寺家莊礦井選煤廠綜合自動化平臺搭建

馬曉寧

（北京天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013）

選煤廠自動化技術(shù)初期只具備工藝設(shè)備繼電器邏輯集中控制和模擬盤顯示功能，其中回路調(diào)節(jié)采用組合式調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)及PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，選煤廠自動化技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了微機(jī)集中控制、回路自動化調(diào)節(jié)及設(shè)備工況動態(tài)顯示等功能。

根據(jù)選煤廠生產(chǎn)與管理要求，需要對對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)采用集中設(shè)計(jì)理念，充分利用工業(yè)以太網(wǎng)優(yōu)勢，將各個子系統(tǒng)有機(jī)整合起來，加強(qiáng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，解決各子系統(tǒng)實(shí)時通信聯(lián)系問題，發(fā)揮各子系統(tǒng)最大功能，使選煤廠綜合自動化平臺更加完善、先進(jìn)以及合理，從而保證選煤廠高效、高能運(yùn)行。

1 寺家莊選煤廠綜合自動化

寺家莊礦井選煤廠隸屬于山西陽泉礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司寺家莊礦井，設(shè)計(jì)規(guī)模為6.00mt/a特大型礦井選煤廠。寺家莊選煤廠綜合自動化系統(tǒng)在傳統(tǒng)選煤廠集控系統(tǒng)上增加了管理信息系統(tǒng)，此外傳輸網(wǎng)絡(luò)采用了工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了從頂層（信息層）到底層（設(shè)備層）透明、無縫連接，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量、減人提效、提升經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

2 自動化監(jiān)控子系統(tǒng)

2.1 生產(chǎn)集中監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)選煤廠工藝系統(tǒng)特點(diǎn)，全廠劃分為原煤、動篩、跳汰、壓濾和裝車五個控制子系統(tǒng)。

2.2 監(jiān)控設(shè)備

在綜合樓集控室，設(shè)有全廠上位監(jiān)控工業(yè)計(jì)算機(jī)、膠帶秤監(jiān)控工作站、在線測灰儀監(jiān)控工作站、工業(yè)電視監(jiān)控工作站和電力自動化監(jiān)控工作站，實(shí)現(xiàn)全廠集中監(jiān)控。另外，在壓濾車間控制室、普通裝車站控制室各設(shè)有上位監(jiān)控觸摸屏，快速定量裝車系統(tǒng)控制室設(shè)有成套上位監(jiān)控工業(yè)計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)各自單系統(tǒng)集中監(jiān)控。

2.3 控制系統(tǒng)

2.3.1 原煤系統(tǒng)

在1號轉(zhuǎn)載點(diǎn)配電室設(shè)置原煤裝倉PLC控制分站，監(jiān)控范圍包括預(yù)先篩分車間設(shè)備和預(yù)先篩分車間經(jīng)1號轉(zhuǎn)載點(diǎn)至原煤儲存?zhèn)}上裝倉設(shè)備。主機(jī)選用S7-300系列PLC，通過現(xiàn)場總線與主斜井控制系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)網(wǎng)，由主斜井控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個原煤裝倉系統(tǒng)聯(lián)鎖監(jiān)控。

2.3.2 動篩系統(tǒng)

在準(zhǔn)備車間低壓配電室設(shè)置準(zhǔn)備車間PLC控制分站，監(jiān)控范圍包括準(zhǔn)備車間、2號轉(zhuǎn)載點(diǎn)及矸石裝倉設(shè)備，主機(jī)選用S7-400系列PLC；在1號轉(zhuǎn)載點(diǎn)配電室設(shè)置I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括從原煤儲存?zhèn)}下給煤機(jī)開始至1號轉(zhuǎn)載點(diǎn)，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品；在2號轉(zhuǎn)載點(diǎn)配電室設(shè)置I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括2號轉(zhuǎn)載點(diǎn)各生產(chǎn)設(shè)備，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品；在混煤倉上配電室設(shè)置I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括混煤倉上裝倉設(shè)備，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品；通過現(xiàn)場總線將各智能設(shè)備電控柜PLC、1號轉(zhuǎn)載點(diǎn)I/O分站、2號轉(zhuǎn)載點(diǎn)I/O分站及混煤倉上I/O分站與準(zhǔn)備車間PLC控制分站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)聯(lián)鎖監(jiān)控。

2.3.3 跳汰系統(tǒng)

在主廠房低壓配電室設(shè)置主廠房PLC控制分站。監(jiān)控范圍包括本車間及濃縮車間設(shè)備，主機(jī)選用S7-400系列PLC；在洗塊煤倉上配電室設(shè)置I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括洗塊煤倉上裝倉設(shè)備，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品；通過現(xiàn)場總線將各智能設(shè)備的電控柜PLC及洗塊煤倉上I/O分站與主廠房PLC控制分站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)鎖監(jiān)控。

2.3.4 壓濾系統(tǒng)

在壓濾車間低壓配電室設(shè)置壓濾車間PLC控制分站，監(jiān)控范圍包括壓濾車間各設(shè)備。主機(jī)選用S7-300系列PLC。通過現(xiàn)場總線將各壓濾機(jī)的電控柜PLC與壓濾車間PLC控制分站相聯(lián)。實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)鎖監(jiān)控。

2.3.5 普通裝車系統(tǒng)

在普通裝車站低壓配電室設(shè)置普通裝車站PLC控制分站，監(jiān)控范圍包括普通裝車站設(shè)備，主機(jī)選用S7-300系列PLC；在洗塊煤倉下配電室設(shè)置洗塊煤倉下I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括洗塊煤倉下的所有設(shè)備，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品。通過現(xiàn)場總線將洗塊煤倉下I/O現(xiàn)場分站與普通裝車站PLC控制分站相聯(lián)。實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)鎖監(jiān)控。

2.3.5 快速裝車系統(tǒng)

快速裝車PLC控制分站及其上位監(jiān)控系統(tǒng)由快速裝車站配套提供，監(jiān)控范圍包括快速裝車站內(nèi)的所有設(shè)備，控制主機(jī)選用S7-300系列PLC，上位監(jiān)控軟件選用WinCC產(chǎn)品；3號轉(zhuǎn)載點(diǎn)配電室設(shè)置3號轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)備I/O現(xiàn)場分站，監(jiān)控范圍包括3號轉(zhuǎn)載點(diǎn)至快速裝車站外圍設(shè)備，選用ET200分布式I/O產(chǎn)品；5號轉(zhuǎn)載點(diǎn)配電室設(shè)置PLC控制分站，監(jiān)控范圍包括混煤倉下及返煤地道的所有設(shè)備，主機(jī)選用S7-300系列PLC。通過現(xiàn)場總線將5號轉(zhuǎn)載點(diǎn)PLC控制分站、3號轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)備I/O現(xiàn)場分站與快速裝車站PLC控制分站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)聯(lián)鎖監(jiān)控，并由快速裝車站上位監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)整個快速裝車系統(tǒng)監(jiān)控功能。

2.4 檢測、計(jì)量、保護(hù)裝置

2.4.1 檢測裝置

在原煤倉、矸石倉、產(chǎn)品倉設(shè)置雷達(dá)料位計(jì)，連續(xù)檢測料位；補(bǔ)充水池、循環(huán)水池等處設(shè)置智能式壓差變送器，連續(xù)檢測液位，濃縮機(jī)底流濃度采用密度計(jì)進(jìn)行檢測；采用在線測灰儀對進(jìn)廠原煤和出廠產(chǎn)品煤進(jìn)行灰分測試，各檢測信號均在控制室內(nèi)通過監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)顯示。

2.4.2 計(jì)量裝置

全廠原煤入料量和產(chǎn)品煤數(shù)量均采用膠帶秤進(jìn)行計(jì)量；利用超聲波流量計(jì)對全廠補(bǔ)充水量進(jìn)行計(jì)量。

2.4.3 保護(hù)裝置

電機(jī)采用電機(jī)綜合保護(hù)器，通過ProfiBus總線向PLC控制主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)過載、缺相、過壓、欠壓、堵轉(zhuǎn)以及短路保護(hù)，電機(jī)電流信號等參數(shù)均可通過上位機(jī)動態(tài)畫面進(jìn)行實(shí)時顯示。

對于長度超過30m的膠帶機(jī)，設(shè)置緊停拉繩開關(guān)；對于運(yùn)量大、速度超過1.6m/s的膠帶機(jī)設(shè)置跑偏開關(guān)；對長度超過70m以上、傾角大于14°的膠帶機(jī)設(shè)置速度保護(hù)裝置；在易發(fā)生堵塞的關(guān)鍵溜槽內(nèi)，設(shè)置溜槽堵塞開關(guān)；全廠各重要電機(jī)，要設(shè)置溫度及其他保護(hù)措施，進(jìn)行動態(tài)顯示和聯(lián)鎖控制。

2.5 工業(yè)電視系統(tǒng)

根據(jù)選煤廠實(shí)際情況，設(shè)置39臺攝像機(jī)。攝像機(jī)通過視頻編碼器直接與就近環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連接。在選煤廠集控室設(shè)置1套管理主機(jī)、1臺視頻服務(wù)器、4臺解碼器和12臺監(jiān)視器，本文研究的系統(tǒng)所有設(shè)備采用集控室UPS電源集中供電。

2.6 通信系統(tǒng)

選用JDZ型數(shù)字程控調(diào)度通信系統(tǒng)，主機(jī)容量為128門。JDZ型數(shù)字程控調(diào)度通信系統(tǒng)是將調(diào)度系統(tǒng)與指令系統(tǒng)合二為一的產(chǎn)品，可根據(jù)需要，一部分供調(diào)度用戶使用，另一部分供指令用戶使用。

調(diào)度監(jiān)控中心配置1臺128門的調(diào)度交換機(jī)、1臺300回線的交接箱和2臺維護(hù)終端；選煤廠綜合調(diào)度樓內(nèi)設(shè)有30部普通調(diào)度電話用戶，在動篩車間、膠帶走廊、主廠房等處設(shè)有防塵防雨抗噪聲掛機(jī)，需要擴(kuò)音廣播的地點(diǎn)還設(shè)有部分大功率揚(yáng)聲器。

2.7 信息管理系統(tǒng)

選煤廠信息應(yīng)用系統(tǒng)主要由生產(chǎn)技術(shù)管理、生產(chǎn)調(diào)度、煤質(zhì)化驗(yàn)管理和機(jī)電設(shè)備管理4個子系統(tǒng)組成。

2.7.1 生產(chǎn)技術(shù)管理

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。根據(jù)用戶質(zhì)量要求和煤質(zhì)情況，優(yōu)化洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)指標(biāo)，制訂產(chǎn)銷對路的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，組織生產(chǎn)。

（2）洗選設(shè)備分選效果評定。分選設(shè)備單機(jī)檢查等試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算，擬合繪制分配曲線，計(jì)算洗選設(shè)備分選指標(biāo)，評定洗選設(shè)備分選效果。

2.7.2 生產(chǎn)調(diào)度管理

具體內(nèi)容包括調(diào)度值班記錄、上級調(diào)度通知記錄、調(diào)度會議記錄、選煤廠停產(chǎn)檢修記錄、事故處理記錄、洗選生產(chǎn)日報管理、原煤卸車管理和調(diào)度信息統(tǒng)計(jì)查詢等。

2.7.3 煤質(zhì)化驗(yàn)管理

（1）日?；?yàn)報告。記錄日?；?yàn)數(shù)據(jù)，整理計(jì)算相關(guān)的化驗(yàn)報告；記錄選煤廠生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)，并填寫“選煤廠化驗(yàn)日報”表。

（2）小浮沉試驗(yàn)。完成小浮選、小浮沉、月綜合篩分浮沉試驗(yàn)。

（3）月綜合試驗(yàn)。完成選煤廠篩分浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理計(jì)算，對原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，打印試驗(yàn)報告。

2.7.4 機(jī)電設(shè)備管理

（1）設(shè)備臺帳管理。機(jī)電設(shè)備管理為選煤廠提供全方位設(shè)備資產(chǎn)維護(hù)解決方案，以設(shè)備管理為核心，定期檢查為主線，設(shè)備預(yù)防性維護(hù)為前瞻，實(shí)現(xiàn)選煤廠設(shè)備管理，包括設(shè)備臺帳、配件臺帳管理等內(nèi)容。

（2）設(shè)備運(yùn)行安全管理。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)與選煤廠集中控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起，完成在線數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸和存儲。設(shè)備運(yùn)行安全管理可以實(shí)時查詢集控下設(shè)備運(yùn)行情況、起停車情況以及設(shè)備預(yù)報警情況等。

3 結(jié)語

選煤廠綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、整體技術(shù)先進(jìn)”原則，首先考慮安全可靠原則，根據(jù)選煤廠生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，在軟硬件設(shè)計(jì)上，要邏輯嚴(yán)密，確保生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定，充分保障生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行；其次，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的同時，也要注意技術(shù)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性；再次，要根據(jù)各系統(tǒng)要求，結(jié)合已有先進(jìn)可靠技術(shù)方案，建立一個完善體系結(jié)構(gòu)，使綜合自動化系統(tǒng)能夠在最大程度上滿足用戶業(yè)務(wù)需求和變化，充分利用迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，為選煤廠管理人員提供及時、迅速、全面的信息，最終提高管理水平、改善工人工作環(huán)境以及提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。