劉 洋

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤廠永定莊洗煤廠，山西 大同 037001）

引言

集中控制系統(tǒng)是選煤廠機(jī)械設(shè)備啟?？刂频暮诵?，通過集中控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)選煤廠內(nèi)機(jī)械設(shè)備按照指定順序進(jìn)行開停，并可對所有選煤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障情況等進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)反饋設(shè)備出現(xiàn)的問題，從而降低設(shè)備故障率，縮短設(shè)備維修時(shí)間，降低勞動作業(yè)強(qiáng)度，大大提高選煤效率。集中控制系統(tǒng)是選煤工藝系統(tǒng)的重要組成部分，使選煤廠各個(gè)控制分支進(jìn)行統(tǒng)一自動化控制，實(shí)現(xiàn)安全可靠、通信靈活、便于操作的自動化控制選煤[1-2]。

1 PLC 集控系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)備配制

1.1 集中控制系統(tǒng)三層架構(gòu)

永定莊選煤廠PLC 集控系統(tǒng)主要由PLC 控制柜、控制箱、遠(yuǎn)程控制分站、上位機(jī)、組態(tài)軟件、通信網(wǎng)絡(luò)、操作站等部分組成，集控系統(tǒng)從架構(gòu)上主要分為設(shè)備層、控制層和信息層。

1）設(shè)備層。設(shè)備層是整個(gè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，它主要由控制元件、精密儀表、監(jiān)控系統(tǒng)以及綜合自動化子系統(tǒng)等部分組成。

2）控制層?？刂茖邮钦麄€(gè)系統(tǒng)的核心，主要對設(shè)備運(yùn)行工況、參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后根據(jù)選煤工序?qū)x煤設(shè)備、儀表等進(jìn)行自動化控制，同時(shí)將各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及時(shí)上傳至信息層內(nèi)。

3）信息層。信息層主要是對所有選煤設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，下達(dá)控制指令，并對各類信息進(jìn)行采集以及儲存，從而便于操作人員后期查閱、調(diào)用等，屬于人機(jī)交換層。

1.2 集中控制系統(tǒng)的設(shè)備配制

永定莊選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)可適用于選煤廠100 臺左右的中大型選煤設(shè)備集中控制，該系統(tǒng)主要由PLC 控制柜一臺、PLC 遠(yuǎn)程控制分站若干臺、上位機(jī)1 臺、數(shù)據(jù)處理站、設(shè)備控制站、信號數(shù)據(jù)站等、工業(yè)環(huán)網(wǎng)等部分組成，如圖1 所示。

圖1 PLC 集中控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

PLC 控制柜主要采用AB1756 系列控制器與1734 列輸人輸出模塊，PLC 為整個(gè)系統(tǒng)核心單位，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)信號及時(shí)于井下處理，同時(shí)根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的操作指令，控制電機(jī)、泵及閱門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動作，上位機(jī)內(nèi)安裝專用ForceControl 組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件在顯示器上將各類選煤設(shè)備以圖形形式直觀顯示，從而便于操作人員對井下選煤設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行分析。

2 PLC 集控系統(tǒng)控制方式

2.1 集中控制方式

永定莊礦選煤廠采用的PLC 集中控制系統(tǒng)，主要利用布置在操控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)對整個(gè)洗選設(shè)備進(jìn)行控制，采用上位機(jī)對選煤廠各類設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行收集，具有靈敏度高、設(shè)備集中利用率高以及精度高等優(yōu)點(diǎn)；但是由于集中控制方式主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，在控制過程中一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)控制系統(tǒng)將癱瘓，影響著選煤施工；計(jì)算機(jī)中利用專用組態(tài)軟件進(jìn)行控制，軟件維護(hù)成本費(fèi)用高；同時(shí)采用集中控制時(shí)，需采用無數(shù)條電纜、信號線將選煤設(shè)備連接一起，電纜布設(shè)繁瑣且布設(shè)區(qū)域廣，一旦電纜或信號線出現(xiàn)破損時(shí)，維修難度大，成本費(fèi)用高，不利于選煤廠進(jìn)行自動化的聯(lián)網(wǎng)。

2.2 分布控制方式

1）PLC 分布控制方式主要通過集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對選煤廠選煤系統(tǒng)的控制，分布式控制是數(shù)據(jù)收集、分析等利用上位機(jī)中編程控制器進(jìn)行處理；利用上位機(jī)對各個(gè)PLC 分站進(jìn)行控制，從而控制整個(gè)選煤系統(tǒng)；而各類信息反饋主要通過設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，將反饋信息上傳至PLC 控制柜內(nèi)。

2）分布控制方式主要分為一級、二級、三級，其中一級屬于集中控制方式，操控人員通過顯示器中圖像顯示，直觀掌握選煤設(shè)備運(yùn)行情況；二級主要利用PLC 對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并與上位機(jī)及監(jiān)控分站進(jìn)行聯(lián)系；三級為輸出入智能分站，主要由通信模塊、輸入輸出模塊、通信接口、無線網(wǎng)絡(luò)等部分組成，主要實(shí)現(xiàn)PLC 控制柜與選煤設(shè)備通信連接。

3 PLC 集控系統(tǒng)主要功能

3.1 實(shí)時(shí)控制功能

PLC 集中控制系統(tǒng)可對整個(gè)選煤廠設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)選煤中逆煤流起車、順煤流停車順序控制，同時(shí)根據(jù)各設(shè)備之間的閉鎖關(guān)系實(shí)現(xiàn)閉鎖控制功能；在選煤設(shè)備啟動前控制系統(tǒng)可發(fā)出警報(bào)，選煤過程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)并對故障設(shè)備進(jìn)行閉鎖停機(jī)，從而避免事故范圍擴(kuò)大，降低選煤設(shè)備事故率，提高選煤效率。

3.2 圖形直觀顯示功能

PLC 控制系統(tǒng)利用各類傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)、上位機(jī)以及組態(tài)軟件，可將所有選煤設(shè)備運(yùn)行情況、設(shè)備參數(shù)、設(shè)備故障情況等以圖形的形式直觀顯示在顯示器上，操作人員可對每一臺選煤設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實(shí)施控制，解決了傳統(tǒng)人工控制時(shí)勞動強(qiáng)度大、設(shè)備故障率高等技術(shù)難題。

3.3 通信功能

PLC 集中控制系統(tǒng)通過通訊功能進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，同時(shí)與不同系統(tǒng)之間采用工業(yè)環(huán)網(wǎng)可進(jìn)行通信交流，利用通訊功能該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人家界面、人機(jī)交換，從而為遠(yuǎn)程操控人員提供直觀信息平臺，實(shí)現(xiàn)對選煤系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障排查等，提高選煤廠各設(shè)備之間聯(lián)動效率，保證選煤設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 監(jiān)控功能

PLC 集中控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，操控人員利用組態(tài)軟件對選煤場所內(nèi)各類監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對選煤設(shè)備啟停情況、選煤情況以及選煤場所可能存在的潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而全面了解選煤廠生產(chǎn)情況。與傳統(tǒng)人工監(jiān)控相比，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、勞動強(qiáng)度低、便于監(jiān)控儲存調(diào)閱以及精度高等優(yōu)點(diǎn)。

3.5 網(wǎng)絡(luò)、管理功能

PLC 集中控制系統(tǒng)利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與監(jiān)控分站、監(jiān)控分站與PLC 控制柜之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與傳統(tǒng)布線相比，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，從而便于選煤廠管理人員對選煤工藝進(jìn)行管控；同時(shí)系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可對選煤生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行記錄、儲存，并形成報(bào)表，從而為選煤廠管理人員全面了解整個(gè)生產(chǎn)情況，以及選煤工作有序開展提供依據(jù)[3]。

4 應(yīng)用效果分析

永定莊選煤廠采用PLC 集中控制系統(tǒng)后，通過現(xiàn)場觀察以及實(shí)際應(yīng)用效果來看，PLC 集中控制系統(tǒng)能夠?qū)x煤廠內(nèi)所有選煤設(shè)備進(jìn)行集中控制管理以及實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了選煤廠選煤工藝無人值守以及遠(yuǎn)程控制的目的，大大提高了選煤效率，取得了顯著應(yīng)用成效。