選煤廠集中控制系統(tǒng)設計

路曉宇

（中煤西安設計工程有限責任公司，陜西西安 710054）

選煤廠集中控制系統(tǒng)設計

路曉宇

（中煤西安設計工程有限責任公司，陜西西安 710054）

為提高選煤廠現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、管理先進化，無時無刻保證安全生產(chǎn)，選煤廠選用一套可編程序控制器（PLC）及一套10kV綜合自動化系統(tǒng)，來完成一個大型選煤廠的集中控制系統(tǒng)。以陜西彬長礦區(qū)胡家河選煤廠為例，來簡述選煤廠集中控制系統(tǒng)。胡家河選煤廠是一個年處理原煤5.0Mt/a萬噸的大型現(xiàn)代化選煤廠，選煤工藝采用動篩跳汰洗選方法。

選煤廠 PLC 自動化

1　控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)工藝系統(tǒng)流程劃分，胡家河選煤廠集中控制系統(tǒng)范圍包括:A、原煤準備系統(tǒng)；B、洗選入倉集中控制系統(tǒng)；C、產(chǎn)品裝車集中控制系統(tǒng)。

共設2個PLC控制主站，4個PLC控制分站。分別是:動篩車間（電氣樓）PLC控制主站、原煤倉下配電室PLC控制分站、塊煤產(chǎn)品倉上配電室PLC控制分站、混煤產(chǎn)品倉上配電室PLC控制分站、裝車站PLC控制主站、產(chǎn)品倉下配電室PLC控制分站。PLC控制系統(tǒng)框圖見圖1:

1.1原煤準備、洗選入倉集中控制系統(tǒng)

動篩車間（電氣樓）內設一個PLC主站，負責動篩車間、濃縮車間等工藝設備的集中控制任務。原煤倉下配電室設一個PLC I/O遠程站，負責原煤倉下工藝設備的集中控制任務。該分站通過ControNet通訊網(wǎng)絡與電氣樓主站進行通訊。塊煤產(chǎn)品倉上配電室設一個PLC I/O遠程站，負責塊煤產(chǎn)品倉上工藝設備的集中控制任務。該分站通過ControNet通訊網(wǎng)絡與電氣樓主站進行通訊?；烀寒a(chǎn)品倉上配電室設一個PLC I/O遠程站，負責混煤產(chǎn)品倉上工藝設備的集中控制任務。該分站通過ControNet通訊網(wǎng)絡與電氣樓主站進行通訊。

動篩車間電氣樓PLC主站通過ControNet通訊網(wǎng)絡與各PLC I/ O遠程站相連接；成套設備（如濃縮機、自動加藥系統(tǒng)、動篩跳汰機等）通過DH+網(wǎng)與主網(wǎng)進行通訊；高壓供電系統(tǒng)微機保護裝置通過MODBUS網(wǎng)與主網(wǎng)進行通訊。

1.2產(chǎn)品裝車集中控制系統(tǒng)

產(chǎn)品倉下配電室設一個PLC I/O遠程站，負責產(chǎn)品倉下給煤機及倉下轉載膠帶機等工藝設備的集中控制系統(tǒng)。該分站通過ControNet通訊網(wǎng)絡與裝車站控制主站進行通訊。

最終，裝車站控制主站通過以太網(wǎng)上傳電氣樓控制主站，電氣樓控制主站再上傳礦井調度中心。

2　控制系統(tǒng)的設計原則

胡家河選煤廠在電氣樓內設全廠集中控制室，在集中控制室可進行集中操作，由操作人員對各運行系統(tǒng)和控制方式進行選擇，以實現(xiàn)集中控制單臺設備啟動和自動順序啟停功能。

系統(tǒng)設置集中、就地、試驗三種工作方式。運行方式為集中聯(lián)鎖（具有集中起動單臺設備的功能）、就地解鎖；試驗方式作為軟件調試及硬件接線檢查用。控制方式由集控室調度人員在計算機上進行選擇。集中、就地兩種方式可在系統(tǒng)運行中在線切換。

具有預告信號、設備禁起信號功能。系統(tǒng)啟、停車之前設啟、停車預告信號。參與集控的設備逆煤流啟車，順煤流停車。故障時參與集控的設備按程序自故障設備起逆煤流閉鎖迅急停車，在集控室上位機顯示器報警、顯示故障原因并有語音提示、打印機自動打印故障信息。

集控室設置高清晰顯示器，對工藝系統(tǒng)流程，全廠設備運行狀態(tài)等實時動態(tài)圖形顯示，以不同顏色表示設備的運行、停止和故障狀態(tài)，顯示煤位、水位棒狀圖、煤倉煤位、水池水位、閘門位置等的變化趨勢，可實時顯示皮帶秤、在線測灰儀的檢測參數(shù)，并生成各種報表。

3　控制設備選型

3.110kV綜合自動化系統(tǒng)

選煤廠電氣樓10kV配電室、混煤倉上10kV配電室、塊煤倉上10kV配電室、產(chǎn)品倉下10kV配電室均采用XR-2000綜合自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用面向對象的設計方法，以用電間隔為一基本單元，保護、測控功能綜合考慮，配合先進的網(wǎng)絡通訊功能，可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調四遙功能。

XR-2000綜合自動化系統(tǒng)配置

XRM-202遠動接口裝置

XRL-261線路保護測控裝置

XRS-202PT保護測控裝置

XRF-201變壓器保護測控裝置

XRE-201電動機保護測控裝置

3.2集中控制系統(tǒng)

3.2.1主機選型

胡家河選煤廠系統(tǒng)選用Rockwell Automation 的新一代控制平臺ControlLogix的PLC作為主控站和現(xiàn)場控制分站。

ControlLogix通過高性能的工業(yè)控制網(wǎng)絡EtherNet/IP、ControlNet及其處理單元、過程I/O、人機接口和過程控制軟件Logix5000以及RSView 等來完成煤炭洗選生產(chǎn)過程控制，與工廠配電系統(tǒng)設備MCC、變頻器、傳感器、執(zhí)行器等連接完成高速的邏輯控制和調節(jié)控制動能，將工廠設備的狀態(tài)和事件通過標準的EtherNet/IP和ControlNet通訊網(wǎng)絡傳遞給操作員工作站，并將控制命令通過該網(wǎng)絡傳遞給控制系統(tǒng)，在機旁設有手動操作按鈕用于手動試車、維護和應急操作以滿足各種運行工況的要求，以確保選煤生產(chǎn)安全、高效運行。

3.2.2網(wǎng)絡配置集中控制系統(tǒng)采用按照功能、物理分散和管理集中相結合的原則設計。

胡家河選煤廠控制系統(tǒng)采用PLC+微機綜合自動化保護系統(tǒng)，配合完成高壓電動機控制及高壓柜運行參數(shù)監(jiān)測。PLC主站采用ControlNet網(wǎng)絡與各PLC分站相接，并通過EtherNet網(wǎng)絡與礦調度室相接，組成統(tǒng)一的生產(chǎn)調度網(wǎng)絡。

3.2.3控制設備

集控室主要設備有:上位機、操作臺、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、不間斷電源等。

變配電室主要設備有: PLC控制柜、電源柜（含穩(wěn)壓電源和不間斷電源）等。

現(xiàn)場主要設備有:就地控制按鈕盒，皮帶保護傳感器（跑偏開關、拉繩開關、防打滑裝置等），煤位和水位深度傳感器等。

3.2.4控制原理

集控系統(tǒng)中的二次控制回路，選擇一對帶插鎖的按鈕來完成二次回路的設計，每臺設備的斷路器通斷信號、設備運行返回信號、熱過載信號、漏電信號、啟車信號、停車信號均單獨進入PLC系統(tǒng)進行監(jiān)測，膠帶機設備的跑偏、拉繩、欠速、縱向撕裂、溜槽堵塞、煙霧信號及超溫自動灑水也單獨進入PLC系統(tǒng)進行監(jiān)測。由于設備集中/就地均由PLC驅動，對各種設備可靈活組合。任一臺未工作的并聯(lián)流程設備，均可在不影響系統(tǒng)運行的條件下完成就地試車。

4　結語

在科技水平高速發(fā)展的今日，選煤廠的全自動化生產(chǎn)已成現(xiàn)實，胡家河選煤廠集中控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、效率高、自動化水平先進，真正做到‘足不出戶即可知所有’。