摘要：選煤生產(chǎn)過程是連續(xù)不間斷的作業(yè)過程，各種類型的機電設(shè)備在選煤生產(chǎn)中處于長期高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，其工況狀態(tài)的即時監(jiān)測和報告、定期維護的效果好壞關(guān)系到設(shè)備是否能夠正常運轉(zhuǎn)，而實時準確的監(jiān)控系統(tǒng)能耗是搞好節(jié)能管理的基礎(chǔ)，文章闡述了基于選煤機電設(shè)備工況檢測、定期維護與節(jié)能管理三個方面的智能管理系統(tǒng)設(shè)計和具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：選煤機電；設(shè)備工況檢測；定期維護；節(jié)能管理

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0018-02

選煤工藝流程包含多道復(fù)雜的工序，含有多臺連續(xù)作業(yè)的設(shè)備，如跳汰機、浮選機、旋流器等，各臺設(shè)備之間也存在一定的聯(lián)鎖，對于一條連續(xù)生產(chǎn)線來講，流程作業(yè)中任何一個單元出現(xiàn)問題都將導(dǎo)致全線停產(chǎn)，生產(chǎn)無法繼續(xù)開展。因此，在選煤廠整個生產(chǎn)過程中，需要一套完整的系統(tǒng)對整個選煤廠機電設(shè)備進行實時監(jiān)測。出于這些因素考慮，多數(shù)企業(yè)會采取相關(guān)的人工管理辦法或引進相關(guān)自動控制系統(tǒng)來完善這些工作，為了確保設(shè)備穩(wěn)定運行，安裝一套實用性強、管理效能高、兼具智能化和自動化的機電設(shè)備工況檢測、定期維護與節(jié)能管理系統(tǒng)，是選煤企業(yè)提高管理水平，增加作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本的最佳方法。

1智能管理系統(tǒng)的設(shè)計原理和基礎(chǔ)

本文擬設(shè)計一種智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)對選煤機電設(shè)備進行工況監(jiān)測、定期維護和節(jié)能管理。其設(shè)計思路是利用PLC將各類監(jiān)控設(shè)備采集設(shè)備運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，處理后將數(shù)傳至用戶監(jiān)控系統(tǒng)，用戶通過組態(tài)界面監(jiān)控和管理機電設(shè)備，實現(xiàn)智能化和自動化管理。

1.1工況檢測系統(tǒng)

機電設(shè)備運行過程中，運行狀態(tài)是否正常，多數(shù)可以通過運行時的一些具體參數(shù)反映出來，如電流、電壓、功率因素、電量消耗、溫度、聲音、震動大小等等，通過記錄和分析這些數(shù)據(jù)，可對其運行狀態(tài)有較好的了解，再結(jié)合其運行時間、運行次數(shù)和故障信息等，就能夠?qū)C電設(shè)備是否需要停機維護檢修有一個準確的判斷。本系統(tǒng)即是通過這些終端的儀表和檢測裝置，或增加一些溫度、壓力、震動檢測儀表，并通過通訊協(xié)議讀取這些數(shù)據(jù)，傳至上位組態(tài)，實現(xiàn)實時監(jiān)控。

1.2設(shè)備定期維護提示系統(tǒng)

通過添加計數(shù)器、計時器在設(shè)備開啟后進行數(shù)據(jù)記錄，記錄其總運行時間、運行次數(shù)，單次運行時間作為進行定期維護的參考，將這些數(shù)據(jù)也通訊至用戶界面，用戶可根據(jù)數(shù)據(jù)進行相關(guān)維護操作，或?qū)@些數(shù)據(jù)進行處理，如清零、修正等。

1.3節(jié)能管理系統(tǒng)

節(jié)能管理系統(tǒng)是對各臺設(shè)備的耗電量、總耗電量、噸煤耗電量進行實時監(jiān)控，由各單位電能表數(shù)據(jù)集中顯示和分析來實現(xiàn)，對某環(huán)節(jié)出現(xiàn)的超常消耗及時報告。

2所需設(shè)備和應(yīng)用設(shè)計

2.1主要設(shè)備

本文以電機工況監(jiān)測的設(shè)計和實現(xiàn)為例進行講述，完成該系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)硬件主要包含電機綜合保護智能監(jiān)控器、PLC、以太網(wǎng)模塊、工控機等，還可根據(jù)用戶的具體要求和設(shè)備的特點增加，如電力檢測儀、紅外測溫儀、熱電偶、液位計、巡檢表、數(shù)顯表、光柱數(shù)顯表等。

2.2通訊方式

電機綜合保護監(jiān)控器可采用Modbus通訊協(xié)議與PLC進行通訊，而PLC通過以太網(wǎng)模塊使用TCP/IP與上位機進行通訊，而前文所述電力監(jiān)測儀、巡檢表等也可采用類似方式進行通訊。以監(jiān)控器作為從站，通過PLC與上位機通訊進行自動監(jiān)控，同時Modbus通訊協(xié)議因其發(fā)展為通用工業(yè)標準，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可相互通信，便于集中控制。

2.3控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)監(jiān)控過程，首先要為各個監(jiān)控器和檢測儀表設(shè)置從站地址，可在1～247范圍為其分配地址。Mobus分為RTU協(xié)議和ASCII協(xié)議，這里采用ModBusRTU協(xié)議，便于與其他設(shè)備進行兼容。初次安裝時，將監(jiān)控器ID按實際安裝位置進行編號，確定其處于正常的工作位置，隊通信格式進行設(shè)定，即對D8120寄存器進行寫操作，修改后確保通斷PLC電源一次。

然后進行既定程序設(shè)計，程序地址碼為通訊傳送第一個字節(jié)，說明從機接收從主機發(fā)來的信息，同理，總機所檢測數(shù)據(jù)可從各自地址碼向主機進行回送。通訊傳送的第二個字節(jié)為功能碼，對相關(guān)執(zhí)行設(shè)備進行控制程序，西門子有專門的ModbusRTU指令庫，使用西門子Mldbus主站協(xié)議庫，包括MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG指令，前者主要用于初始化主站通信，后者用于啟動從站的請求并處理應(yīng)答，每一臺電機監(jiān)控器需要調(diào)用一條MBUS_CTRL指令，對應(yīng)所監(jiān)控電機設(shè)置的地址、寄存器地質(zhì)以及根據(jù)電機監(jiān)控器的Modbus命令詳解為寄存器中的數(shù)據(jù)分配PLC中的V存儲區(qū)。例如，需要讀取監(jiān)控器所監(jiān)控的數(shù)據(jù)，可按以下程序格式進行編程：[設(shè)備地址][命令號][通道號][監(jiān)控器編號][讀取個數(shù)高8位][低8位][CRC低8位][CRC高8位]，其中CRC校驗字節(jié)以子程序形式調(diào)用。而當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)異常時，也可根據(jù)用戶需求進行現(xiàn)場查看或?qū)υO(shè)備進行遠程控制。寫入的程序可按以下格式：[設(shè)備地址][命令號][返回的字節(jié)個數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]……[數(shù)據(jù)n][CRC低8位][CRC高

8位]。

PLC的V存儲區(qū)數(shù)據(jù)通過OPC通訊標準轉(zhuǎn)移至上位組態(tài)，使監(jiān)控器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC傳輸和處理于上位組態(tài)進行處理和顯示，這些工控機能夠以形象的畫面顯示電機電流、電壓、溫度、功率因素、有功電度、運行時間、運行次數(shù)和故障信息等等。這些信息包含了對工況監(jiān)測的主要內(nèi)容，方便操作者的監(jiān)控和故障查詢，同時對設(shè)備的運行時間有一個完整的掌握，便于安排計劃檢修和定時潤滑、維護工作，尤其是一些易損件、耐磨件的更換周期可根據(jù)運行記錄和運行時間確定最佳使用期限和最佳更換周期，大大提高設(shè)備的作業(yè)率和人員的合理安排。同理，對于節(jié)能管理改善，可通過有功電度監(jiān)控設(shè)備對實際消耗的電能進行實時測量和統(tǒng)計，再由電能消耗統(tǒng)計管理系統(tǒng)界面來顯示某臺設(shè)備的電能數(shù)據(jù)，用戶可增加相應(yīng)的功能，如對一定時期內(nèi)電能消耗總和或一定產(chǎn)量電能消耗的計算等，把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC進行處理后經(jīng)管理系統(tǒng)界面顯示出來，可以快速掌握電能消耗的變化情況，掌握機器運行狀態(tài)和電耗成本，便于制定合理的節(jié)能方案。

3結(jié)語

本文簡要介紹了選煤機電設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)方法，有了這套設(shè)備后，能夠杜絕很多因監(jiān)控不到位、準確性不足、人員工作疏忽等問題造成的設(shè)備停車、損壞和高能耗問題，對合理規(guī)劃設(shè)備的維護檢修、潤滑等事宜有指導(dǎo)作用，能夠保障選煤機電的正常、穩(wěn)定、持續(xù)、低能耗運行。

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作者簡介：張彥龍（1984—），內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，供職于中國神華神東煤炭集團洗選中心，研究方向：機電管理。