浅谈对选煤厂集控系统的改造

浅谈对选煤厂集控系统的改造
【摘要】以普通选煤厂的改造为例，论述了如何对当前选煤厂集控系统进行改造。

文章对生产工艺过程进行分析，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情况。

生产实践证明，改造后的集中控制系统能成功地完成系统安全生产的要求、保证操作人员对现场的监控，促进了选煤技术向现代化和信息化方向发展。

【关键词】选煤厂；集中控制系统；ifix组态软件；plc
引言
选煤是中国洁净煤技术的源头技术，近几年来，随着环保意识的提高和市场需求的变化，中国选煤业和选煤技术发展较快。

煤炭的洗选加工是从源头上提高商品煤质量，提高煤炭利用率，节约运力，增加煤炭企业经济效益的有效方法，也是最直接，最重要的洁净煤技术。

原煤入洗比重已成为衡量一个国家煤炭工业技术水平的重要标志。

各主要产煤国家如美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大等国的原煤入洗率都比较高，而我国的煤炭入洗率则很低。

充分利用先进的选煤技术，提高原煤入洗比例，已经成为我国煤炭工业进行产业结构调整和优化升级、提高煤炭企业经济效益和社会效益，保持煤炭工业可持续发展的必然选择。

为了进一步改善和提高选煤效果，各主要产煤国家都把注意力放在改进工艺、研制和采用新型、高效和高产洗选设备以及提高自动化、信息化和专业化水平方面。

国内某矿务局常村矿选煤厂，原集控系统主控plc采用modieon984控制系统，分别由主站、一个分站和一个远程站组成。

自1997年投产使用以来。

整个系统大部分功能已无法正常运行；
另外，根据矿井发展的需要，增加了喷吹煤品种，工艺相应改变，原设计软件也不能适应现有工艺流程。

为了便于管理和监控，需要对原控制系统的控制软件进行升级。

由于modieon 984系列plc已经停止生产。

从今后系统的维护、备件供应及运行的经济性等各方面因素考虑，控制系统的硬件也需进行升级改造。

从改造的可行性、先进性和经济性考虑，本文提出采用ifix组态软件及modiconquantun系列plc对原系统进行升级改造的方案。

1 改造原则
充分利用原有plc系统现场接线进行布线、接线。

开、停车预告增加一套plc输出连接的lte—1101j声光报警系统，同时保留原语音系统，以增加开停车的安全性、可靠性。

该集中控制系统可实现设备按逆煤流方向成组或逐台顺序起车，顺煤流方向成组或逐台顺序停车。

在起车和正常运行中，各设备之间设有电气联锁。

在非常情况下，控制室能实现紧急停车，在任何控制方式下，现场都能就地停车。

在集中控制方式时，参加集控的各种设备必须预先打到集控位置，起车前，由控制室向现场发出起车预告信号，经延时，系统中各设备按闭锁关系和时序的要求自动起车，在向现场发送预告信号和系统起车过程中现场和控制室均能撤消预告信号，终止起车过程，并发出报警信号。

当设备故障时，一般事故只能报警，但
对影响设备运行和人身安全的事故同时具有停车功能。

2 选煤厂生产工艺对集控的要求
选煤厂集控系统的功能是，使选煤系统中有联系的生产机械按照指定的程序在集中控制室内进行启动、停止或进行事故处理。

选煤厂生产的特点是，设备台数多，驱动方式简单。

因此，适宜采用分布式控制系统。

由于各设备比较分散，因此，应建立一套信号系统，以便在生产时，方便地传送一些生产信号，例如起停车信号、检修信号等。

选煤厂生产连续性强，一般均为连续生产，不能单独开某台设备进行生产，工艺过程中的任何设备的突然停车，都会造成堆煤、压设备、跑煤和跑水等现象，引起事故范围的扩大。

因此，选煤厂设备的启动、停止必须严格按照顺序进行，各设备之间必须有严格闭锁关系。

同时，集中控制系统应能方便地实现手动、单机、集控方式的转换，以防某台设备出现故障时，影响生产的正常进行；并且进行正常的检修时，也需要把控制方式转换为手动方式，与控制系统脱离关系，单独进行。

选煤厂的生产工艺流程主要包括筛选、水洗、浓缩、压滤4部分，工艺流程较为完善，适于顺序控制。

选煤厂的生产工艺流程为：毛煤仓中的原煤，首先经过破碎筛分，筛下物直接进入产品煤仓，筛上物则进入跳汰系统；跳汰机分选出矸石、中煤和块精煤，分别送入矸石仓和产品仓，同时，精煤筛下物排入斗子捞坑，经离心机脱水后产出末精煤，也送入产品仓；斗子捞坑的溢流自流进入浓缩池。

池中下沉的煤泥水由底流泵打入压滤机处理，上部的澄清水则
由循环泵注入跳汰机循环使用，形成洗水闭路循环系统。

3 系统硬件软件配置
为实现上述功能，本文采用modicon quantun系列plc与上位机相配合组成了选煤厂计算机监控系统，实现选煤自动化生产与控制。

plc根据现场i／o信号的状态，发出相应的控制指令。

完成预定的控制任务。

上位机采用专用的工业控制机。

通过mb+与plc以1速率进行通信，实现对各分站的管理、数据的采集、处理并且运行监控软件，通过上位机的大屏幕显示器显示动态图形，以便操作人员实时掌握全厂设备的运转情况。

使用触摸屏显示器作为人机接口，可方便地实现对控制系统的操作。

plc的i／o模块分为开关量输入／输出模块和模拟量输入／输出模块。

所有模块均有故障报警显示，便于查找故障，允许热插拔。

采用模拟量输入模块，把这些模拟量信号转化为标准的4～20ma电流信号，然后经模拟量输入模块及通信模块进入计算机系统，由工控机进行处理，对选煤厂煤仓的仓位、介质桶的液位、介质的浓度、原煤和产品煤数量以及灰分等工艺参数进行监测。

这样，操作人员在集控室就可以实时了解各监控点信号，并且通过上位机组态软件以报表格式打印出来。

每块模拟量输入模块的全部通道更新时间为5ms。

本方案采用modicon 984最新升级换代产品modicon tsx quantum对原系统硬件进行升级，同时对原用户软件进行升级，使原系统的软、硬件在功能和性能上都得到了提高。

modicontsx
quamum系统与原modicon 984系统具有良好的兼容性，可以保留原有系统的网络结构和通讯方式，这样就减少了由于系统不兼容导致的信号接口问题。

该方案可以充分利用原有网络的硬件设备，减少了设备投资和安装工程量，缩短了改造工期。

modicontsx quantum系统软件编程界面和语言与modicon 984极其相似。

同时，原用户程序也具有可移植性.便于现场技术人员熟悉和掌握。

上位机软件采用ifix软件。

经过多年的开发与测试intelhtion 推出了ifix.它已不是intelhtion fix软件的简单升级产品。

事实上，ifix的设计在软件内核中就充分使用了当前最先进的软件技术，包括微软的vba、opc、activex控件、com／dcom[2更使用了基于面向对象的框架结构，ifix能实施更高性能的自动化解决方案，而且使系统的维护、升级和扩展更加方便。

4 系统改造后的性能
改造后系统的可靠性和操作的灵活性都有了很大的提高。

控制系统分为全厂控制系统、单系统控制系统、单机控制系统和就地控制系统。

4个子系统既能独立运行又相互联系。

集中控制、单系统控制和单机控制在集中控制室操作，就地控制在现场操作。

4.1 全厂控制
是对全厂进行集中控制和监视。

由4个单系统控制系统组成，即原煤控制系统、重介选煤控制系统、浮选控制系统和入仓控制系统。

操作员在总操作指导画面下，可选择全厂控制操作方式，此时会显示一个全厂控制操作画面，画面上有启、停按钮和必要的操作
指导，操作员可以进行操作。

此时，系统首先对系统内各种设备进行检测，如系统内一切正常，则按照预置好的程序逻辑进行自动开车；如果检测过程中系统内有故障设备、动力电源掉电、设备电源没有投上等，则系统将被闭锁，不能进行开车，进行报警，在报警画面上会显示故障性质，故障地点等。

操作画面上的停车按钮，系统则会按正常顺序进行停车。

4.2 单系统操作
是指需要进行某单个工艺系统操作时，在总操作指导画面的提示下，选择系统操作画面（有4个单系统操作画面.即原煤控制系统、重介选煤控制系统、浮选控制系统和入仓控制系统），然后选择某子系统画面，在子系统画面上有启动、停止按钮和必要的操作指导，还有子系统工艺流程图和设备编号等。

每个设备有动态显示，如开、停、运行j故障、系统掉电、设备掉电等，且有不同的颜色和动画。

在流程图上，用鼠标点击任一设备，均可弹出一个窗口，显示设备的实际状态和各种参数。

4.3 单机控制
是指当需要在集控室单机启动某台设备时，通过鼠标操作屏幕上的脱机手动按钮。

此时控制程序自动解锁设备之间的联锁关系，然后用鼠标点击要启动的设备图形，弹出启动和停机按钮，进行启动或停机操作，操作完成后图形消失。

4.4 就地控制系统
是指当设备需要就地开车或停车时，可在就地控制箱上操作，
控制箱上装有转换开关（联机／脱机）和起、停按钮及一个急停按钮。

此外，为防止意外事故的发生，还设置一些诸如故障启停、急停操作、检测与保护等功能。

5 结论
modicon quantun系列plc与上位机ifix组态软件相配合可以安全、可靠地实现选煤厂的集中控制。

在常村选煤厂的生产实践证明，该改造系统不仅增加了设备的有效运转时间，提高了生产效率，而且安全性、可靠性也有了很大提高。

具有较强的推广意义。