选煤厂综合自动化系统

选煤厂综合自动化系统

一、系统概述

目前，中国选煤厂的自动化属于局部生产系统自动化较多，如跳汰机层自动控制、重悬浮液密度自动测量与调控、浮选工艺参数自动检测与控制等。只有少数厂实现了全厂主要生产系统计算机、自动化和全厂设备集中控制、数据采集和工业电视监视的综合自动化统一管理。因此，进一步推广选煤厂自动化成果，发展全厂生产系统自动化，是今后的发展方向。

二、系统设计方案

根据现场的实际情况，自动化系统结构框图设计如图（1）。它是一种多层的二级网络结构：

图（1）选煤厂安全生产自动化结构图

⑴第一级：管理信息网络

主要挂接管理站、管理服务器和视频服务器，并负责与企业外部的接口。

⑵第二级：监控信息网络

包括两层：

●远程I/O网络级：集控系统的CPU主站与PLC分站之间采用远程I/O分站方式连接。

●工业以太环形网络：集控系统的各CPU主站及其上位机之间通过环形工业以太冗余网络相连。其它监控上位机（如单机自动化系统上位机、灰分仪上位机）也通过工业以太网络相连，构成完整的集控调度监控信息网络。并经过防火墙与管理信息网络相连，构成企业Intranet网络。

将监控网络与信息网络分开，构成两层网络结构，并通过防火墙、隔离设备、增设监控数据库等手段保证监控系统的安全性。同时在这种系统结构中，PLC集控站之间，集控上位机与各集控站之间皆是通过以太网相连。原煤、动筛和洗煤系统中，采用分站总线冗余的措施，通过此网络架构设计，系统可靠性大为提高。

上位监控软件选用力控组态软件ForceControl，将系统运行过程中的数据通过画面直观显示，方便对系统的控制监视，同时能实现用户管理、故障报警处理、报表查询与打印等功能。工控机通过网线连接到交换机，彼此互为备用，其中两台构成软件冗余，确保安全生产，能够保证历史数据的完整。利用ForceControl的网络发布功能，通过发布服务器向局域网发布系统组态画面和各种报表，可以更加方便及时的了解现场设备运转状态与参数，保证系统安全稳定运行。

三、系统功能

采用最新编程软件对集控系统PLC进行编程、采用先进组态软件作为集控上位机软件，以适应当前工艺改造的集控要求，以及选煤系统安全生产自动化的要求。该系统主要包括集控功能和信息集成功能。

3.1 集控功能

实现集控灵活性（保护、流程选择、加解锁等）、故障快速定位、故障回溯、接点抖动软件消除以及局部工艺环节自动控制等功能。比如：

（1）启动预告功能：系统启动前，设备启车预告功能通过笛、铃和语音向现场设备发出启动预告信号，以提醒工作人员注意安全。

（2）具有设备禁止启动功能：在预告期间，监控系统上位机若接收到现场禁启信号，则禁止启动设备，并自动记录禁启设备号，否则按逆煤流顺序启车。

（3）启动/暂停功能：在启车过程中，若有任一台设备故障或禁启，系统立即暂停启车过程，闭锁来煤设备，延时一定时间。在延时时间内，已启动的设备不停，若故障能短时排除，可继续启车；否则，瞬时停止已启动的设备。

（4）事故处理、暂停/解除功能：在设备运行过程中，当某台设备发生故障时，故障点设备至煤源侧各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备延时停车。若故障能尽快处理，现场人员可解除故障。这时停车过程自动停止，未停完的设备不再继续停车。系统向各设备重新发启动预告信号，预告结束后便自动启车至煤源，使系统恢复正常运行，以减少设备的频繁启停，降低设备的损坏率。

（5）诊断功能：系统具有先进的综合诊断功能，能对设备和参数异常作出识别和诊断，能快速正确地识别模块配置错误、模拟量超限、线路断线等故障，并自动报告异常与故障。

（6）闭环控制功能：实现对工艺环节的自动闭环调节。

（7）监视功能：实现各工艺流程图形的动态实时监视，模拟量棒状图、趋势图及饼图的实时显示，生产过程参数的直观显示，并在故障时自动调出故障的设备所在画面。历史数据显示打印、故障语音报警等。

（8）通讯功能：具有直接通讯、高速对等通讯和开放性标准通讯功能，完成实时监控数据的传送、记录与集成。

操作方式分自动、手动及就地三种方式：

（1）自动方式：自动方式的所有操作均可通过工控机键盘和操作员接口实现，运行人员根据工艺要求，可在CRT上调出预选流程菜单，输入相关指令。如果流程选择错误，上位机应能自动显示“选程错误”而不允许启动。

（2）手动方式：手动方式有两种：一种是联锁手动，另一种是解锁手动。解锁手动在就地操作箱上操作，联锁手动远方操作。联锁手动是运行人员按逆煤流方向一对一启动设备，按顺煤流的方向一对一停止设备，流程内设备存在联锁关系。解锁手动是运行人员可随意启停任一台设备，此时无任何联锁关系，此控制方式下不能带负荷运行。

（3）就地方式：就地方式是在就地控制箱上进行操作，此时主控室对设备不起控制作用。

3.2 操作站功能：

（1）对工艺系统流程、全厂设备运行状态及闸门位置等实施动态图形显示。

（2）设备流程图；以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态。

（3）煤位、水位棒状图，显示煤仓煤位、水池水位、闸门位置等变化趋势。

（4）生成各种报表。

下图为实时监控画面：

3.3 信息集成功能

集控系统除了实现集中控制的基本功能外，还包括自动化系统监督与分析、实时数据库、信息集成等部分。

建立生产过程监控监督与分析平台：主要是处理实时数据、完成生产过程的监控和管理、故障诊断和分析、性能计算、分析和优化运行等。它的侧重点是整合全厂各生产过程的实时生产信息，为运行管理提供基于优化分析的实时生产指导，是生产调度要首先实现的基本功能。

构建监控系统数据库：增设监控系统数据与应用服务器，提供一个生产信息的公共访问点，一个开发上层应用程序的数据平台、以及一个连接信息系统的通用接口。实现集控、计量、监测、单机等自动化系统的集成。

实现综合信息浏览：采用B/S模式，在计算机终端综合显示各种调度管理和生产监控数据，实现应用导航。用户可以通过一个单一的、个性化的、基于Web的接口访问相关企业信息。它可以把现有的业务应用、数据库、实时的数据流、业务事件和Web内容集成到一个统一的信息窗口中。

企业级报警系统：实现故障、事故的自动报警与通知。连接工业自动化软件，提供实时智能报警通知，数据采集，并可通过各种通信装置远程控制。可以智能地将报警信息变成语音，通过扬声器、内部通信系统、广播和电话等等有线和无线通信方式传送到指定的电话，还可以发送文字到指定的手机，并由电话或手机进行各种参数的远程设定和控制。

四、结语

采用选煤厂集中控制系统可以实现选煤设备的充分自动控制和生产工艺参数的自动调节，使设备在最佳条件下运转，充分发挥其效能、确保产品质量、数量及其它工艺指标的稳定，提高精煤的回收率，进而达到最佳控制目的，从而确保企业可持续发展。