【摘要】介紹了PLC在選煤控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。集中控制系統(tǒng)采用AB公司ControlLogix 1756系列PLC，上位采用AB公司RSView工控組態(tài)軟件，具有良好的系統(tǒng)兼容性和人機(jī)界面。實際證明，PLC的應(yīng)用，提高了自動化控制水平，降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，保證了選煤的安全可靠運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

【關(guān)鍵詞】可編程序控制器（PLC）；選煤；過程控制；應(yīng)用

一、概述

安徽省皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司五溝礦井選煤廠原始設(shè)計60萬t/a礦井型煉焦煤選煤廠，采用重介和浮選工藝。后來礦井產(chǎn)能提高，改擴(kuò)建至120萬t/a。選煤廠同期經(jīng)過改擴(kuò)建，設(shè)計能力達(dá)到120萬t/a。

五溝礦井按現(xiàn)代化礦井建設(shè)，全礦建立綜合自動化控制系統(tǒng)，要求礦井各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都將實現(xiàn)計算機(jī)控制，選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)作為重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，選煤廠自動化生產(chǎn)顯得尤其重要。

隨著PLC控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，選煤廠設(shè)計PLC集中控制系統(tǒng)一套，實現(xiàn)集中控制并可實現(xiàn)遠(yuǎn)控。選煤廠集中控制系統(tǒng)與地面生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)采用統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口互相通訊。在集中控制中心，實現(xiàn)全廠所有系統(tǒng)設(shè)備的聯(lián)鎖調(diào)度。

通過建立控制與管理一體化的生產(chǎn)系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)；同時也為實現(xiàn)五溝礦綜合自動化系統(tǒng)、建設(shè)現(xiàn)代化礦井，提供自動化、信息化的技術(shù)基礎(chǔ)。

二、集中控制系統(tǒng)

1、集中控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)根據(jù)工藝流程和現(xiàn)場設(shè)備控制要求，結(jié)合施工安裝的便利性考慮，基于配電設(shè)備布置位置，分為以下幾個控制站：主廠房控制站、

壓濾車間控制分站、濃縮車間控制分站、后期在浮選車間配電室內(nèi)增加一組遠(yuǎn)程分站。

選煤廠生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)在選煤廠主廠房三層配電室內(nèi)。壓濾車間、濃縮車間的配電室內(nèi)各設(shè)一組遠(yuǎn)程分站，后期在浮選車間配電室內(nèi)增加一組遠(yuǎn)程分站。主站與各遠(yuǎn)程分站采用Controlnet通訊協(xié)議通過同軸電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)接。生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制核心由主站的PLC控制系統(tǒng)來完成。

各站分散控制，就地安裝接線，施工及檢修方便；各站之間采用Controlnet網(wǎng)絡(luò)通訊，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約安裝成本。

生產(chǎn)集中控室設(shè)2臺研華工業(yè)監(jiān)控管理計算機(jī)，一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。工業(yè)監(jiān)控管理計算機(jī)通過EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)與選煤廠PLC通訊，與地面生產(chǎn)系統(tǒng)AB的PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。并且為了實現(xiàn)在礦井調(diào)度中心對本系統(tǒng)進(jìn)行綜合監(jiān)測監(jiān)控，選煤廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)預(yù)留有EtherNet/IP通訊口與礦井綜合自動化系統(tǒng)也通訊。

集中控制室內(nèi)還設(shè)有重介密度控制系統(tǒng)、加壓過濾機(jī)控制系統(tǒng)和壓濾機(jī)單機(jī)自動化系統(tǒng)。

2、集中控制系統(tǒng)設(shè)備

系統(tǒng)所選用的可編程控制器采用AB公司ControlLogix 1756系列PLC，該P(yáng)LC控制作為生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制核心，負(fù)擔(dān)全廠的生產(chǎn)管理任務(wù)，將主洗、尾煤、煤泥等系統(tǒng)按照“逆煤流啟車，順煤流停車”的原則統(tǒng)一工作。

選煤廠集中控制系統(tǒng)主機(jī)設(shè)2臺工業(yè)監(jiān)控管理計算機(jī)，其中一臺專用于操作控制功能（正常運(yùn)行時，可切換至監(jiān)控畫面）另一臺專用于系統(tǒng)監(jiān)視，兩臺主機(jī)完全熱備。每臺工控機(jī)均配一臺21大屏幕液晶顯示器。

考慮到控制系統(tǒng)的可靠性，操作系統(tǒng)及組態(tài)軟件采用正版軟件。組態(tài)軟件采用AB上、下位軟件。研華工業(yè)監(jiān)控管理計算機(jī)上位采用AB公司RSView工控組態(tài)軟件，編程采用RSLogix 5000編程軟件工具。

選煤廠集中控制設(shè)計一臺美國恩創(chuàng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，4光口16電口。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)承擔(dān)上位機(jī)、選煤廠與地面生產(chǎn)系統(tǒng)通訊，以及與礦井調(diào)度中心通訊的任務(wù)。

三、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

五溝選煤廠集中控制系統(tǒng)范圍包括重介密度控制系統(tǒng)，動篩洗選系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)、尾煤及煤泥處理系統(tǒng)。

1、控制方式

該控制系統(tǒng)所有設(shè)備均具有集中自動、集中手動、就地檢修三種控制方式。對不便參與集控設(shè)備僅設(shè)置手動方式，對自成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的部分設(shè)置手動、自動方式，各運(yùn)行方式可在自動跟蹤狀態(tài)下實現(xiàn)無干擾的切換控制。

集中自動方式的所有操作均應(yīng)能通過主控室上位機(jī)軟操作（鍵盤或鼠標(biāo)）實現(xiàn)，各設(shè)備之間按工藝的要求在PLC控制下 自動聯(lián)鎖運(yùn)行。在集中控制方式時，設(shè)備按逆煤流方向啟車，按順煤流方向停車原則運(yùn)行。在啟動或運(yùn)行過程中，各相連設(shè)備間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，當(dāng)某臺設(shè)備發(fā)生故障停止時，其上部設(shè)備相應(yīng)停止啟動或運(yùn)行。在非常情況下，集控室、現(xiàn)場都能停車。在集中控制方式時參加集控的各設(shè)備不能就地開車。集中控制時，起車前，有控制室向現(xiàn)場發(fā)送起車預(yù)告信號，系統(tǒng)中的各設(shè)備按閉鎖關(guān)系和順序的要求自動啟車，在向現(xiàn)場發(fā)送預(yù)告信號和系統(tǒng)啟車過程中，現(xiàn)場和集控室均能撤銷預(yù)告信號，終止啟車過程，并發(fā)出聲光報警信號。當(dāng)設(shè)備故障時，一般事故只做報警，對影響設(shè)備運(yùn)行和人身安全的事故同時作用于停車。所有參控設(shè)備在集控允許的情況下（就地狀態(tài)），均可在就地實現(xiàn)單臺啟、停；集中運(yùn)行狀態(tài)時，現(xiàn)場啟車按鈕無效，停車按鈕有作用，現(xiàn)場死機(jī)可根據(jù)情況操縱停車按鈕停車，且生產(chǎn)時該臺設(shè)備的來煤方向各設(shè)備均聯(lián)鎖停車。以上這些控制功能都是通過PLC及其內(nèi)的程序邏輯來實現(xiàn)的。

集中手動手動方式分為聯(lián)鎖手動和解鎖手動。聯(lián)鎖手動是操作人員在上位機(jī)上通過PLC完成。操作人員根據(jù)運(yùn)行要求在上位機(jī)上調(diào)出相應(yīng)畫面進(jìn)行。對已選擇好的工藝流程的設(shè)備按聯(lián)鎖方式一對一的啟動和停止設(shè)備。

解鎖手動也在上位機(jī)進(jìn)行操作，此時無任何聯(lián)鎖關(guān)系，可啟停任何設(shè)備。對系統(tǒng)內(nèi)無需閉鎖關(guān)系的設(shè)備操作采用解鎖手動方式操作。

檢修方式就是在就地按鈕箱上進(jìn)行操作，此時控制室對設(shè)備不起控制作用，僅對各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

系統(tǒng)除在閉鎖工藝流程中個別設(shè)備出現(xiàn)故障情況下，可采用正常停車方式外，還可對并列設(shè)備或并列系統(tǒng)采取屏蔽故障設(shè)備的功能，獎故障設(shè)備退出集控，待處理故障完畢再解除屏蔽，加入到閉鎖控制系統(tǒng)中。

2、控制采集數(shù)據(jù)內(nèi)容

主廠房內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備主要由皮帶機(jī)、刮板機(jī)、離心機(jī)、電動篩、水泵等構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)對設(shè)備的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)及設(shè)備工況進(jìn)行檢測顯示。

工藝參數(shù)主要有：煤泥水箱液位、煤的流量及累積量以及在線灰分。

設(shè)備電氣參數(shù)主要有：高壓變頻器電機(jī)的電流及頻率。

設(shè)備工況參數(shù)主要有：每臺設(shè)備均設(shè)置以下幾個狀態(tài)監(jiān)視信號：集控/檢修、接觸器運(yùn)行、就地按鈕緊停、電機(jī)保護(hù)器故障信號、斷路器分合。其中皮帶機(jī)增加：拉繩緊停、跑偏、打滑信號。加壓過濾機(jī)自帶PLC控制系統(tǒng)，只接有啟動信號及運(yùn)行返回和故障信號。

閘閥設(shè)置的監(jiān)視信號有：集控/檢修、開閥接觸器運(yùn)行、關(guān)閥接觸器運(yùn)行、就地按鈕緊停、開閥到位開關(guān)信號、關(guān)閥到位開關(guān)信號、閥電機(jī)保護(hù)器故障信號、斷路器分合等；以及開閥關(guān)閥兩個控制信號。

變頻器監(jiān)視信號有：變頻器電源打開、變頻器運(yùn)行、變頻器故障、就地按鈕緊停等監(jiān)視信號和一個變頻器電源開控制信號，一個變頻器運(yùn)行控制信號，一個變頻器給定量模擬信號。

3、控制系統(tǒng)實現(xiàn)功能

實現(xiàn)設(shè)備與工藝參數(shù)之間以及設(shè)備相互之間滿足工藝要求的閉鎖，實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，調(diào)整工藝參數(shù)，滿足生產(chǎn)要求。實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)接口設(shè)備滿足工藝要求的閉鎖。在系統(tǒng)運(yùn)行及停車狀態(tài)發(fā)生故障時，均具有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。所有設(shè)備設(shè)有過載保護(hù)。

四、軟件設(shè)計

1、編程軟件

采用RSLogix 5000軟件對設(shè)備編程實現(xiàn)對生產(chǎn)的監(jiān)視和監(jiān)控。對設(shè)備進(jìn)行信號采集和處理。

2、組態(tài)軟件

通過AB的RSView組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)畫面，這樣可以很直接地觀看出系統(tǒng)的工藝流程。通過組態(tài)畫面還可以查看歷史報表及報警信息，更好的了解設(shè)備運(yùn)行情況。

組態(tài)軟件具備實時報警和歷史報警，實時報警可實時顯示每個測點參數(shù)（如水位、壓力超限）及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)（如設(shè)備的供電、故障、系統(tǒng)通訊情況等），同時發(fā)出聲光或語音報警信號。歷史報警允許用戶隨時查詢、打印所有報警記錄。

組態(tài)軟件具有良好的人機(jī)界面，直觀動態(tài)顯示生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)的動態(tài)流程圖、設(shè)備工況、工藝參數(shù)等，并實現(xiàn)工藝參數(shù)及設(shè)備開停工況的歷史曲線顯示。

五、PLC在選煤廠的應(yīng)用效果

1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。

2、PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。PLC擁有各種通訊協(xié)議，通過擴(kuò)展增加通訊模塊方式，可以接入不同種通訊協(xié)議。五溝選煤廠采用了Controlnet和EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議。

3、系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。

4、系統(tǒng)容易改造和擴(kuò)容

在五溝選煤廠后期改擴(kuò)建，通過Controlnet網(wǎng)絡(luò)增加了一個分站，而不是增加一個PLC主站，從而節(jié)約了成本。同時又通過增加工業(yè)交換機(jī)，選煤廠與地面生產(chǎn)系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，使整個礦井主煤流生產(chǎn)系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)一體，加強(qiáng)了生產(chǎn)安全，便于管理和提高整個礦井的自動化程度。

六、結(jié)束語

通過自動化集中控制系統(tǒng)，不但可在集控室實現(xiàn)對子控制系統(tǒng)的監(jiān)視，還可使用軟件對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)試和編程。降低了設(shè)備維護(hù)和維修量，減輕了員工的負(fù)擔(dān)。通過對選煤系統(tǒng)的不斷改造使選煤工藝和系統(tǒng)控制進(jìn)一步優(yōu)化，提高了選煤質(zhì)量，加強(qiáng)了生產(chǎn)安全，為該廠的高效發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。