雙柳選煤廠煤泥水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究

張 強(qiáng)

(汾西礦業(yè)集團(tuán) 雙柳煤礦選煤廠，山西 柳林 033300)

選煤廠煤泥水處理是煤炭洗選加工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)煤泥水處理的智能化控制能夠從根本上實(shí)現(xiàn)降本增效，解決依賴人工加藥和藥劑損耗大等問(wèn)題。雙柳選煤廠在改進(jìn)煤泥水處理控制系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)原有的煤泥水系統(tǒng)已經(jīng)接入主集控系統(tǒng)中，但是主集控中濃縮系統(tǒng)和壓濾系統(tǒng)是互相獨(dú)立的，兩個(gè)系統(tǒng)形成了信息孤島，導(dǎo)致操作人員對(duì)于煤泥水處理系統(tǒng)工況判斷存在偏差。為有效避免生產(chǎn)過(guò)程中由于數(shù)據(jù)不同步引起的生產(chǎn)安全事故，需對(duì)雙柳選煤廠煤泥水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)升級(jí)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

1 總體架構(gòu)

該次煤泥水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建設(shè)基于雙柳選煤廠現(xiàn)有的設(shè)備條件，通過(guò)新增的工業(yè)級(jí)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，在不改變?cè)芯W(wǎng)關(guān)或PLC的IP地址的基礎(chǔ)上，專門建立一套煤泥水工業(yè)級(jí)環(huán)網(wǎng)，并將其通過(guò)光纖接入原有的主集控網(wǎng)絡(luò)中。這樣，原主集控系統(tǒng)采集的壓濾機(jī)運(yùn)行信號(hào)及板數(shù)信號(hào)等數(shù)據(jù)，在煤泥水系統(tǒng)監(jiān)控中，也可以進(jìn)行顯示。煤泥水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見(jiàn)圖1.

圖1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 硬件設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要硬件支持，通過(guò)加設(shè)工業(yè)級(jí)交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)將濃縮機(jī)系統(tǒng)和壓濾機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建成環(huán)網(wǎng)，并通過(guò)無(wú)線ap構(gòu)建一套無(wú)線wifi系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，做到三者數(shù)據(jù)互通。

在選用硬件設(shè)備時(shí)，考慮現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣，并要保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)穩(wěn)定,經(jīng)過(guò)多家比對(duì)最終選用了深圳三旺通信的產(chǎn)品。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)煤泥水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和需求，本著技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)選用了目前泛用性較廣的Windows操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件選擇了fameview組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)則選用了開(kāi)源通用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Mysql server[1]. 通過(guò)搭建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將煤泥水系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中在煤泥水服務(wù)器中，同時(shí)通過(guò)環(huán)網(wǎng)將煤泥水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送到操作站和集控中心，在對(duì)應(yīng)客戶端上通過(guò)fameview組態(tài)軟件對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，同時(shí)做到服務(wù)器與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)軟件主要用于管理人員實(shí)時(shí)查看，采用fameview構(gòu)建了一套可視化界面，所有的數(shù)據(jù)處理則在原有煤泥水服務(wù)器上運(yùn)行，確保了數(shù)據(jù)安全。可視化界面開(kāi)發(fā)時(shí)考慮到了操作和展示部分，做到了操作簡(jiǎn)潔、顯示明了，降低了管理人員的工作強(qiáng)度。

4 實(shí)際施工應(yīng)用

煤泥水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用千兆光纖環(huán)網(wǎng)，作為主干網(wǎng)絡(luò)。具體部署如下：

1) 主干網(wǎng)絡(luò)。

采用3臺(tái)千兆工業(yè)交換機(jī)，作為主干交換機(jī)，把煤泥水系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，形成千兆主干環(huán)網(wǎng)。3臺(tái)主干交換機(jī)分別布置在煤泥水集控室(壓濾車間內(nèi))、濃縮車間配電室、壓濾車間配電室。交換機(jī)之間的連接方式為光纖。該網(wǎng)絡(luò)可以形成自愈環(huán)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的任意鏈路發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)從另一條鏈路進(jìn)行通訊。自愈時(shí)間小于30 ms.

2) 濃縮機(jī)。

由于濃縮機(jī)為周邊傳動(dòng)裝置，系統(tǒng)預(yù)留的滑環(huán)通道數(shù)不夠，故需要采用無(wú)線通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)濃縮機(jī)及高精度濁度/濃度梯度檢測(cè)裝置的信息進(jìn)行采集。

采集的方法是在每臺(tái)濃縮機(jī)新增的高精度濁度/濃度梯度檢測(cè)MPTM-2.0控制箱中，增加一臺(tái)工業(yè)交換機(jī)，用于連接高精度濁度/濃度梯度檢測(cè)裝置。同時(shí)，濃縮機(jī)的PLC通過(guò)增加一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)，把原有系統(tǒng)的PPI接口轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)接口，用網(wǎng)線連入濃縮車間主交換機(jī)中。

新增的無(wú)線以太網(wǎng)通訊裝置，安裝在高精度濁度/濃度梯度檢測(cè)裝置的控制單元中，并接入到工業(yè)交換機(jī)中。在一個(gè)能與兩臺(tái)濃縮機(jī)形成可視角度的位置上，增加一臺(tái)以太網(wǎng)無(wú)線通信裝置接入煤泥水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過(guò)這臺(tái)裝置可以實(shí)現(xiàn)與兩臺(tái)濃縮機(jī)及高精度濁度/濃度梯度檢測(cè)裝置的通訊功能。

3) 濃縮加藥系統(tǒng)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)原濃縮加藥系統(tǒng)的通訊接口無(wú)法直接接入新增的濃縮系統(tǒng)交換機(jī)，因此需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)將原有的RS485接口轉(zhuǎn)換為通用以太網(wǎng)口(MODBUS TCP)后，再接入濃縮車間主交換機(jī)中。

4) 壓濾機(jī)。

把5臺(tái)壓濾機(jī)的PLC主機(jī)，聯(lián)至新增的煤泥水系統(tǒng)專設(shè)的工業(yè)級(jí)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)中，不改變?cè)芯W(wǎng)關(guān)或PLC的IP地址。這樣，原主集控系統(tǒng)采集的壓濾機(jī)運(yùn)行信號(hào)及板數(shù)信號(hào)等數(shù)據(jù)，在煤泥水系統(tǒng)監(jiān)控中，也可以進(jìn)行顯示。

5) 集控室。

將位于壓濾車間的煤泥水系統(tǒng)控制室中新增一個(gè)服務(wù)器，負(fù)責(zé)運(yùn)行相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)所要求的功能。將服務(wù)器接在主干交換機(jī)上并入千兆主干環(huán)網(wǎng)。同時(shí)，利用原有的網(wǎng)絡(luò)線纜(光纖)，與主集控的網(wǎng)絡(luò)連在一起。

6) 工業(yè)無(wú)線WIFI系統(tǒng)。

在煤泥水系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)，搭建工業(yè)無(wú)線WiFi系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控的內(nèi)網(wǎng)。配置3臺(tái)移動(dòng)PAD，用于進(jìn)行煤泥水系統(tǒng)的畫(huà)面監(jiān)視和操作。PAD的功能，與煤泥水系統(tǒng)集控上位機(jī)功能一致。通過(guò)用戶權(quán)限進(jìn)行管理，確定操作人員的控制權(quán)限。實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面+視頻監(jiān)控畫(huà)面合為一體，可以使得壓濾機(jī)司機(jī)對(duì)壓濾機(jī)的移動(dòng)操作更加安全可靠。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)硬件系統(tǒng)建立和軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，對(duì)雙柳選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行了有效的智能化改造，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的電子化存儲(chǔ)和局域網(wǎng)內(nèi)部共享，并做了直觀的數(shù)據(jù)展示。該系統(tǒng)改造后已投入使用，運(yùn)行良好，煤泥水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度得到提高，也提高了該選煤廠濃縮工藝過(guò)程的透明度，為安全生產(chǎn)提供了保障。