浅析集中控制系统
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• 2.5.1.组态软件的主要作用 • 设备监视和控制。通过显示器显示现场设备集中、就地、开、
停、仓位、流量等信息状态，对可控设备实施开关和调节。
• 设备的闭锁、解锁等控制。根据工艺特点实现流程启停，
连锁参与运行。
• 环节的闭环控制。重介密度控制、加压过滤机、快开压滤机、
浓缩机等均实现了自动调节。
• 调度信息的集中管理。显示、存储、统计、分析、打印生产信
3.1.系统具体功能的实现方法。
• • • • • • 岗位间信息传递。--普通电话或抗噪电话。 启车时语音预告。--具有扩播功能电话。 故障时语音报警。--扩播电话或广播网。 点对点广播呼叫。--扩音功能电话。 移动的点点沟通。--小灵通或对讲机。 范围内短信沟通。--小灵通。
3.2.语音、扩播、小灵通系统框图
• 操作集中、可靠。设备控制、生产信息集中在一个屏幕上。
设备开停采用PLC控制，信息反馈由软件自动生成。
• 控制直观、灵活、智能。所有设备可在一个屏幕（组
态）画面中直观显示，全厂生产中过程情况由一系列（饼、柱、线） 图表显示。流程闭锁、解锁方便。工艺密度调节实现闭环自动控制。
• 安全。控制原理上停车优先、就地优先、故障停车。生产纪录可
4.2.1.工业电视的组成
• 现场信号采集---摄像机 • 图像控制与管理---镜头、红外照明、照明、 云台、门禁等 • 图像实时反馈---变、解码器，CRT，DLP， LED，DPD等 • 软件处理---查询、浏览、控制软件
4.2.2.工业电视的组成
4.3.工业电视的发展
• 早期----20世纪50-70年代工业电视实现方 式，点对点，平行阻抗电缆或同轴电缆。 • 中期---70-80年代末，点对点机械切换和云 台控制。 • 近期—90-2千年，点点间电子切换，分点 录像，画面分割，远程控制等 • 目前---存数字技术和半数字技术。存数字价格
2.3.2.单台设备起停梯形图
2.3.3.单台设备正反转起停梯形图
2.4.现场监、测反馈元件
• 作用：将现场设备“状态”通过相应元器 件采集后反馈到PLC中。 • 特点：1、现场采集的全面，各种信息反馈 的相应全面。2、元器件的可靠和适应程度， 决定了向上“汇报”可靠程度。 • 开关量反馈（0和1）。开、关、位置、跑 偏、故障等。 • 模拟量反馈。开启度、温度、料位、密度、 流量等等。
4.工业电视系统
• • • • 工业电视的作用。 工业电视的组成。 工业电视的发展。 与控制系统结合。
4.1.工业电视的作用
• 及时发现各监控点的安全生产和工艺实施 情况，为安全生产和集约生产提供硬件保 障。 • 为经营、管理提供监督依据。 • 延伸管理人员的监督能力，如：夜视功能、 门禁功能、远程监督管理等。
5.1.信息管理系统的功能
• • • • 如实统计、分析工艺、设备运行情况。 为决策者或管理者提供科学数据。 处理繁琐的生产管理统计信息。 为安全生产提供可追溯或可预警的数据、 声音或图像信息。 • 减员提效，提高企业管理水平，为效益 挖潜提供了可能和基础。
5.2.信息系统的组成
• 生产运行—主要对生产过程、阶段进行生产管 理，包括生产调度管理、设备运行管理、生产 信息统计查询、设备管理等内容。 • 技术评估—实现生产工艺指标考核，分析生产、 评估等作用。由产率分析、能耗评定、计划执 行联动、理论实际评估等组成。 • 质量管理—实现对生产过程半成品、成品、批 次、班组等情况进行统计管理。
• 1.6.1.集控系统的发展
单纯的开关量控制---模拟量控制---组态软件的应用---工业电视、通 讯、信息管理系统系统独立应用、各系统的融合。
• 1.6.2.公司选煤厂集控系统的发展
1994*新庄矿原煤准备车间集控系统，15**台设备的集中控制。---目 前每个选煤厂均有集控系统。
*为94年左右 **大约数。
2. 集中（控制）系统的组成
PLCBiblioteka Baidu
现场测、监反馈元件
梯形图和现场控制部分
组态软件
2.1.1.集中（控制）系统定义
• 利用计算机技术和可编程控制器，对被控 设备进行智能控制和管理的系统。 • 将原来分散控制和管理的设备有此套系统 来集中控制和管理。
2.1.2集中（控制）系统框图
2.2.1.PLC----集中控制中的核心硬件
2.3.1.梯形图程序设计语言的特点
• （１）与电气操作原理图相对应，具有直观性和 对应性； • （２）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电 气技术人员来说，易于撑握和学习； • （３）梯形图中的能流（Power FLow）不是实际 意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继 电器；
• （４）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关 系，便于相互的转换和程序的检查。
程控交换机系统 （和语音系统）
摄像机、 图像云台控制 存储系统
软件 信息采集、 数据处理系统
1.2.按层次分类
生产管理层
实现信息、数据的统计、分析、处理，提供决策依据
过程设置监控层
通过软硬件编码、解析对现场单元进行控制
现场控制层
现场控制硬件（由控制电路、检测元件等构成）
1.3.集控系统的特点和优点
查，可追溯性强。
• 社会效益、经济效益显著。*减人提效。上下监督。
*--当被控制产品与其相适应时
1.4.集控系统的定义
• 集控系统。采用必要软、硬件将现场生产 中的设备和其相关联的方面，通过监、测、 控、声、光等方法，实现安全生产、自动 过程控制或按工艺需要进行运行的系统。
1.6.集控系统的发展
息如：设备状态；仓、池、桶液位；处理量；以图形和报表显示、打印；
2.5.2.组态软件种类
• • • • • Intellution公司的iFIX GE公司的Cimplicity Wonderware公司的InTouch Siemens公司的WinCC 我国的--组态王
3.调度通讯系统
• 以指挥、组织、管理安全生产为职能，利 用相关的语音通话设备，实现岗位相互之 间信息沟通和传递的系统。 • 指挥、组织职能。语音预告、故障报警、 电话指挥等。 • 管理职能。语音录音，电话会议等。 • 主要产品。扩播、电话、对讲机、小灵通、 普通电话等。
高，脱离了模拟技术。模拟--数字，传输方便，价格相对 低。
5.信息管理系统
• 定义—是企业依靠智能化软件，实现企业 正常生产、管理的软件集合。是现代管理 理念和方法以及标准化管理手段的体现， 是提高企业管理水平的必然之路。 • 要求—按照选煤工艺和专业的自身特点， 以系统论的观点整体规划，把不同类型的 信息集成起来。 • 目的--最终达到充分利用信息，实现科学 生产、评估生产、指导生产的目的。
浅析选煤厂集中控制系统
郜海根
cnaghg@163.com
目
录
1.系统介绍。 2. 集中（控制）系统。 3.调度通讯系统。 4.工业电视系统。 5.信息管理系统。 6.集控系统应考虑的几个问题。
1.系统介绍 1.1.按系统分类
集控系统
集中（控制）系统
调度通讯系统
工业电视系统
信息管理系统
PLC 组态软件 现场控制和反馈
5.3.信息系统的成败因素
• 信息系统的使用结果关键在于领导的决 心，程序编码的设计只是系统建设的初 级阶段，大量的精力主要投入在细致的 调试修改过程中。系统的调试过程是艰 巨、繁琐的，需要研究人员和使用人员 密切配合。所以系统成败是领导决心和 严格要求的结果。
6.集控系统应考虑的几个问题
• 总线的问题。
2.4.1.现场采集元件举例
2.4.2.皮带机上的各种采集元件
• 种类：跑偏、失速、堵塞、纵向撕裂、断 带、烟雾、温度、打滑 • 保护≠维护
速度传感器
皮带纵向撕裂保护传感器
2.4.3.皮带机上的各种采集元件（续）
拉绳开关
（红外线）皮带断带保护器
跑偏开关
（红外线）温度传感器
2.5.集中控制的人机对话平台—组态软件
• 就地、集控优先的选择问题。
– 就地优点，现场控制优先，及时处理现场问题。 缺点，不利于调度人员集中管理，如停送电， 现场试车等。
• PLC控制点隔离问题。
– 优点。保证PLC的安全。缺点，由于多一个连 接点，故障的可能多了。
集控系统应考虑的几个问题（续）
• 抗干扰的问题。
– 由于选煤工艺向重介工艺发展，变频使用数量 越来越多，控制线路应选择带屏蔽和独立屏蔽 的接地系统。
– 元件通讯协议不一致带来的信息采集困难，有 些甚至没有通讯功能。 – 协议本身的缺点。简单介绍rs232、rs485、 mb+、tcp/ip。
• 独立自动控制设备的集控信息采集问题
– 加压过滤机和快开压滤机与集控的联系。 – 加压过滤机采用opc封包方式解决。 – 快开采用取开关量方式解决。
集控系统应考虑的几个问题（续）
2.2.4.PLC中的其他模块
• 电源模块 • 通讯模块 • 机架和背板
2.2.5.选煤厂的PLC主要品牌
• 有美国、德国、日本等不下十几家公司的 产品。 • 在选煤厂控制系统中应用较多的有： 莫迪康（MODICON）公司的984系列PLC， MODICON 公司的Quantum系列PLC；GE 公司90系列PLC；德国西门子公司 （SIEMENS）的S5、 S7系列系列PLC，
• PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻 辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应 用而设计的。 • 1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求， 第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技 术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一 代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC. • 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成 一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、 电源模块、通讯模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合 配置。
• PLC优点：
齐全、多样化
可靠性 、易操作性 、灵活性、功能模块的
•2.2.2.PLC中的CPU
• CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用， 每套PLC至少有一个CPU，从用户程序存 贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令 规定的任务产生相应的控制信号，去指挥 有关的控制电路。 • CPU速度和内存容量是PLC的重要参数， 它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软 件容量等。
2.2.3.PLC中的I/O模块
• PLC与电气回路的接口。 • I/O分为：DI，DO，AI，AO和特殊模块等 模块。 • 常用的I/O分类如下：
按电压水平分，220VAC、110VAC、24VDC 按隔离方式分，继电器隔离、晶体管隔离 按信号类型分，（4-20mA,0-20mA）、（010V,0-5V,-10-10V）等， 按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
2.3.PLC常用程序设计语言简介
• 梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 • 布尔助记符（Boolean Mnemonic）程序设 计语言 • 功能表图（Sepuential Function Chart）程 序设计语言 • 功能模块图（Function Block）程序设计语 言 • 结构化语句（Structured Text）描述程序设 计语言
2.2.6.PLC的工作原理
• PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为 输入采样、用户程序执行和输出刷新三个 阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫 描速度重复执行上述三个阶段。
2.2.7.当代PLC 的发展
• PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架是操 作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从 站。 • 冗余技术也不断发展，双冗余、三冗余、七冗余。 • 运行方式上灵活分为冷备、热备和同步热备。 • 应用尖端的电子技术，个人计算机的飞速发展， PC机变得稳定而可靠。 • 软PLC，又称为软逻辑。在PC机上安装如Linux、 WinCE等操作系统，而在操作系统中运行逻辑执 行程序，作为PLC系统的主站。
停、仓位、流量等信息状态，对可控设备实施开关和调节。
• 设备的闭锁、解锁等控制。根据工艺特点实现流程启停，
连锁参与运行。
• 环节的闭环控制。重介密度控制、加压过滤机、快开压滤机、
浓缩机等均实现了自动调节。
• 调度信息的集中管理。显示、存储、统计、分析、打印生产信
3.1.系统具体功能的实现方法。
• • • • • • 岗位间信息传递。--普通电话或抗噪电话。 启车时语音预告。--具有扩播功能电话。 故障时语音报警。--扩播电话或广播网。 点对点广播呼叫。--扩音功能电话。 移动的点点沟通。--小灵通或对讲机。 范围内短信沟通。--小灵通。
3.2.语音、扩播、小灵通系统框图
• 操作集中、可靠。设备控制、生产信息集中在一个屏幕上。
设备开停采用PLC控制，信息反馈由软件自动生成。
• 控制直观、灵活、智能。所有设备可在一个屏幕（组
态）画面中直观显示，全厂生产中过程情况由一系列（饼、柱、线） 图表显示。流程闭锁、解锁方便。工艺密度调节实现闭环自动控制。
• 安全。控制原理上停车优先、就地优先、故障停车。生产纪录可
4.2.1.工业电视的组成
• 现场信号采集---摄像机 • 图像控制与管理---镜头、红外照明、照明、 云台、门禁等 • 图像实时反馈---变、解码器，CRT，DLP， LED，DPD等 • 软件处理---查询、浏览、控制软件
4.2.2.工业电视的组成
4.3.工业电视的发展
• 早期----20世纪50-70年代工业电视实现方 式，点对点，平行阻抗电缆或同轴电缆。 • 中期---70-80年代末，点对点机械切换和云 台控制。 • 近期—90-2千年，点点间电子切换，分点 录像，画面分割，远程控制等 • 目前---存数字技术和半数字技术。存数字价格
2.3.2.单台设备起停梯形图
2.3.3.单台设备正反转起停梯形图
2.4.现场监、测反馈元件
• 作用：将现场设备“状态”通过相应元器 件采集后反馈到PLC中。 • 特点：1、现场采集的全面，各种信息反馈 的相应全面。2、元器件的可靠和适应程度， 决定了向上“汇报”可靠程度。 • 开关量反馈（0和1）。开、关、位置、跑 偏、故障等。 • 模拟量反馈。开启度、温度、料位、密度、 流量等等。
4.工业电视系统
• • • • 工业电视的作用。 工业电视的组成。 工业电视的发展。 与控制系统结合。
4.1.工业电视的作用
• 及时发现各监控点的安全生产和工艺实施 情况，为安全生产和集约生产提供硬件保 障。 • 为经营、管理提供监督依据。 • 延伸管理人员的监督能力，如：夜视功能、 门禁功能、远程监督管理等。
5.1.信息管理系统的功能
• • • • 如实统计、分析工艺、设备运行情况。 为决策者或管理者提供科学数据。 处理繁琐的生产管理统计信息。 为安全生产提供可追溯或可预警的数据、 声音或图像信息。 • 减员提效，提高企业管理水平，为效益 挖潜提供了可能和基础。
5.2.信息系统的组成
• 生产运行—主要对生产过程、阶段进行生产管 理，包括生产调度管理、设备运行管理、生产 信息统计查询、设备管理等内容。 • 技术评估—实现生产工艺指标考核，分析生产、 评估等作用。由产率分析、能耗评定、计划执 行联动、理论实际评估等组成。 • 质量管理—实现对生产过程半成品、成品、批 次、班组等情况进行统计管理。
• 1.6.1.集控系统的发展
单纯的开关量控制---模拟量控制---组态软件的应用---工业电视、通 讯、信息管理系统系统独立应用、各系统的融合。
• 1.6.2.公司选煤厂集控系统的发展
1994*新庄矿原煤准备车间集控系统，15**台设备的集中控制。---目 前每个选煤厂均有集控系统。
*为94年左右 **大约数。
2. 集中（控制）系统的组成
PLCBiblioteka Baidu
现场测、监反馈元件
梯形图和现场控制部分
组态软件
2.1.1.集中（控制）系统定义
• 利用计算机技术和可编程控制器，对被控 设备进行智能控制和管理的系统。 • 将原来分散控制和管理的设备有此套系统 来集中控制和管理。
2.1.2集中（控制）系统框图
2.2.1.PLC----集中控制中的核心硬件
2.3.1.梯形图程序设计语言的特点
• （１）与电气操作原理图相对应，具有直观性和 对应性； • （２）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电 气技术人员来说，易于撑握和学习； • （３）梯形图中的能流（Power FLow）不是实际 意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继 电器；
• （４）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关 系，便于相互的转换和程序的检查。
程控交换机系统 （和语音系统）
摄像机、 图像云台控制 存储系统
软件 信息采集、 数据处理系统
1.2.按层次分类
生产管理层
实现信息、数据的统计、分析、处理，提供决策依据
过程设置监控层
通过软硬件编码、解析对现场单元进行控制
现场控制层
现场控制硬件（由控制电路、检测元件等构成）
1.3.集控系统的特点和优点
查，可追溯性强。
• 社会效益、经济效益显著。*减人提效。上下监督。
*--当被控制产品与其相适应时
1.4.集控系统的定义
• 集控系统。采用必要软、硬件将现场生产 中的设备和其相关联的方面，通过监、测、 控、声、光等方法，实现安全生产、自动 过程控制或按工艺需要进行运行的系统。
1.6.集控系统的发展
息如：设备状态；仓、池、桶液位；处理量；以图形和报表显示、打印；
2.5.2.组态软件种类
• • • • • Intellution公司的iFIX GE公司的Cimplicity Wonderware公司的InTouch Siemens公司的WinCC 我国的--组态王
3.调度通讯系统
• 以指挥、组织、管理安全生产为职能，利 用相关的语音通话设备，实现岗位相互之 间信息沟通和传递的系统。 • 指挥、组织职能。语音预告、故障报警、 电话指挥等。 • 管理职能。语音录音，电话会议等。 • 主要产品。扩播、电话、对讲机、小灵通、 普通电话等。
高，脱离了模拟技术。模拟--数字，传输方便，价格相对 低。
5.信息管理系统
• 定义—是企业依靠智能化软件，实现企业 正常生产、管理的软件集合。是现代管理 理念和方法以及标准化管理手段的体现， 是提高企业管理水平的必然之路。 • 要求—按照选煤工艺和专业的自身特点， 以系统论的观点整体规划，把不同类型的 信息集成起来。 • 目的--最终达到充分利用信息，实现科学 生产、评估生产、指导生产的目的。
浅析选煤厂集中控制系统
郜海根
cnaghg@163.com
目
录
1.系统介绍。 2. 集中（控制）系统。 3.调度通讯系统。 4.工业电视系统。 5.信息管理系统。 6.集控系统应考虑的几个问题。
1.系统介绍 1.1.按系统分类
集控系统
集中（控制）系统
调度通讯系统
工业电视系统
信息管理系统
PLC 组态软件 现场控制和反馈
5.3.信息系统的成败因素
• 信息系统的使用结果关键在于领导的决 心，程序编码的设计只是系统建设的初 级阶段，大量的精力主要投入在细致的 调试修改过程中。系统的调试过程是艰 巨、繁琐的，需要研究人员和使用人员 密切配合。所以系统成败是领导决心和 严格要求的结果。
6.集控系统应考虑的几个问题
• 总线的问题。
2.4.1.现场采集元件举例
2.4.2.皮带机上的各种采集元件
• 种类：跑偏、失速、堵塞、纵向撕裂、断 带、烟雾、温度、打滑 • 保护≠维护
速度传感器
皮带纵向撕裂保护传感器
2.4.3.皮带机上的各种采集元件（续）
拉绳开关
（红外线）皮带断带保护器
跑偏开关
（红外线）温度传感器
2.5.集中控制的人机对话平台—组态软件
• 就地、集控优先的选择问题。
– 就地优点，现场控制优先，及时处理现场问题。 缺点，不利于调度人员集中管理，如停送电， 现场试车等。
• PLC控制点隔离问题。
– 优点。保证PLC的安全。缺点，由于多一个连 接点，故障的可能多了。
集控系统应考虑的几个问题（续）
• 抗干扰的问题。
– 由于选煤工艺向重介工艺发展，变频使用数量 越来越多，控制线路应选择带屏蔽和独立屏蔽 的接地系统。
– 元件通讯协议不一致带来的信息采集困难，有 些甚至没有通讯功能。 – 协议本身的缺点。简单介绍rs232、rs485、 mb+、tcp/ip。
• 独立自动控制设备的集控信息采集问题
– 加压过滤机和快开压滤机与集控的联系。 – 加压过滤机采用opc封包方式解决。 – 快开采用取开关量方式解决。
集控系统应考虑的几个问题（续）
2.2.4.PLC中的其他模块
• 电源模块 • 通讯模块 • 机架和背板
2.2.5.选煤厂的PLC主要品牌
• 有美国、德国、日本等不下十几家公司的 产品。 • 在选煤厂控制系统中应用较多的有： 莫迪康（MODICON）公司的984系列PLC， MODICON 公司的Quantum系列PLC；GE 公司90系列PLC；德国西门子公司 （SIEMENS）的S5、 S7系列系列PLC，
• PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻 辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应 用而设计的。 • 1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求， 第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技 术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一 代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC. • 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成 一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、 电源模块、通讯模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合 配置。
• PLC优点：
齐全、多样化
可靠性 、易操作性 、灵活性、功能模块的
•2.2.2.PLC中的CPU
• CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用， 每套PLC至少有一个CPU，从用户程序存 贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令 规定的任务产生相应的控制信号，去指挥 有关的控制电路。 • CPU速度和内存容量是PLC的重要参数， 它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软 件容量等。
2.2.3.PLC中的I/O模块
• PLC与电气回路的接口。 • I/O分为：DI，DO，AI，AO和特殊模块等 模块。 • 常用的I/O分类如下：
按电压水平分，220VAC、110VAC、24VDC 按隔离方式分，继电器隔离、晶体管隔离 按信号类型分，（4-20mA,0-20mA）、（010V,0-5V,-10-10V）等， 按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
2.3.PLC常用程序设计语言简介
• 梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 • 布尔助记符（Boolean Mnemonic）程序设 计语言 • 功能表图（Sepuential Function Chart）程 序设计语言 • 功能模块图（Function Block）程序设计语 言 • 结构化语句（Structured Text）描述程序设 计语言
2.2.6.PLC的工作原理
• PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为 输入采样、用户程序执行和输出刷新三个 阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫 描速度重复执行上述三个阶段。
2.2.7.当代PLC 的发展
• PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架是操 作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从 站。 • 冗余技术也不断发展，双冗余、三冗余、七冗余。 • 运行方式上灵活分为冷备、热备和同步热备。 • 应用尖端的电子技术，个人计算机的飞速发展， PC机变得稳定而可靠。 • 软PLC，又称为软逻辑。在PC机上安装如Linux、 WinCE等操作系统，而在操作系统中运行逻辑执 行程序，作为PLC系统的主站。