綜合自動化系統(tǒng)在白莊煤礦洗煤廠的應(yīng)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(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)功能與作用以及在白莊煤礦洗煤廠的應(yīng)用實踐。

關(guān)鍵詞：綜合自動化；集中控制；監(jiān)視；上位機

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

1 系統(tǒng)概述

肥城白莊煤礦有限公司隸屬于肥城礦業(yè)集團有限責任公司，煤礦規(guī)模為1.40Mt/a。為提高產(chǎn)品質(zhì)量及管理水平，2010年對原有的跳汰系統(tǒng)進行了集控改造，2011年對洗煤廠主選系統(tǒng)又進行重介技術(shù)改造， 兩套系統(tǒng)全部采用自動化控制系統(tǒng)，完全實現(xiàn)了對全廠所有機電設(shè)備的集中控制監(jiān)測，包括廠外相關(guān)設(shè)備也納入集中控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)工業(yè)電視監(jiān)控功能和語音調(diào)度通訊功能，使生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建立在一個高度信息化的平臺上。

2 系統(tǒng)組成

白莊礦洗煤廠集中控制系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為核心，系統(tǒng)控制采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即信息層、控制層、設(shè)備層。信息層在控制室組成100M局域網(wǎng)，監(jiān)控主機通過以太網(wǎng)卡與PLC主機連接數(shù)據(jù)交換?？刂茖覲LC CPU與采集模塊之間通過背板總線，進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)集中控制室對各系統(tǒng)設(shè)備的集中監(jiān)測控制；設(shè)備層各參控設(shè)備通過控制電纜與本地IO模塊連接實現(xiàn)各離散信號及模擬信號的監(jiān)控。

該系統(tǒng)通過三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完成洗煤廠整個現(xiàn)場設(shè)備的集中控制。

3 系統(tǒng)功能

3.1 生產(chǎn)集中集控系統(tǒng)

（1）洗煤廠集控室負責整個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)管理、調(diào)度任務(wù)和設(shè)備操作?？刂品绞讲捎肏MI+PLC的控制方式，分別完成各個相關(guān)工藝設(shè)備的集中控制任務(wù)。生產(chǎn)系統(tǒng)包括整個生產(chǎn)過程中的運輸皮帶和主廠房洗煤設(shè)備。上位機監(jiān)控系統(tǒng)選用兩臺研華工業(yè)計算機，互為備用，使用力控組態(tài)軟件可以顯示全廠生產(chǎn)設(shè)備運行情況和運行參數(shù)，包括圖形監(jiān)控、動態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集管理、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能。

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

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

3.2 控制方式

生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)有兩種控制操作方式，即集控室集中控制操作和現(xiàn)場單臺設(shè)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(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單臺設(shè)備就地操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)試和檢修。集控室集中控制優(yōu)先，現(xiàn)場單臺設(shè)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(jié)合計算機顯示器顯示，按照符合現(xiàn)場的工藝流程實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的逆煤流依次起動，設(shè)備間的啟動延時可以根據(jù)現(xiàn)場需要，從PLC程序里方便地設(shè)定。集中手動方式即通過集控室計算機鼠標，實現(xiàn)對現(xiàn)場單臺設(shè)備的起?？刂?。

（2）現(xiàn)場單臺設(shè)備操作方式?，F(xiàn)場設(shè)備附近均設(shè)置就地操作控制箱，實現(xiàn)單臺設(shè)備的起?？刂?，該操作方式主要供單機調(diào)試、維護使用。在此工作方式下，設(shè)備的操作獨立于PLC控制，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障情況下，不影響正常生產(chǎn)。

3.3 實現(xiàn)功能

集中控制系統(tǒng)，以PLC控制系統(tǒng)為核心結(jié)合上位機力控組態(tài)軟件，利用一根網(wǎng)線就可以實現(xiàn)上位機與PLC之間的數(shù)據(jù)交換功能，從而根據(jù)采集到現(xiàn)場各種開關(guān)量和模擬量的輸入、輸出信號，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制、監(jiān)測和調(diào)節(jié)。同時，在啟車和停車時，集控室調(diào)度員在上位機只需通過鼠標操作就可實現(xiàn)對全廠設(shè)備的控制，這不僅大大節(jié)約了人力而且大大降低了工人的勞動強度。

4 工業(yè)電視系統(tǒng)

工業(yè)電視系統(tǒng)是由現(xiàn)場的三星攝像頭、旋轉(zhuǎn)云臺，以及位于洗煤廠集控室的工業(yè)電視主機柜、電視墻、計算機等組成。集控室內(nèi)的電視墻由21臺29寸創(chuàng)維工業(yè)監(jiān)視器組成，其中工業(yè)電視機柜內(nèi)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(tǒng)通過37個攝像頭，采集現(xiàn)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(jīng)視頻分配器輸出至各監(jiān)視器和顯示服務(wù)器。

集控室調(diào)度臺有手動鍵盤，一方面能夠通過鍵盤切換現(xiàn)場37路畫面，同時能夠通過鍵盤上的手柄能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場云臺攝像頭的放大、縮小和旋轉(zhuǎn)功能，從而實現(xiàn)對各個監(jiān)控點動態(tài)直觀實時監(jiān)控，使集控室調(diào)度人員24小時都能實時監(jiān)控各崗點的設(shè)備運行狀態(tài)和生產(chǎn)情況，降低了事故發(fā)生率，實現(xiàn)了集中監(jiān)控管理和輔助指揮調(diào)度的目的。

5 調(diào)度通訊系統(tǒng)

調(diào)度通訊系統(tǒng)由KTJ4H型數(shù)字程控調(diào)度機、調(diào)度鍵盤、維護終端、擴音終端、喇叭、本安電話機等組成。通過調(diào)度通訊系統(tǒng)把集控室主鍵盤和現(xiàn)場電話及喇叭結(jié)合起來，強大的抗噪音功能及喇叭的擴音功能，實現(xiàn)了集控室與現(xiàn)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(yù)警，可以實現(xiàn)全廠的啟車報警功能，避免事故的發(fā)生。

6 結(jié)語

綜合自動化控制系統(tǒng)在白莊煤礦洗煤廠的成功應(yīng)用，大大提高了洗煤廠的自動化水平，提高了生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場工人的勞動強度，使洗煤廠實現(xiàn)了管——監(jiān)——控一體化的目標。該系統(tǒng)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(fā)展奠定了基礎(chǔ)，值得在洗煤企業(yè)中大力推廣應(yīng)用。

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