雜，生產(chǎn)時(shí)間更長，生產(chǎn)壓力更大，這給調(diào)度組織提出了更高的要求。作為選煤廠的核心部位，生產(chǎn)調(diào)度控制中心除了要求提高效率，保證生產(chǎn)組織順暢外，更重要的是要保證生產(chǎn)運(yùn)行的安全可靠性，如果生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會影響全系統(tǒng)生產(chǎn)，帶來不可預(yù)知的安全事故，嚴(yán)重威脅選煤廠安全生產(chǎn)。

2 存在的問題

生產(chǎn)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)主要存在以下問題：

①集控系統(tǒng)下位機(jī)PLC模塊經(jīng)常出現(xiàn)通道故障情況，影響正常的生產(chǎn)運(yùn)行；②有些生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)工藝調(diào)整和控制不靈活，給生產(chǎn)工藝控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制帶來一定的影響；③工藝流程畫面顯示和視頻播放系統(tǒng)采用單一投影儀投影，屏幕為一般的投影屏幕，出現(xiàn)老化，整體效果較差，畫面顯示模糊，影響視覺效果；④工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)顯示端采用的是CRT屏幕彩色電視，使用效果較差，現(xiàn)場所用攝像頭像為固定式，不可靈活調(diào)節(jié)角度，監(jiān)控視野小，像素較低，監(jiān)控效果差，影響正常的現(xiàn)場監(jiān)控和調(diào)度指揮；⑤調(diào)度通訊電話采用的是原始的電話系統(tǒng)，撥打電話是需要手動按按鍵，影響調(diào)度溝通通訊的效率；⑥利用對講機(jī)無線通訊喊話時(shí)，只有部分配有對講機(jī)的崗位才能聽到，無法達(dá)到整個(gè)廠區(qū)或某個(gè)車間區(qū)域的廣播通訊。

以上種種因素導(dǎo)致城郊選煤廠生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)的應(yīng)用性能下降、技術(shù)相對落后、調(diào)度指揮效率下降、安全可靠性下降，影響到全廠的安全生產(chǎn)。

3 調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化研究與實(shí)踐

3.1 設(shè)備集中控制系統(tǒng)優(yōu)化

3.1.1 PLC模塊通道外圍安裝壓敏電阻

為了保護(hù)因峰值電壓而擊穿PLC內(nèi)部二極管，選用ZnO壓敏電阻，在正常電壓條件下，這相當(dāng)于一個(gè)小電容器，而當(dāng)電路出現(xiàn)過壓時(shí)，它的內(nèi)阻急劇下降并迅速導(dǎo)通，其工作電流增加幾個(gè)數(shù)量級，從而有效保護(hù)了電路中的其他元件不致過壓而損壞。

3.1.2 集控系統(tǒng)PLC電源前加隔離穩(wěn)壓電源

城郊選煤廠集中控制系統(tǒng)的雙回路電源直接取自配電室，中間沒有加穩(wěn)壓整流設(shè)備，直接供給下位機(jī)PLC。正常生產(chǎn)過程中，廠房內(nèi)種類繁多的加工機(jī)械和動力設(shè)備的啟停運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)過壓或欠壓超過PLC電源工作范圍時(shí)，會使PLC失常或損壞，直接威脅集控系統(tǒng)的安全。而瞬時(shí)過壓或者欠壓形成的涌流，即使不超過PLC電源的工作范圍，也會造成很強(qiáng)的干擾和破壞性。在集控系統(tǒng)PLC電源前加一凈化交流穩(wěn)壓電源，有效地抑制了電網(wǎng)噪聲和尖峰干擾，確保集控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.3 接地系統(tǒng)優(yōu)化升級

城郊選煤廠原接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡單，配電室PLC柜體的接地和臨近的強(qiáng)電配電柜共用一個(gè)接地極，信號電纜接地方式不一。改造后的接地系統(tǒng)采用直接接地方式，集中一個(gè)配電室布置的PLC系統(tǒng)并聯(lián)一點(diǎn)接地，各柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。廠主洗車間配電室各PLC柜間距較大，采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。另外，統(tǒng)一整理了信號線纜的接地，屏蔽層在信號側(cè)接地；不接地時(shí)，則在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時(shí)，屏蔽層牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，避免了多點(diǎn)接地。實(shí)施接地系統(tǒng)優(yōu)化升級改造之后，集控系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性大大提升。

3.2 生產(chǎn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控和顯示技術(shù)優(yōu)化升級

3.2.1 監(jiān)控?cái)z像裝置優(yōu)化升級

城郊選煤廠生產(chǎn)重點(diǎn)崗位采用?？低旸S-2AM1-6XY系列中速智能球機(jī)攝像裝置來替代原有的監(jiān)控視野小、像素低，監(jiān)控效果差固定式攝像頭。該智能球機(jī)在任何速度下圖像無抖動；支持三維智能定位功能，配合DVR和客戶端軟件可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊跟蹤和放大；支持?jǐn)?shù)據(jù)斷電不丟失；支持?jǐn)嚯姞顟B(tài)記憶功能， 上電后自動回到斷電前的云臺和鏡頭狀態(tài)；支持光纖模塊接入；支持防雷、防浪涌、防突波。

3.2.2 調(diào)度視頻顯示裝置優(yōu)化升級

城郊選煤廠生產(chǎn)調(diào)度中心視頻顯示裝置采用三星SMT-3222P32寸液晶工業(yè)監(jiān)視器代替原有視頻顯示裝置。該裝置采用高精度歐IV標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，內(nèi)部用低壓直流電壓供電，抑制電氣噪聲，結(jié)構(gòu)強(qiáng)硬，不易變形，抗沖擊，防潮抗震，特別適合于容易受電磁干擾的設(shè)備配套使用，經(jīng)久耐用。

3.2.3 視頻信號傳輸及視頻切換控制優(yōu)化升級

城郊選煤廠中速智能球機(jī)和視頻分配控制器之間的信號通過光纖傳輸，兩端有光端機(jī)收發(fā)和轉(zhuǎn)換光信號，在攝像端，中速智能球機(jī)接收的視頻信號通過同軸電纜傳輸至光端機(jī)，光端機(jī)將同軸線所傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成能夠通過光纖傳輸?shù)墓庑盘?。在視頻分配控制器端，光端機(jī)將光纖傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換能夠在同軸線中傳輸?shù)男盘枺瑐鬏斀o視頻分配控制器，然后再分配顯示到監(jiān)視器上，并可以隨意切換畫面。

3.3 錄音電話系統(tǒng)優(yōu)化升級

3.3.1 通話系統(tǒng)優(yōu)化升級

采用了HRD-512C觸摸屏調(diào)度電話系統(tǒng)替代原始的電話系統(tǒng)，觸摸屏系統(tǒng)是調(diào)度人員進(jìn)行調(diào)度操作的直觀工具，完全實(shí)現(xiàn)了調(diào)度鍵盤的功能，同時(shí)該系統(tǒng)可顯示來話號碼和來話單位名稱，直觀圖形表示話機(jī)狀態(tài)，大大提高了調(diào)度員溝通通訊的效率。

3.3.2 數(shù)字錄音實(shí)現(xiàn)廠區(qū)全覆蓋

廠區(qū)原生產(chǎn)崗位未安裝錄音系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中時(shí)常會有關(guān)于生產(chǎn)、機(jī)電方面突發(fā)問題而影響了正常生產(chǎn)，若對突發(fā)問題發(fā)生的原因進(jìn)行追查，部分員工為逃避責(zé)任，可能會發(fā)生推諉扯皮現(xiàn)象，對廠高效生產(chǎn)帶來了不利影響。對此，采用嵌入式全局?jǐn)?shù)字錄音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廠區(qū)全覆蓋，30通道全局錄音系統(tǒng)可對調(diào)度機(jī)的所有內(nèi)部用戶通話，用戶出中繼通話，入中繼至用戶的通話轉(zhuǎn)中繼間通話進(jìn)行錄音。數(shù)字錄音實(shí)現(xiàn)廠區(qū)全覆蓋有效促進(jìn)了全廠安全高效生產(chǎn)。

3.4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)優(yōu)化改造

城郊選煤廠利用EVA網(wǎng)絡(luò)音頻廣播系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上與標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)完全融合，真正實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化音頻的廣播、直播、點(diǎn)播，并且借助TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，突破了原有傳統(tǒng)模擬廣播系統(tǒng)的內(nèi)容局限、空間局限和功能局限等。

①廣播主機(jī)使用輕觸式按鍵配合液晶屏提示操作實(shí)現(xiàn)對所有數(shù)字音頻放大器的音頻廣播功能，完全彌補(bǔ)傳統(tǒng)廣播的局限性。

②領(lǐng)導(dǎo)工作站可完成領(lǐng)導(dǎo)在網(wǎng)絡(luò)上直播的功能，各級領(lǐng)導(dǎo)，在辦公室的電腦或者出差攜帶的筆記本上，直接講話，可以單獨(dú)對部分區(qū)域講話，直接在網(wǎng)上選擇和屏蔽播放區(qū)域，操作簡便。

③設(shè)置了全新的采播服務(wù)端，可完成網(wǎng)絡(luò)電臺轉(zhuǎn)播、音頻資源轉(zhuǎn)換、音頻實(shí)時(shí)采播三大主要功能。

4 實(shí)施效果

城郊選煤廠自實(shí)施生產(chǎn)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化升級改造后，提升了調(diào)度集中控制系統(tǒng)的自動化、信息化技術(shù)水平，順應(yīng)了公司自動化和信息化建設(shè)方面的政策要求，年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約50萬元。綜合自動化系統(tǒng)功能更強(qiáng)大，技術(shù)更先進(jìn)，使用性能良好，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的完美結(jié)合，更好的體現(xiàn)了以人為本的理念，提升了選煤廠整體管控水平，在同行業(yè)具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周榮，郝春建，陳常州.城郊選煤廠塊煤防破碎系統(tǒng)的研究與實(shí)踐[J].煤炭加工與綜合利用，2009，（5）.