朱仙庄选煤厂压滤智能控制的应用

摘 要：朱仙庄厂压滤智能化改造2018年施工，现已投入使用，集成压滤一键式自动化生产、浓缩机底流与压滤入料桶关联自动排料、运输设备保护系统、设备管理系统等。岗位人员可用移动手持终端代替压滤机触摸屏及现场控制箱操作。现场覆盖工业级无线网，在无线覆盖的任何区域，岗位人员均可对设备进行启停操作，且皮带、刮板保护齐全，配备声光报警系统和视频联动系统。在设备出现故障时第一时间通知现场操作人员，设备实现闭锁停车，保障设备安全避免事故扩大化。此系统大幅度提高了工作效率，节省了人力。

关键词：压滤机；机械化智能化；工业无线网；无人值守

一、压滤智能化改造的目的

选煤厂压滤车间生产目前现场设备均为人工就地操作，需要人员时刻巡查，卸料过程中滤板粘料需要人工跟随观察并及时进行人工清除，现场工作量大，工人劳动强度大，生产的顺利进行主要依靠工人，给生产及安全带来较大风险。通过压滤自动化智能化升级，做到压滤生产一键启停，生产过程全自动，设备故障在线智能检测；将大数据、云服务、人工智能、图像识别等前沿技术与选煤厂跨界融合，打造万物互联、人机交互、上下一体的“两化融合”， 为行业输出经验和标准，建立智能化无人生产典范；为智慧选煤厂建设提供试点示范作用。

二、现场改造的项目

1压滤车间控制系统改造

1.1 控制柜改造

压滤车间增加1台AB-PLC控制柜（AB1756系列分站），放置于压滤车间操作室。与选煤厂密控系统合为一个系统，选煤厂密控系统CPU模块能支持整个选煤厂设备控制。增加的AB分站实现对压滤车间压滤机及外围设备、浓缩车间单机自动化加药系统的信号采集及控制，对现场仪表、电机综保参数进行读取。

1.1.1 生产设备控制改造

现场外围设备及仪表采用硬接线方式接入AB分站，实现6台压滤机入料泵、6台刮板机、1条皮带、2台滤液泵、1台扫地泵及浓缩车间4台底流泵、1台扫地泵、2台浓缩池耙子信号采集及自动控制，扫地泵采用电极水位检测自动控制方式，配备控制箱。压滤车间压滤机入料泵出口阀门及浓缩车间底流泵出口阀门现都为手动阀门，改为电动阀门并配备阀门控制箱。通过硬接线方式接入控制系统中，实现对现场受控阀门的自动化控制。

1.1.2 单机自动化设备控制改造

现场压滤机及浓缩车间单机自動化加药系统为厂家单机自动化设备，采用控制总线方式接入AB分站。每台压滤机厂家都配备一台电控柜，内有S7-200PLC， 浓缩车间单机自动化加药系统也配有S7-200PLC。现在厂家电控柜中增加EM277通讯模块，采用Profibus总线通讯方式。读取设备的控制信号，对设备进行控制。通过AB编程软件整合压滤车间所有设备的逻辑控制。

岗位人员可用平板电脑代替压滤机触摸屏及现场控制箱操作。岗位人员可手持平板电脑在无线网络覆盖的范围内对设备状态进行监控，也可通过平板电脑对现场设备进行控制。免去了必须跑到压滤机电柜处及设备控制箱处操作。可提高工作效率，节省人力。

控制系统改造实现了现场设备连锁闭锁一键起车，完善了信号状态的显示，通过软件编程对设备维护开停次数、运行时间进行记录，可查询历史记录，实现对设备的管理功能。

为了更好实现安全生产的目标，控制系统还设有语音智能报警系统。安装语音报警系统软件，操作室配备音响，现场增加广播。现场设备有报警时，操作室及现场会有语音提示。

1.2 现场仪表改造

1.2.1 液位计

压滤车间增加1台超声波液位计及3台高低液位计。超声波液位计用于滤液池，现场有2台滤液泵，现为人工就地操作，人员需对滤液池液位进行巡查，当达到一定液位时需要就地打开滤液泵进行排水。增加液位计后设定高低液位，高液位开泵，低液位停泵，实现无人值守，自动启停水泵。

3台高低液位计用于搅拌桶液位检测，现搅拌桶液位也需人员去肉眼观察。增加液位计后，当低液位时压滤机入料泵无法开启，底流泵可选择自动打开入料进搅拌桶，高液位时底流泵无法开启，入料泵可选择自动打开入料进压滤机。实现搅拌桶自动入料停料，压滤机自动进料停料。

1.2.2 皮带保护

压滤车间6台刮板机1665-1670增加拉绳、堵煤、断链保护各一套，皮带1651#延长后增加拉绳、跑偏、失速、堵煤保护一套。实现设备的安全生产，对现场人员起到安全保护。

1.2.3 综保参数读取

设备电气回路改造增加电机综合保护器，现场综保采取Modbus总线通讯方式接入压滤系统中，对设备电机的运行参数进行读取，如电流、电压、缺相、堵转等。

2 压滤车间视频监控系统改造

2.1 硬件改造内容

为了更好对现场设备进行监控，压滤车间增加视频智能随动监控系统1套。增加1台32路硬盘录像机，22台摄像机及2台球机，对现场设备进行实时监控。

6台压滤机安装12台摄像机，其中6台摄像机监控压滤机压板状态，另6台摄像机监控压滤机水槽滴水管口，在压滤机进料生产时，滴水口出水量可判断压滤机是否顺利进料，进料是否进满。滤液水池安装1台摄像机，皮带机头安装1台摄像机，6台压滤机入料泵安装3台摄像机，浓缩车间底流泵安装2台摄像机，浓缩池安装2台摄像机，1台摄像机留为备用可根据现场情况安装，压滤车间一层安装1台球机，压滤车间二层安装1台球机。

2.2 软件改造内容

增加视频随动控制软件1套，开发视频随动控制软件，实现对压滤车间设备状态的视频和数据的监控，以及对视频监视器的控制功能，包含：各系统运行情况、异常项（设备故障、电力系统故障、煤质数据异常等）。根据各系统的运行情况，监视器随动控制软件可以自动切换显示各系统设备现场的实时视频以及状态数据。例如：当系统启动时，视频随动控制系统自动展示设备启动过程，以及设备运行情况当设备现场出现异常情况。例如设备保护故障、电力系统异常等，系统进行语音提醒异常警报，并且视频随动软件实现自动切换异常现场的视频以及异常数据情况进行放大显示实现对车间关键点进行设置，针对关键点进行语音报警以及视频自动随动控制，包含相关数据信息以及视频信息

3 设备管理和巡检系统改造

现场主要设备制作贴上RFID标签，利用平板电脑的RFID扫描功能，在巡检时扫描RFID标签，通过自主开发的信息软件编辑设备信息，保存至系统数据库中。服务器软件将会将这些数据统一归纳整合。通过每天的巡检操作更好的对设备进行管理维护，提前预防设备故障，提高生产效率。

4压滤车间覆盖工业无线网络

本次主要部署需求区域包括压滤一层和二层；依据现场实际情况及无线网络覆盖率计算，组建如下无线网络配置，即初步在压滤一层、二层各设置4台无线AP；每台AP均通过本层交换机接入集控主交换机。移动操作平板通过无线网络实现随时随地接入WEB服务，完成移动客户端实时数据访问及控制操作。

5上位监控及移动监控系统

利用选煤厂现有密控上位监控系统，增加WEB访问软件功能；增加1台WEB服务器和1台操作员站及WEB监控服务软件，实现压滤系统的集中监控及远程WEB服务发布功能。

GE Proficy？ HMI/SCADA–iFIX WebSpace可视化WEB客户端软件，帮助现场工人实现远程设备的全面控制和可视化，有效提高生产效益，减低工人劳动强度；iFIX WebSpace安装在独立的iFIX WEB服务器上，凭借服务器强大能力为所连接的客户端提供高效服务。移动平板通过WEB访问功能，实现压滤上位监控包括设备启停控制、状态监视、实时＼历史数据查看，报警确认、参数修改等全面操作控制功能。

三、无人值守智能化研究方向

通过前期的改造，朱仙庄压滤目前大大降低了职工的劳动强度，但离智能化还有一定的距离，为达到一键控制，无人值守的目的未来将对压滤系统进行以下方面的科学研究：

1、研究掌握移动平板监控软件系统和手机端远程浏览的控制原理及方法。

2、研究掌握通过工业互联网技术实现设备数据工业云端存储及计算分析及推送相关产量、质量和故障数据分析报告的控制原理及方法。

3、研究掌握设备故障自动调取、故障设备实时监控画面的控制原理及方法。

4、研究掌握设备在线监测和人工巡检建立设备健康管理数据分析，实现设备故障预测报警的控制原理及方法。

5、研究掌握压滤卸料过程滤板粘料实时图像采集、基于人工智能技术的滤板粘料识别与定位、机器人自动跟随和清除的检测控制原理及方法。

6、研究底流入料浓度监测和压滤生产闭环控制原理及方法。

通过以上科研项目的公关，最终达到建立远程监督的无人车间。

四、小结

选煤厂压滤系统是将洗选煤过程中产生的煤泥料浆进行压榨滤液， 实现煤泥厂内回收、洗水闭路循环的重要工艺；煤泥压滤系统自动可靠持续运转是实现选煤厂压滤生产环境友好、安全高效的重要保障。目前影響实现压滤生产智能化控制主要难点在于压滤机为厂家单机自动化设备，原只对压滤机及外围设备取运行信号，无法实现远程自动化控制。现场设备都为人工就地操作，需要人员时刻巡查，劳动强度大，卸料过程中滤板粘料需要人工跟随观察及时人工清除。通过压滤系统相关设备加入远程无线移动集中控制及手机端远程浏览、完善现场传感检测和保护、现场增加视频智能随动监控系统、设备管理巡检系统，在此基础上借助于目前最先进的人工智能与视频内容智能化分析与识别，并与高效的机械手系统联动控制实现卸料粘料自动检测和清除，实现压滤生产控制一键操作，无人值守，远程监督的无人车间生产模式；能大幅降低工人的劳动强度，有效改善工作环境，同时大大减低安全风险。智能无人化压滤生产车间应用市场前景广阔，经济效益和社会效益巨大，在同行业中具有巨大的推广应用价值。

参考文献：

[1]郭佐宁，高赟，薛忠新等.张家峁选煤厂智能化建设架构设计研究[J].煤炭工程，2018，50（2）：37-39.

[2]王碧清，高赟，苗彦平等.选煤厂智能化管理系统研究[J].技术与创新管理，2018（2）.

[3]王普舟，选煤厂自动化发展趋势与建议[J].选煤技术，2000（6）：45-47

作者简介：

李树品：（1986-），男，安徽砀山县人，电气工程师，从事选煤电气自动化方向。