选煤厂集中控制系统的优化设计探讨

李晓磊

摘 要：随着经济社会的不断高速发展，人们对能源的需求也是与日俱增。煤炭已然是各个国家，尤其是在我们的主要能源来源之一，是保持国家经济和社会文明保持健康发展所必需的资源基础。选煤是煤炭生产活动中最重要的关键环节之一。本文结合了可编程序控制器技术的发展和应用对选煤厂集中控制系统的优化设计进行了深入的探讨。

关键词：选煤厂；PLC；集中控制系统；设计

近些年以来，随着人们环保意识的不断增强和市场对煤炭资源的需求所发生的变化，促使我国的选煤产业和所采用的选煤技术得到了快速的发展和技术革新。选煤作为生产煤炭活动中最重要的关键环节之一，其是通过利用化学、微生物和物理等不同的方法使原煤中所含有的矸石、硫分和灰分等杂物的含有量降低，是我国生产洁净煤炭产品技术中的源头性技术。对煤炭进行洗选加工可以保证能够从源头上提高商品煤的生产质量，提高煤炭的利用效率，节约运输成本，是提高煤炭企业的经济利益和市场竞争力的最有效和最可靠的生产方法。

当前，所有的新型的现代化的选煤厂都是通过产品的高质量、运营的低成本和最高的全员工作效率来提高自身的竞争力，以期望能在市场占有一席之地。这些目标的实现就要求各个新建的选煤厂或是老厂在改造升级的过程中在生产设计上必须立足于提高所有环节中设备的自动化水平，进一步提高各个控制系统在运行过程中的灵活性、可靠性和对市场需求进行调整的适应性。我国的选煤行业在经过多年的不断努力之后，已在生产设备的电气自动化等技术方面取得了不小的进步，使得多年来在选煤厂中大面积应用的传统的落后集中控制系统的局面有了明显的改变。随着科学技术和控制方式的发展，现代化的选煤厂所采用的集中控制系统应是集成了生产过程的集中控制系统、对生产过程各个运行参数进行实时检测、分析和管理的系统、生产中各个局部环节的自动化控制系统和生产工艺流程的数字化仿真模拟以及集智能学习控制系统为一身的高度集中的自动化系统。

可编程序控制器以其优异的性能和诸多的优点而被广泛应用于当前各类型选煤厂的集中控制系统。可编程序控制器（简称为PLC）是将继电器的逻辑控制和计算机技术相融合而催生的先进控制技术。可编程序控制器在近些年来得到迅速的发展，已成为了新一代的工业控制器的核心。在选煤厂采用以PLC为核心的集中控制系统以对全厂的各个生产设备进行集中控制是当前新型选煤厂或老厂进行技术改造的实现全局自动控制的技术基础，所以，对新型选煤厂的集中控制系统进行研究，以使其控制系统实现适用性强、技术先进、操作简单、可靠性高、安全性高和管理方便等特点， 也日益成为人们研究的一个重点领域。

1 集中控制系统的构成及基本形式

目前，我国新建的选煤厂或是老厂在改造升级中大部分都采用了先进的集中控制系统。集中控制系统的配置标准根据不同的建厂时间和生产规模也是各不相同的。通常情况下，集中控制系统的构成主要可被分为两个层面：第一层为PLC控制层，它包括远程站（或是分布站）、PLC本地站和现场信息的检测控制装置，其主要功能是对各种设备的运行状态进行检测和控制。上个世纪80年代末其所建设的选煤厂的集控系统就主要采用了集中式的PLC控制，虽然在控制性能上和传统的继电器控制系统相比在功能的多样性和可靠性上已有了明显的提高，但其在结构布局上去还是比较落后，仍存在着信号传送距离远、控制线路长而需要大量的电缆线等问题。自从90年代以后，具有远程控制功能或是分布控制功能的PLC产品已在选煤厂的集中控制在系统设计中得到广泛的采用。

当采用了集中式的PLC控制方式后，PLC的远程站或分布站都设计在了设备较为集中的配电室中，这样不仅可以节省了大量的传输电缆，而且使系统的整体可靠性得到了进一步的提高。集中控制系统的第二个层面就是工控机监控层。工控机监控层主要包括的设备有大屏幕监视器、工控机和相应的操作软件。它的主要功能是将PLC系统收集到的现场各个设备的工作信息以有利于人们进行监视和分析的方式给显示出来，并能够将调度人员所发出的操作命令准确无误的传递给PLC去进行执行。工控机监控层能对生产设备在生产过程中出现的故障信息进行初步的原因分析，并生成故障报表进行打印。一些配置较高的集控系统的工控机监控层还能够具有对各类生产信息进行自动管理的功能，其可以按照用户的要求对各类型的数据进行采集、处理并且自动进行分类并存储，能够对各种生产状态报表进行自动定时打印或者是随机打印。

2 集中控制系统设计的主要内容

2.1 生产管理级网络的设计

生产管理级网络在设计的时候要根据该选煤厂的自身特点，采用现已较为成熟和快速的以太网。

在选煤厂在调度室或是集中控制室设置相应的网络服务器，网络终端可设置在厂长室、总经济师室、总工程师室、财务科、生产科、运销科、技术科、设备库、装车站、化验室及各个主要的生产车间内，配备相应的各类型网络支持软件和各类型相关的管理和应用软件，以实现对选煤厂各个环节的质量管理、生产管理、运销管理、技术管理、维修计划管理、经营管理、设备管理和各种生产数据的监视和共享。同时，选煤厂还应配备相关的专家系统以对全厂的生产数据进行智能的综合分析，以做出最优和最佳的产品方案、工艺流程和市场预测。另外还应配备相应的办公自动化类软件以实现对网络数据的快速综合和查询。

2.2 生产监控管理系统的设计

生产监控管理系统是指在生产控制级的网络上位位置设置数据采集器、大屏幕显示器和工业型计算机等设备。对生产过程中的各个主要运行参数配置相应的在线实时检测设备，以实现对各类运行数据的实时观察和记录。生产监控管理系统应配备当前相应的较为成熟的对生产过程进行监控的软件平台，并对采集到的所有的数据进行分析，并能够指导控制级实时准确的完成对各环节生产工艺参数的调整。同时，在调度室或集控室能够动态的显示出系统各部分的运行状态，形成不同运行参数的实时变化趋势以及历史数据曲线，对各种运行参数进行预处理并能够传送给生产管理系统网。

2.3 控制与自动化系统的设计

随着PLC技术的不断发展和性能不断提升，其适用的范围也越来越广。考虑到PLC控制优异的可靠性、适用性和操作简单等因素，控制与自动化系统应采用以PLC为核心而组成的控制系统。由于PLC控制技术的发展更加趋于网络化和模块化，故控制与自动化系统在系统的设计结构上应采用本地和远程相结合的分散式控制模式和能够进行集中式管理的分布式控制系统。控制与自动化系统除了能够可靠的完成传统控制系统所能完成的所有控制功能以外，在其设计过程中还要重点注意设置设备的安全保护和提高控制系统运行的可靠性等方面的问题，以使选煤厂真正具有可靠性和灵活性都比较高的自动化系统，实现对生产过程的自动化和智能化控制。

3 结束语

充分利用当前所掌握的先进选煤技术，进一步提高各种原煤入洗的比例等早已成为我国各个选煤厂进行工业生产结构的优化调整和技术升级的技术要求，也是提高我国选煤企业的社会效益和经济效益，保持我国的煤炭工业实现可持续发展的必由之路，是进一步最大化的利用资源以实现有限的能源节约和保护环境的关键举措。可编程序控制器吸收了计算机技术和微电子技术发展的最新研究成果，具有工作可靠性高、控制程序编写简单、灵活性好、对生产环境的适应能力强和相应的硬件设备齐全等优点而被广泛应用于选煤厂的生产过程的控制。

参考文献

[1]萧海峰.新型现代化大中型选煤厂集中控制系统设计[J].选煤技术，2000.

[2]杨立芳.选煤厂集中控制系统的现状及展望[J].选煤技术，2002.

[3]张铁毅，冯阳.集中控制系统在选煤厂的应用[J].露天采矿技术，2011.