PLC 集控系統(tǒng)在選煤廠的應用

劉 洋

（晉能控股煤業(yè)集團大地選煤廠永定莊洗煤廠，山西 大同 037001）

引言

集中控制系統(tǒng)是選煤廠機械設備啟停控制的核心，通過集中控制系統(tǒng)可實現(xiàn)選煤廠內機械設備按照指定順序進行開停，并可對所有選煤設備運行狀態(tài)、故障情況等進行監(jiān)控，及時反饋設備出現(xiàn)的問題，從而降低設備故障率，縮短設備維修時間，降低勞動作業(yè)強度，大大提高選煤效率。集中控制系統(tǒng)是選煤工藝系統(tǒng)的重要組成部分，使選煤廠各個控制分支進行統(tǒng)一自動化控制，實現(xiàn)安全可靠、通信靈活、便于操作的自動化控制選煤[1-2]。

1 PLC 集控系統(tǒng)架構及設備配制

1.1 集中控制系統(tǒng)三層架構

永定莊選煤廠PLC 集控系統(tǒng)主要由PLC 控制柜、控制箱、遠程控制分站、上位機、組態(tài)軟件、通信網(wǎng)絡、操作站等部分組成，集控系統(tǒng)從架構上主要分為設備層、控制層和信息層。

1）設備層。設備層是整個控制系統(tǒng)的基礎部分，它主要由控制元件、精密儀表、監(jiān)控系統(tǒng)以及綜合自動化子系統(tǒng)等部分組成。

2）控制層?？刂茖邮钦麄€系統(tǒng)的核心，主要對設備運行工況、參數(shù)進行實時采集，然后根據(jù)選煤工序對選煤設備、儀表等進行自動化控制，同時將各個設備運行參數(shù)及時上傳至信息層內。

3）信息層。信息層主要是對所有選煤設備進行遠程監(jiān)測，下達控制指令，并對各類信息進行采集以及儲存，從而便于操作人員后期查閱、調用等，屬于人機交換層。

1.2 集中控制系統(tǒng)的設備配制

永定莊選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)可適用于選煤廠100 臺左右的中大型選煤設備集中控制，該系統(tǒng)主要由PLC 控制柜一臺、PLC 遠程控制分站若干臺、上位機1 臺、數(shù)據(jù)處理站、設備控制站、信號數(shù)據(jù)站等、工業(yè)環(huán)網(wǎng)等部分組成，如圖1 所示。

圖1 PLC 集中控制系統(tǒng)框架結構圖

PLC 控制柜主要采用AB1756 系列控制器與1734 列輸人輸出模塊，PLC 為整個系統(tǒng)核心單位，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)信號及時于井下處理，同時根據(jù)上位機發(fā)出的操作指令，控制電機、泵及閱門等執(zhí)行機構完成相應的動作，上位機內安裝專用ForceControl 組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件在顯示器上將各類選煤設備以圖形形式直觀顯示，從而便于操作人員對井下選煤設備運行工況進行分析。

2 PLC 集控系統(tǒng)控制方式

2.1 集中控制方式

永定莊礦選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)，主要利用布置在操控室內的計算機對整個洗選設備進行控制，采用上位機對選煤廠各類設備運行信息進行收集，具有靈敏度高、設備集中利用率高以及精度高等優(yōu)點；但是由于集中控制方式主要利用計算機進行控制，在控制過程中一旦計算機出現(xiàn)故障，整個控制系統(tǒng)將癱瘓，影響著選煤施工；計算機中利用專用組態(tài)軟件進行控制，軟件維護成本費用高；同時采用集中控制時，需采用無數(shù)條電纜、信號線將選煤設備連接一起，電纜布設繁瑣且布設區(qū)域廣，一旦電纜或信號線出現(xiàn)破損時，維修難度大，成本費用高，不利于選煤廠進行自動化的聯(lián)網(wǎng)。

2.2 分布控制方式

1）PLC 分布控制方式主要通過集散型計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對選煤廠選煤系統(tǒng)的控制，分布式控制是數(shù)據(jù)收集、分析等利用上位機中編程控制器進行處理；利用上位機對各個PLC 分站進行控制，從而控制整個選煤系統(tǒng)；而各類信息反饋主要通過設備穩(wěn)定運行實現(xiàn)的，將反饋信息上傳至PLC 控制柜內。

2）分布控制方式主要分為一級、二級、三級，其中一級屬于集中控制方式，操控人員通過顯示器中圖像顯示，直觀掌握選煤設備運行情況；二級主要利用PLC 對整個系統(tǒng)進行控制，并與上位機及監(jiān)控分站進行聯(lián)系；三級為輸出入智能分站，主要由通信模塊、輸入輸出模塊、通信接口、無線網(wǎng)絡等部分組成，主要實現(xiàn)PLC 控制柜與選煤設備通信連接。

3 PLC 集控系統(tǒng)主要功能

3.1 實時控制功能

PLC 集中控制系統(tǒng)可對整個選煤廠設備進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)選煤中逆煤流起車、順煤流停車順序控制，同時根據(jù)各設備之間的閉鎖關系實現(xiàn)閉鎖控制功能；在選煤設備啟動前控制系統(tǒng)可發(fā)出警報，選煤過程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時系統(tǒng)及時發(fā)出警報并對故障設備進行閉鎖停機，從而避免事故范圍擴大，降低選煤設備事故率，提高選煤效率。

3.2 圖形直觀顯示功能

PLC 控制系統(tǒng)利用各類傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)、上位機以及組態(tài)軟件，可將所有選煤設備運行情況、設備參數(shù)、設備故障情況等以圖形的形式直觀顯示在顯示器上，操作人員可對每一臺選煤設備實際運行情況進行遠程監(jiān)控，并實施控制，解決了傳統(tǒng)人工控制時勞動強度大、設備故障率高等技術難題。

3.3 通信功能

PLC 集中控制系統(tǒng)通過通訊功能進行現(xiàn)場監(jiān)控，同時與不同系統(tǒng)之間采用工業(yè)環(huán)網(wǎng)可進行通信交流，利用通訊功能該系統(tǒng)實現(xiàn)了人家界面、人機交換，從而為遠程操控人員提供直觀信息平臺，實現(xiàn)對選煤系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控、故障排查等，提高選煤廠各設備之間聯(lián)動效率，保證選煤設備穩(wěn)定運行。

3.4 監(jiān)控功能

PLC 集中控制系統(tǒng)具有遠程監(jiān)控功能，操控人員利用組態(tài)軟件對選煤場所內各類監(jiān)控設備進行控制，實現(xiàn)對選煤設備啟停情況、選煤情況以及選煤場所可能存在的潛在危險因素進行遠程監(jiān)控，從而全面了解選煤廠生產(chǎn)情況。與傳統(tǒng)人工監(jiān)控相比，具有實時監(jiān)控、勞動強度低、便于監(jiān)控儲存調閱以及精度高等優(yōu)點。

3.5 網(wǎng)絡、管理功能

PLC 集中控制系統(tǒng)利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)上位機與監(jiān)控分站、監(jiān)控分站與PLC 控制柜之間進行數(shù)據(jù)交換，與傳統(tǒng)布線相比，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，從而便于選煤廠管理人員對選煤工藝進行管控；同時系統(tǒng)利用網(wǎng)絡系統(tǒng)可對選煤生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)進行記錄、儲存，并形成報表，從而為選煤廠管理人員全面了解整個生產(chǎn)情況，以及選煤工作有序開展提供依據(jù)[3]。

4 應用效果分析

永定莊選煤廠采用PLC 集中控制系統(tǒng)后，通過現(xiàn)場觀察以及實際應用效果來看，PLC 集中控制系統(tǒng)能夠對選煤廠內所有選煤設備進行集中控制管理以及實時監(jiān)控，實現(xiàn)了選煤廠選煤工藝無人值守以及遠程控制的目的，大大提高了選煤效率，取得了顯著應用成效。