同李文

摘要：與選煤廠經(jīng)營(yíng)與發(fā)展緊密相關(guān)的除了經(jīng)濟(jì)收益和產(chǎn)煤總值，還有選煤工藝與選煤流程。就現(xiàn)階段選煤設(shè)備與生產(chǎn)情況而言，依然存在因分散性因素限制選煤廠生產(chǎn)效率的問(wèn)題，不過(guò)PLC控制系統(tǒng)這種具有多功能優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，通過(guò)監(jiān)控生產(chǎn)操作、規(guī)范生產(chǎn)流程、采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，對(duì)選煤廠生產(chǎn)效率的提升有很大的促進(jìn)作用。本文筆者就PLC在選煤廠電子自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題展開探討。

關(guān)鍵詞：PLC;選煤廠;自動(dòng)化控制系統(tǒng);應(yīng)用

PLC在微電子技術(shù)和信息通訊技術(shù)飛速發(fā)展過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了軟件編程、硬件配置、模擬控制以及通信網(wǎng)絡(luò)功能等多板塊技術(shù)水平的提升，進(jìn)一步強(qiáng)化了其在自動(dòng)化控制應(yīng)用上的優(yōu)質(zhì)。以PLC為基礎(chǔ)的新型分布式控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和與PLC控制為一體就標(biāo)志著整個(gè)車間進(jìn)入了自動(dòng)化控制模式。

1 選煤工藝及相關(guān)控制設(shè)備

選煤廠現(xiàn)在使用的是三產(chǎn)品重介旋流器，產(chǎn)量設(shè)計(jì)大約為240萬(wàn)噸/年原煤入洗。機(jī)械設(shè)備眾多，主要有皮帶輸送、復(fù)式給煤機(jī)、離心機(jī)、翻轉(zhuǎn)脫介篩、介質(zhì)泵和壓濾機(jī)設(shè)備，關(guān)于自動(dòng)控制設(shè)備的類型則以順序啟動(dòng)型、順序停止型、事故停止型和緊急停止型功能為主，其中最為重要的就是平穩(wěn)啟動(dòng)，具體指的是圍繞逆向群體特性或逐項(xiàng)停車特性完成設(shè)備運(yùn)行操作[1]。另外緊急停止指的是相關(guān)設(shè)備于同一時(shí)間停止運(yùn)行，稍有區(qū)別的是事故停止，其實(shí)在運(yùn)行過(guò)程中因故障問(wèn)題而一并停止前部機(jī)械設(shè)備的情況。自控控制系統(tǒng)在所有設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中都發(fā)揮著強(qiáng)大的控制功能，主要用于維護(hù)和緊急情況處理。

2 PLC控制方式

2.1 集中控制方式

PLC在選煤廠集中控制的方式以監(jiān)控每個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)為主。為了更好收集整個(gè)選煤廠生產(chǎn)相關(guān)信息，通常選用上位機(jī)構(gòu)成，這種執(zhí)行模式因具有較高的靈活性，可發(fā)揮提高設(shè)備運(yùn)行效率的功能。由于整個(gè)控制操作系統(tǒng)都是經(jīng)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，所以一旦發(fā)生計(jì)算機(jī)故障，很可能導(dǎo)致整個(gè)選煤廠生產(chǎn)工作暫停。因此，有必要提高升級(jí)和開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件的重視，適當(dāng)增加升級(jí)投入并強(qiáng)化維護(hù)工作，以專業(yè)的技術(shù)和理論去應(yīng)對(duì)需要完善的問(wèn)題。

2.2分布式控制

選煤廠控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)就是分布式控制，大致組成部分為上位機(jī)、下位機(jī)和集控室、配電室，具體又分為不同的控制級(jí)別，每個(gè)控制層面均在自己CPU的控制下獨(dú)立完成系統(tǒng)任務(wù)，分布式控制系統(tǒng)具有運(yùn)行速度快、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。集控室、配電室和主機(jī)之間僅通過(guò)通信電纜即可完成控制命令傳輸和生產(chǎn)信息反饋。基于選煤廠集控室、低壓配電室的分散性考慮，每個(gè)集控室、配電室中的變電站用屏蔽雙絞線完成串聯(lián)，最終匯集于集控室內(nèi)的CPU總線控制器形成分布式控制系統(tǒng)。PLC分布式控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，采用多臺(tái)PLC控制，而且分布式控制系統(tǒng)的被控對(duì)象通常比較多，分布在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)彼此相隔較遠(yuǎn)，被控對(duì)象之間經(jīng)常交換數(shù)據(jù)和信息。分布式控制系統(tǒng)的上位機(jī)可以采用PLC，也可以采用計(jì)算機(jī)或者HMI。上位機(jī)的主要作用是監(jiān)控被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)、修改被控對(duì)象的運(yùn)行參數(shù)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示，以防便工作人員更好地管理作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、及時(shí)掌握企業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)。采用分布式控制，各個(gè)PLC的控制要求基本上是相同的，從而提高現(xiàn)場(chǎng)布線、PLC軟件編程、電氣配盤、設(shè)備安裝調(diào)試和日后檢修的效率。

3 PLC自動(dòng)化控制在選煤廠的應(yīng)用

3.1 圖形顯示中的應(yīng)用

PLC在選煤廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用形式具有動(dòng)態(tài)化的特征，通過(guò)相關(guān)圖像信息的現(xiàn)實(shí)來(lái)操控選煤廠生產(chǎn)。在設(shè)備啟停、設(shè)備運(yùn)行模式調(diào)整、畫面控制、參數(shù)設(shè)定等方面均可圍繞PLC實(shí)行圖形顯示。圖形顯示應(yīng)用最為明顯的階段就是選煤廠預(yù)警階段，主要是預(yù)警式聲光信號(hào)，均以動(dòng)態(tài)化圖形形式呈現(xiàn)[2]。PLC自動(dòng)化控制的圖形顯示功能一方面能將選煤廠生產(chǎn)信息直觀的反映出來(lái)，另一方面還能對(duì)選煤廠運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確的分析，以便相關(guān)工作人員更客觀、細(xì)致的了解生產(chǎn)運(yùn)行情況。

3.2 通訊監(jiān)控功能的應(yīng)用

PLC系統(tǒng)常態(tài)化使用通訊功能對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，所以通過(guò)以太網(wǎng)就能實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信交流。就工作實(shí)踐情況來(lái)說(shuō)，具有人機(jī)操作功能的PLC系統(tǒng)可給操作人員提供直觀的作業(yè)平臺(tái)，清晰的呈現(xiàn)煤樣檢測(cè)情況，不耽誤檢測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)處理問(wèn)題的最佳時(shí)機(jī)，確保選煤廠設(shè)備運(yùn)行的高效性和安全性。監(jiān)控系統(tǒng)觀察到的煤樣情況與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)通訊功能及時(shí)反饋給操作管理人員，讓工作人員根據(jù)反饋信息采取對(duì)應(yīng)的措施消除潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 抗干擾應(yīng)用

具有穩(wěn)定性、可靠性的PLC系統(tǒng)應(yīng)用于選煤廠自動(dòng)生產(chǎn)中可有效避免電壓、電源等干擾因素的影響，因?yàn)镻LC自動(dòng)化控制本身有抗干擾設(shè)計(jì)。從選煤廠電源結(jié)構(gòu)分析可知，PLC自動(dòng)化一側(cè)安裝有隔離變壓器，主要針對(duì)存在于運(yùn)行環(huán)節(jié)中的工頻干擾，電源結(jié)構(gòu)上至少有兩側(cè)隔離保護(hù)來(lái)應(yīng)對(duì)單層靜電、寄生電容等問(wèn)題。應(yīng)用于選煤廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC特意采用了高級(jí)接地裝置，其主機(jī)結(jié)構(gòu)中有獨(dú)立的接地系統(tǒng)，可聯(lián)合選煤廠動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)最大化的接地保護(hù)功能。

3.4 調(diào)控耦合電壓

其一，由于傳統(tǒng)控制模式中存在參數(shù)分散、模擬信號(hào)弱等問(wèn)題，所以干擾信號(hào)造成的消極影響被不斷放大，嚴(yán)重限制了模擬信號(hào)傳輸。因此有必要及時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)化控制屏蔽裝置，在信號(hào)傳輸與接收過(guò)程中做好接地處理，確保直流接地。需要注意的是一旦交流接地就會(huì)引起電位差，具體表現(xiàn)為屏蔽層噪音，直接抑制了對(duì)電源的干擾作用。其二，針對(duì)開關(guān)信號(hào)的調(diào)控，最好選用關(guān)電隔離器來(lái)控制輸入信號(hào)干擾，如果繼電器節(jié)點(diǎn)選擇受到了輸入信號(hào)干擾，線圈就會(huì)接入吸收回路，無(wú)法發(fā)揮克服繼電器的作用[3]。其三，用合理的電纜連接來(lái)調(diào)控耦合電壓，控制系統(tǒng)中模擬信號(hào)傳輸電纜幾乎都具有屏蔽層，通過(guò)全塑控制來(lái)抑制開關(guān)信號(hào)的干擾。

3.5 流程與工序的控制

選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益與能源效益在很大程度上受到工藝控制技術(shù)選擇的影響，由于我國(guó)近年來(lái)提倡走有效利用資源、保護(hù)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展道路，因此選煤廠開始傾向于創(chuàng)新改革工藝控制技術(shù)，達(dá)到降低污染物排放量的目的。選煤廠電子生產(chǎn)流程中一旦有規(guī)劃不合理的情況存在，就會(huì)出現(xiàn)資源利用不充分的問(wèn)題，還會(huì)排放更多污染物[4]。對(duì)于這種情況，在選煤廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中引入PLC技術(shù)，就能集中性的將各大電氣系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)，相關(guān)工作人員通過(guò)PLC管理系統(tǒng)即可控制所有流程，從整體角度去合理規(guī)劃、使用資源。

3.6 網(wǎng)路管理功能的應(yīng)用

由PLC、上位機(jī)和多個(gè)分站一并建立的控制微機(jī)局域網(wǎng)，一方面能有效監(jiān)視選煤廠的每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，調(diào)取歷史運(yùn)行記錄;另一方面還能幫助廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)人員管理整個(gè)生產(chǎn)流程。就管理功能來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)顯示選煤廠生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，收集、歸納并存儲(chǔ)全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)表等，讓領(lǐng)導(dǎo)人直觀清晰的掌握生產(chǎn)情況，以便制定合理的管理計(jì)劃。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，PLC在選煤廠電子自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，因高效、安全的控制方法讓選煤廠經(jīng)濟(jì)利益和能源效益都得到了顯著提升。選煤廠的生產(chǎn)運(yùn)行有必要全面落實(shí)PLC自動(dòng)化控制應(yīng)用，優(yōu)化選煤廠運(yùn)行模式，提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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