张集选煤厂(北区)PLC系统升级改造设计

张集选煤厂（北区）PLC系统升级改造设计

摘要：本文陈述了当前选煤厂集控系统改造的必要性和可行性，以张集选煤厂（北区）的实际改造方案为例，对生产工艺过程进行了详细的分析，然后根据要

求进行软硬件配置，并总结了系统改造后性能的改善.该控制系统改造的特点是尽

量利用原有的设施，降低改造成本和改造工期.

关键词：PLC；系统升级；设计

选煤厂的集控系统将工业技术、计算机技术以及通讯技术有效地结合，提高

集控系统的科学含量，保证选煤厂生产的质量。集控系统一般分为控制层和工控

机监控层两个部分，控制层的核心技术是PLC，PLC通过实际生产的需要来控制

机器的运用，PLC通过一种编程语言来实现工作，PLC编程语言比较简单。在实

际的操作中，工作人员能够很容易掌握PLC的工作原理。PLC最大的优势就是抗

干扰能力很强，不管在怎样的环境下，PLC装置都能正常的工作，受外界的干扰

很小，这对于选煤厂来说无疑是保证生产质量的关键。

1 概况

张集选煤厂北区集控系统从2005年投产使用至今，系统采用施耐德PLC的Quantm PLC 140系列，编程软件及版本：concept 2.6，调度监控画面操作系统：IFIX 2.6。张集选煤厂北区主要包括：筛分车间、主洗车间、浓缩泵房、压滤车间。参与集控的系统主要包括：原煤系统、洗煤系统，其中浓缩、泵房、压滤系统的

设备均不参与集控操作，只有带电和运行信号。参与小集控设备包括：沉降离心

机（391），堆取料、装车系统（矿属设备）。

2存在问题

由于使用年限较长，加上技术更新换代快，原使用的集控系统已经不能满足

生产需要，实践中主要发现以下问题：首先是原主站与分站，分站与分站之间采

用同轴电缆连接，不便于检查通讯状态，而且容易造成系统不稳定；其次是模块

老化，且长远看可能造成不生产，模块需要升级更新换代；另外就是工控机设备

系统版本低，软件不兼容，无法升级；编程软件和画面软件版本太低，需升级；

最后还有问题就是现场很多设备均不参与集控操作，均由岗位司机操作，无法实

现全自动化管理。

3 改造的必要性和可行性

生产控制系统的设备严重老化，设备故障率高，严重影响矿井生产，而且许

多备品备件将要面临着已停止生产。随着设备的不断更新换代，宜采用先进的控

制系统替代原技术落后硬件老化的控制系统。

部分设备未纳入老系统控制范围内，需安排岗位人员开机，不符合集团公司

减员增效的发展需求，为更好的实现四化融合，达到“机械化减人、自动化换人”

的发展趋势，建议升级改造。

4 选煤厂生产工艺集控改造原则

选煤厂生产连续性强、强度大、机械化要求高、存在安全隐患。现代化的选

煤厂应用多台可简单操作的设备，采用分布式控制系统集控。选煤厂设备要求较高，各设备必须严格按照程序启动、停止，设备之间必须有严格闭锁关系。同时，为了保障生产的连续进行和设备检修方便，集控系统应能方便地实现手动、单机、集控方式等的转换。工艺过程中的任何设备的突发状况，都会给选煤工艺造成严

重现象，可能还会引起事故范围的扩大，危及生命和生产。

5 改造技术方案

当前张集选煤厂北区生产控制系统为施耐德公司140系列PLC，I/O远程分站

包括：主厂房三层面配电室分站、筛分二层配电室分站、浓缩配电室分站、新压

滤车间配电室分站，各分站之间通过GENIUS现场总线进行数据通讯。

新控制系统采用AB最新系列PLC，通过以太网组成有机的整体，保证数据传

输的可靠性、稳定性。在集控室内机房设置PLC集中控制主站，在各个配电室分

别设置PLC远程分站，来负责相关工艺设备的集中控制与信息采集任务。

远程分站、主站通过以太网环网相连，10/100Mbps通讯速率；主站至上位机

之间通过100Mbps Ethernet网相连；全厂形成一个统一的控制网，完成全部信号

采集、设备控制、工艺参数调控等功能。

在集控室更换3台监控上位机、1台工业交换机，为了保证通讯系统的稳定性，主站和远程分站之间采用光纤进行传输。

上位机组态软件选用iFix软件，实现图形监控、动态图形显示、历史数据采

集管理、状态趋势图、自诊断、报警等多种功能，同时可以联系各PLC站，实现

无障碍通讯和设备控制、监测。

在集控室设置如下设备及软件：

（1）设置3台工业控制计算机作为监控上位机，配置监控软件客户端iFix软件，同时配置23寸宽屏液晶显示器；

（2）设置1套工业交换机，确保上位机和PLC之间的通讯。

为了保证通讯系统的稳定性，主站和远程分站之间采用光缆作为网络的通讯

介质。

控制系统网络组成分为三层：

第一层：该层为监控层。主要由操作员站、交换机、打印机等构成；由软件

组态构成系统监控软件平台，实现机电设备的监控及生产的统一集中管理。为增

强系统的通讯速度和兼容性，该层采用TCP/IP通讯方式从PLC获取相关信息数据。

第二层：该层为控制层。由AB公司的以太网通讯协议构成网络，连接选煤

厂集控系统各个分站，实现全厂的监控有机整体。

第三层：该层为设备层。由PLC的控制站（主站+远程I/O模块）组成，完成

全厂生产流程的实时过程控制。

6 效益分析

完成系统升级后可以实现浓缩、泵房、压滤系统无人值守，实现减员增效，

年节约人力资源成本约72万元。可以大大提高系统稳定性、时效性，减少影响

生产事故，年提高产值、节约各项罚款约65万元；另外就是有效降低设备维护

投入，每年节约材料配件费用近40万元。

7 结论

生产控制系统的设备严重老化，设备故障率高，严重影响矿井生产，完成该

项系统升级后，实现减员增效、节约成本、提高系统稳定性、减少影响生产事故。另外设备的更新换代快，可许多备品备件将要面临着已停止生产，宜采用先进的

控制系统替代原技术落后硬件老化的控制系统，可以保证安全生产，提高效益。

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