浅析综合自动化控制系统在选煤厂中的应用

浅析综合自动化控制系统在选煤厂中的应用

摘要本文主要阐述选煤厂综合自动化控制系统，PLC软件编程以及上位机操作画面在选煤厂的应用。

关键词选煤厂；综合自动化；控制系统；PLC

1 选煤厂综合自动化系统

选煤厂综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对选煤厂电力二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对选煤厂全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过选煤厂综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成选煤厂运行监视和控制任务。选煤厂综合自动化是提高选煤厂安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量选煤的一项重要技术措施。

以某选煤厂为例，选煤厂入选本矿原煤，设计生产能力为12.00Mt/a。选煤厂分选工艺为重介浅槽排矸。设备选型要求技术先进、性能可靠、高效低耗，主要洗选设备及生产辅助设备的关键部件立足于国外引进，其他设备采用国内知名厂家先进可靠设备。生产控制系统采用可编程控制器（PLC）为核心的综合自动化控制设备，实现对全厂生产流程工艺设备的集中控制、运行状态及生产参数的集中监视、自动控制以及数据的科学管理。全厂正常选煤所需使用设备为108台左右，经过自动化控制系统的应用后实际每班生产人员只需要几人就可以完全顺利生产。

自动化控制系统完成了以下功能：

（1）全系统所有设备的集中控制：包括程序启车、停车，集中连锁、事故闭锁，报警、信号，单机启停，就地解锁等；全厂设备将以三种模式运行：顺序控制、单机集中控制及单机就地控制。当采用顺序控制模式时，所有设备由计算机监控系统按照一定的启动或停车顺序及连锁逻辑进行自动控制；当使用单机集中控制模式时，设备由操作员在操作员站上进行手动启停；当设备需要维护、检修时，可转为单机就地控制模式。以顺序控制、单机集中控制模式进行控制时，控制系统提供设备的连锁保护。三种控制方式可实现自由转换。

（2）集控有自动集控和手动集控两种方式。手动集控方式可以按需要随时起、停任一台设备，对工艺参数进行设定和人工干预可调控参数。

（3）系统设有起、停车预告声光信号、禁起和设备故障报警信号及紧急停车信号。自动集控、手动集控以不同频率的声光信号予以预告。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。

（4）起车过程、运行过程和停车过程原则上设备间按逆煤流闭锁，凡因存料可能造成设备跑料、跑水使车间环境恶化的设备，具有跳转功能，除本台设备故障可立即停车外，其他设备故障引起设备间闭锁停车，上述设备不立即停车，按一定延时停车。在设备运行过程中，当某台设备发生故障时，故障台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）对采集的工艺参数进行处理，自动形成工艺参数的工况历史曲线，与控制指标所做出的报警线相比较，如遇“超限”则实时报警，及时调控有关参数。

（6）能准确诊断故障地点、种类、时间、故障排除情况，故障种类包括监测设备短路、过载、漏电、离心机油压、胶带机跑偏、打滑、撕裂、溜槽堵塞等各种故障。

（7）能实现所有桶位、料位、液位、压力、密度、浓度的自动平衡控制监测。

（8）能实现加压过滤机、絮凝剂制备添加系统的远程控制。

（9）完成主要参数自动采集、调节，并能动态浏览选煤厂主要设备运行状况，对各种报警自动进行记录。

（10）能对工艺参数进行统计分析，自动形成各参数的变化趋势和历史曲线。

2 PLC

PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。

同样以某选煤厂为例，主控装置可编程序控制器（PLC）选用美国AB公司的Control Logix5000 PLC。综合自动化控制系统的主站和分站，通过ControNet 通信网络组成有机的整体；成套设备（如加压过滤机、浓缩机、自动加药系统、空气压缩机等）通过以太网和主网PLC进行通讯；采用与控制器同系列的高性能I/O模块。每个输入点要求可以提供实时时间标记。本地I/O站和Flex I/O站上的每个I/O模块都应可以根据相关控制任务的实时响应要求的不同，在模块组态时设置不同的通讯响应时间。同时，模块应能不依赖于处理器而自动生成点级的出错报告，提供强大的自诊断功能。煤流线上工艺设备的低压配电回路设有智能马达保护器E3（AB公司产品），其监控信号通过devicenet网络进入集中控制系统进行监测控制。智能马达保护器应提供强大的预报警功能，在电机的运行趋势发生恶变的时候提前告知操作员，并且还能自动分析故障原因，为检修提供第一手资料。智能器件应提供智能的本地控制功能，当智能本体与后台处理器通讯

发生故障时，可以在智能本体内形成本地控制，也就是说，在智能本体内部可以编辑逻辑程序，与controlnet网络连接断开后，仍保证现场的保护及控制功能，不会因通讯故障时导致大规模停车。智能器件应具备ADR功能，ADR 会备份网络中所有智能设备的组态信息，在该设备因本身发生故障而更换后，ADR会自动地将原组态信息下载到新的设备中，不需人为的重新组态原参数。

在實际应用中，首先通过RSNetWorx For DeviceNet软件把各配电柜中数据读入Control Logix5000 PLC中进行编辑。随后将读入的数据通过PLC编程软件进行编程来控制设备启动停止，监测其故障状态。

上位操作软件能够实现全厂各个工艺过程的监视和控制，选用上位操作软件RSview32。为业主制作了全中文操作界面，方便操作员方便快捷了解全厂工艺及操作方法，为高效生产提供了保障。画面中可以看到设备的实时状态，操作员可以由此来判断其中任意设备目前可否正常启动。

选煤厂综合自动化系统本着先进、实用、经济的原则，最终实现技术先进、经济合理、自动化程度高及生产管理科学和现代化，由于经济发展需要，需要新建、扩建的大型选煤厂很多。如果我们都能在选煤厂中实行自动化生产，综合权衡，既重视了人员生产安全，又大大提高了生产能力，那么，选煤厂自动化控制系统将成为选煤工作中不可或缺的有力保障。