选煤厂集中控制系统设计

路晓宇

（中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安 710054）

选煤厂集中控制系统设计

路晓宇

（中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安 710054）

为提高选煤厂现代化水平，实现生产自动化、管理先进化，无时无刻保证安全生产，选煤厂选用一套可编程序控制器（PLC）及一套10kV综合自动化系统，来完成一个大型选煤厂的集中控制系统。以陕西彬长矿区胡家河选煤厂为例，来简述选煤厂集中控制系统。胡家河选煤厂是一个年处理原煤5.0Mt/a万吨的大型现代化选煤厂，选煤工艺采用动筛跳汰洗选方法。

选煤厂 PLC 自动化

1　控制系统的组成

根据工艺系统流程划分，胡家河选煤厂集中控制系统范围包括:A、原煤准备系统；B、洗选入仓集中控制系统；C、产品装车集中控制系统。

共设2个PLC控制主站，4个PLC控制分站。分别是:动筛车间（电气楼）PLC控制主站、原煤仓下配电室PLC控制分站、块煤产品仓上配电室PLC控制分站、混煤产品仓上配电室PLC控制分站、装车站PLC控制主站、产品仓下配电室PLC控制分站。PLC控制系统框图见图1:

1.1原煤准备、洗选入仓集中控制系统

动筛车间（电气楼）内设一个PLC主站，负责动筛车间、浓缩车间等工艺设备的集中控制任务。原煤仓下配电室设一个PLC I/O远程站，负责原煤仓下工艺设备的集中控制任务。该分站通过ControNet通讯网络与电气楼主站进行通讯。块煤产品仓上配电室设一个PLC I/O远程站，负责块煤产品仓上工艺设备的集中控制任务。该分站通过ControNet通讯网络与电气楼主站进行通讯。混煤产品仓上配电室设一个PLC I/O远程站，负责混煤产品仓上工艺设备的集中控制任务。该分站通过ControNet通讯网络与电气楼主站进行通讯。

动筛车间电气楼PLC主站通过ControNet通讯网络与各PLC I/ O远程站相连接；成套设备（如浓缩机、自动加药系统、动筛跳汰机等）通过DH+网与主网进行通讯；高压供电系统微机保护装置通过MODBUS网与主网进行通讯。

1.2产品装车集中控制系统

产品仓下配电室设一个PLC I/O远程站，负责产品仓下给煤机及仓下转载胶带机等工艺设备的集中控制系统。该分站通过ControNet通讯网络与装车站控制主站进行通讯。

最终，装车站控制主站通过以太网上传电气楼控制主站，电气楼控制主站再上传矿井调度中心。

2　控制系统的设计原则

胡家河选煤厂在电气楼内设全厂集中控制室，在集中控制室可进行集中操作，由操作人员对各运行系统和控制方式进行选择，以实现集中控制单台设备启动和自动顺序启停功能。

系统设置集中、就地、试验三种工作方式。运行方式为集中联锁（具有集中起动单台设备的功能）、就地解锁；试验方式作为软件调试及硬件接线检查用。控制方式由集控室调度人员在计算机上进行选择。集中、就地两种方式可在系统运行中在线切换。

具有预告信号、设备禁起信号功能。系统启、停车之前设启、停车预告信号。参与集控的设备逆煤流启车，顺煤流停车。故障时参与集控的设备按程序自故障设备起逆煤流闭锁迅急停车，在集控室上位机显示器报警、显示故障原因并有语音提示、打印机自动打印故障信息。

集控室设置高清晰显示器，对工艺系统流程，全厂设备运行状态等实时动态图形显示，以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态，显示煤位、水位棒状图、煤仓煤位、水池水位、闸门位置等的变化趋势，可实时显示皮带秤、在线测灰仪的检测参数，并生成各种报表。

3　控制设备选型

3.110kV综合自动化系统

选煤厂电气楼10kV配电室、混煤仓上10kV配电室、块煤仓上10kV配电室、产品仓下10kV配电室均采用XR-2000综合自动化系统，该系统采用面向对象的设计方法，以用电间隔为一基本单元，保护、测控功能综合考虑，配合先进的网络通讯功能，可实现遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。

XR-2000综合自动化系统配置

XRM-202远动接口装置

XRL-261线路保护测控装置

XRS-202PT保护测控装置

XRF-201变压器保护测控装置

XRE-201电动机保护测控装置

3.2集中控制系统

3.2.1主机选型

胡家河选煤厂系统选用Rockwell Automation 的新一代控制平台ControlLogix的PLC作为主控站和现场控制分站。

ControlLogix通过高性能的工业控制网络EtherNet/IP、ControlNet及其处理单元、过程I/O、人机接口和过程控制软件Logix5000以及RSView 等来完成煤炭洗选生产过程控制，与工厂配电系统设备MCC、变频器、传感器、执行器等连接完成高速的逻辑控制和调节控制动能，将工厂设备的状态和事件通过标准的EtherNet/IP和ControlNet通讯网络传递给操作员工作站，并将控制命令通过该网络传递给控制系统，在机旁设有手动操作按钮用于手动试车、维护和应急操作以满足各种运行工况的要求，以确保选煤生产安全、高效运行。

3.2.2网络配置集中控制系统采用按照功能、物理分散和管理集中相结合的原则设计。

胡家河选煤厂控制系统采用PLC+微机综合自动化保护系统，配合完成高压电动机控制及高压柜运行参数监测。PLC主站采用ControlNet网络与各PLC分站相接，并通过EtherNet网络与矿调度室相接，组成统一的生产调度网络。

3.2.3控制设备

集控室主要设备有:上位机、操作台、工业以太网交换机、不间断电源等。

变配电室主要设备有: PLC控制柜、电源柜（含稳压电源和不间断电源）等。

现场主要设备有:就地控制按钮盒，皮带保护传感器（跑偏开关、拉绳开关、防打滑装置等），煤位和水位深度传感器等。

3.2.4控制原理

集控系统中的二次控制回路，选择一对带插锁的按钮来完成二次回路的设计，每台设备的断路器通断信号、设备运行返回信号、热过载信号、漏电信号、启车信号、停车信号均单独进入PLC系统进行监测，胶带机设备的跑偏、拉绳、欠速、纵向撕裂、溜槽堵塞、烟雾信号及超温自动洒水也单独进入PLC系统进行监测。由于设备集中/就地均由PLC驱动，对各种设备可灵活组合。任一台未工作的并联流程设备，均可在不影响系统运行的条件下完成就地试车。

4　结语

在科技水平高速发展的今日，选煤厂的全自动化生产已成现实，胡家河选煤厂集中控制系统运行稳定、效率高、自动化水平先进，真正做到‘足不出户即可知所有’。