选煤厂集中控制系统的分析与设计

徐芬芬

摘 要：煤炭工业是我国经济增长的重要组成部分，随着计算机、电气技术的不断革新，社会发展对煤炭质量要求的提升，选煤厂集中控制系统即将迎来根本性的变化。本文将以双盛选煤厂为例，从选煤工艺的设计入手，分析选煤厂集中控制系统的设计，该系统分为生产管理系统、生产监控系统与现场控制系统三部分。

关键词：选煤厂；集中控制系统；监控；管理

煤炭作为我国生产、生活最重要的能源，在相当长的一段时间内，其主导地位不会动摇。选煤是一个集物理、化学、生物等原理为一体的降低原煤中杂质成分的方法。在环境问题日益严重的今日，如何借助于集中式的控制系统提高煤炭企业经济效益有重要意义。本文将以双盛选煤厂为例，分析集中控制系统的设计。

1 选煤工艺设计

双盛选煤厂设计生产能力为年入洗原煤240万，由于煤炭质量参差不齐，很难稳定。洗选指标的好坏很大程度上取决于原煤性质的稳定性，因此需要针对原煤实现预先处理，降低原煤可选性的波动。双盛选煤厂根据原煤所含水分与灰分等，计算原煤仓数量及尺寸，采用了250～30mm大块煤采用动筛跳汰分选，30～6mm小块煤采用有压给料两产品重介旋流器分选、煤泥压滤和煤泥干燥的联合工艺流程。

2 生产管理系统设计

选煤厂相关生产系统性极强，工作量大、管理环节众多，因此及时得到生产数据的反馈十分重要。以往双盛选煤厂生产管理中数据的处理与交流均以纯人工模式进行，为解决信息处理滞后、资料检索困难等问题，需要构建网络实现公司内部系统互联，便于进行双盛选煤厂生产管理。

1）计算机网络系统设计。选煤厂计算机网络系统的设计遵循可靠性原则、先进性原则、实用性原则、开放性原则与经济性原则。计算机网络系统的主要设备包括服务主机、客户机、路由器、交换器、网桥与网关。

2）选煤厂与因特网的连接。只有将选煤厂与因特网连接，才可以进行产品信息的发布，通过网站接收订单，及时地与客户交流。为了实现选煤厂与因特网的连接，需要经过以下几个步骤：选煤厂域名、选煤厂WEB服务器、选煤厂数据库。其中，数据库中存储了双盛选煤厂信息资源与重要数据。

3）管理信息系统。管理信息系统专门用于双盛选煤厂进行经营数据的传输与根性，支持中、高层的决策活动。双盛选煤厂生产管理信息系统的总共由质量、生产、人事、工艺、器材等模块构成。

3 生产监控系统设计

1）生产监控系统组成。生产监控系统将工控机作为人机交互界面，使用键盘、鼠标进行系统的控制。双盛选煤厂使用了十分成熟的生产过程监控软件平台，进行生产数据的采集，在集控室内产生不同参数变化曲线，并针对不同问题及时进行现场处理。双盛选煤厂采用的监控软件包括组态软件、控制软件与编程软件三部分，安装于上位监控计算机中。编程软件为UNITY PRO；组态软件为Vijeo Citect；控制软件由自主开发的控制程序构成，并下载至PLC中运行。双盛选煤厂的监控系统有以下功能模块组成：数字量输出、数字量输入、模拟量输出、模拟量输入、模拟量点表与程序块。

除此之外，双盛选煤厂还配置了工业电视监控系统，由现场摄像、监控显示与传输三部分构成。采用了低照度摄像机，通过同轴电缆SYV-75-7与综合控制楼进行连接，运用多媒体数字交互平台将工艺流程呈现在显示屏中。

2）生產监控系统功能。双盛选煤厂生产监控系统可以实现以下功能：一、将设备正常运行时常显示在操作间，并计算系统利用率，并提供图形显示方式，便于交班时打印阅读；将设备工况数据以流程图或者趋势图等方式显示，其中流程图主要显示PID回路状态，趋势图则呈现液位、压力等，并为操作员提供参数的在线修改；提供警报工具，一旦发生异常现象，立即出现警报提示。

3）生产监控系统运行。当安装好驱动程序、制作完监控画面之后，运行View程序进行生产现场信息的监控。动筛跳汰分选与联合工艺在正式起车之前只可选一个，完成起车之后即可切换至监控画面。

4 现场控制系统设计

现场控制系统中最关键元件为PLC，双盛选煤厂选用施耐德 Quantum系列 PLC，该PLC模块化、网络化程度高，适合进行分布式控制，和现场仪表、上位工控机等共同组成控制系统。双盛选煤厂的主控PLC在变电所里，并将PLC分站设置在浓缩车间内。

4.1 现场控制系统控制目标

现场控制系统与选煤工艺紧密相关，双盛选煤厂集控装置根据二级装备水平进行配置。集控室对工艺系统设备进行集中式的连锁控制，调度指挥一切安全生产。该现场控制系统集控设备包括集中连锁与就地解锁二种控制模式，二者可以随时切换，而不干扰设备正常运行。相应工艺机械设备根据“逆煤流方向延迟开车，顺煤流方向延时停车”方式控制。具备闭锁启车的设备同时支持远程操作与就地操作，前者设置于上机位。系统运行时，当有设备出现故障时，设备及对应锁闭的设备立即停车，事故解除以后，系统将指示根据逆煤流方向启车。

4.2 现场控制系统调试步骤

首先选定I/O设备，根据输入与输出设备计算点数；根据工艺流程设计梯形图，并将程序导入PLC中；用软件对PLC功能进行测试；将PLC与现场设备连接，进行联机测试。

4.3 硬件设计

在选定CPU时，必须考虑指令种类与数量，根据存储区容量大小选择合适的CPU。为了使现场控制系统响应速度满足使用要求，需要对PLC响应速度进行测试。

5 总结

双盛选煤厂设计的集中控制系统自从投入使用以来未发生故障，可靠性高。该集中控制系统提高了生产管理自动化水平，生产时动态图形直接显示在调度室中，便于管理人员实时监视。双盛选煤厂选煤工艺的关键是用联合工艺对30～60mm小块煤进行筛选，本集中控制系统可以预先设定密度值，并实时监测灰分值，进而提高各洗选指标，并对其他选煤厂自动化发展有一定借鉴价值。

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