基于无线通信的选煤厂集中控制系统

白耿耿

摘要：随着我国科学技术水平的不断提高，PLC控制系统在各个领域被广泛应用，特别是在煤矿选煤系统中PLC控制系统发挥着重要作用。许多中大型选煤厂考虑到煤炭洗选过程存在的振动和噪声问题，普遍将集控室与洗选车间独立布置。由于煤炭洗选工艺过程复杂、洗选设备较多且分散，一般使用有线传感器采集各处设备的数据，采集到的数据经信号线缆和数据交换机接入全厂集中控制系统。因此，在选煤厂基建过程中现场布线施工量大，且后期在选煤厂恶劣的生产环境下，存在电缆损坏率高、检修维护不方便的技术问题。

关键词：选煤厂；无线通信；集中控制；CP340通信模块；数传电台；PLC

引言

随着物联网技术不断在煤炭行业的研究与应用，我国选煤厂不断向数字化、网络化、智能化的中大型选煤厂发展。PLC控制系统对煤矿选煤设备传动装置可进行有效地集中控制，同时对选煤设备出现故障时能够自动报警及自动应急处理，对设备实现动态实时监测，可准确采集煤矿选煤厂工艺信息及相关参数.

1选煤厂集中控制系统概述以及PLC优势

首先是系统概述选煤厂集中控制系统大多采用可编程序控制器（PLC）为主要控制元件实现集中控制，该系统最为核心的控制环节为PLC，利用镶嵌式模拟屏对设备具体运行状况给予动态显示。PLC技术的运用具有诸多的优势，主要体现在形象直观、经济实用以及可视性好等方面。选煤厂集中控制系统当中运用PLC不但能够对其重要动力设备给予集中控制，并对其运行状况给予集中监督，实现设备故障自动处理以及报警功能。除此之外，能够对全厂部分关键工艺参数完成采集，并给予动态展示。同时能够实现与重介质密度自动控制系统的信号联络以及数据传输。其次是选煤厂集中控制系统的特点，一是可靠性高PLC采用模块化结构，其在选煤厂生产过程中主要以机架为单位，具有安装简单、调试便捷、少维护等特点，同时其能够在较为恶劣的电磁干扰环境当中使用，所以，PLC在选煤厂集中控制系统当中获得了广泛的应用。二是PLC编程语言功能强大PLC能够利用梯形图、功能块图、顺序功能图、结构化文本、指令表等形式完成编程，其语言较为简单，尤其是梯形图编程，与选煤厂电气原理基本相同，因此，电气工作人员能够快速掌握。PLC在选煤厂集中控制系统当中利用编程完成逻辑运算、计时、计数、顺序控制等内容。

2选煤厂集中控制系统的发展现状

选煤厂集中控制系统的发展现状主要涉及以下几个方面：首先是PLC控制系统方面的发展所谓的PLC控制系统，其实就是一种可以编程的控制器，现在所经常说的PLC控制系统大致上是有三个较常用的层面，一个是监控层，然后是现场设备，最后是PLC控制层，通过相关工作人员不断的研究，最后得到了一些极有用的总结，所以不难发现PLC控制系统的结构组成是非常灵活的，PLC的模拟量和开关量对旧设备和各种非智能设备的控制起着十分重要的作用。其次是工业电视系统的发展状况为了使控制人员能够实时观察和控制选煤厂中所有设备的运行，提高集中控制系统的运行效率，在选煤厂的每个位置安装高清摄像机是很必要的。

3无线通信系统

无线通信系统由通信模块CP340、上传和下传数传电台组成。上位机与S7-300PLC总站通过工业以太网通信，采用TCP/IP通信协议，S7-300PLC总站与ET200M分布式I/O分站之间的通信则通过CP340通信模块与数传电台通信来实现，采用Modbus通信协议。无线通信系统完成下位机S7-300PLC总站和ET200M分布式I/O分站之间的数据传输，为选煤厂厂区搭建无线局域网络平台。通过编程实现S7-300PLC总站和ET200M分布式I/O分站之间的无线通信，S7-300PLC总站向ET200M分布式I/O分站发送７byte的数据，然后接收并存储ET200M分布式I/O分站返回的６byte数据，从而实现无线通信。其中，S7-300PLC总站发送的７byte数据中，第１byte数据是地址信息，第２，３，４byte数据是需要传送的控制数据信息，第５，６byte数据是第１，２byte和第３，４byte数据的异或值，作为校验判断信息，第７byte数据为字节数据信息，无意义，仅仅是为了触发一次ET200M分布式I/O分站的字符接收中断程序。ET200M分布式I/O分站向S7-300PLC总站发送的６byte数据中，第１byte数据是ET200M分布式I/O分站的站地址信息，第２，３，４byte数据是ET200M分布式I/O分站采集的外部信号状态数据信息，第５，６byte数据为校验信息。S7-300PLC总站采用轮询方式与ET200M分布式I/O分站通信，即第１ｓ内向主厂房I/O分站发送数据，然后接收主厂房I/O分站返回的数据（ET200M分布式I/O分站在接收到S7-300PLC主站发送数据后立刻向S7-300PLC总站发送数据）；第２ｓ内向原煤仓I/O分站发送数据，然后接收原煤仓I/O分站返回的数据；第３ｓ内向装车站I/O分站发送数据，然后接收装车站I/O分站返回的数据；依次进行，不停循环通信。

4集中控制系統的实施方案

集中控制系统的实施方案主要是以下几个方面：首先是集中控制室的控制模式在集中自动控制（自动）模式下，操作员通过工控机将控制命令发送控制室，实现洗煤设备和新仓储皮带的按顺序控制，在没有报警等相应设备的情况下，可以启动和停止设备的运行。这种控制方式是主要的控制方式，在正常情况下，系统由该种控制模式控制。其次是集中手动控制（远程手动）在集中手动控制模式下，操作员通过集中控制室的工控机发送控制命令，当设备不报警时，单个设备被阻塞、启动和停止，所有设备被控制。操作员可在控制站或皮带头上控制皮带和给煤机，并可选择以下3种工作方式：a)就地手动控制。在就地手动控制下，单皮带、给煤机与皮带组之间的锁紧关系以及皮带与给煤机之间的锁紧关系是有效的；b)现场试验控制。在该方式下，单带或送料器的启动和停止无效，皮带组的锁紧关系和皮带与给煤机之间的锁紧关系是无效的，它控制分站的皮带，主要用于皮带维修。工作时，操作人员必须保证煤机或皮带处于无煤状态，否则发生堆煤事故；c)纯手动控制。纯手动控制为直接控制电机开关，启动或停止皮带或给煤机。这是一种不影响煤炭运输的方式，在这种情况下PLC不工作。

5控制网络分布

把PLC当作整体控制的中心，可以高效的实现其强大的调节功能和控制作用，并且在具体使用的过程中，与现场仪表、工业电视以及远程控制等设备和技术相符结合，构成一个完善的监控系统。动筛车间配电装备中设置PLC控制装置，在原煤仓下层转载点配电室中进行I/O分站的设置，各个原煤仓储上的配电装备中同样全部包含I/O分站的装置。除此之外，洗块煤仓的配电装备以及产品仓的配电装备内同样有I/O分站装置。借用PLC现场的总线对应控制主站和I/O分站实施监控，此种情况在现场就成为了控制局部网络，进而可以真正的实现筛分系统的全自动控制。原煤车装车的地方控制室内装有触摸显示屏，可以对原煤汽车装车设备达到实时监控的效果。装车站配电室以及洗块煤仓下面的配电室、产品仓下面的配电室中都装置I/O分站，借用PLC现场的总线连接起来，建成完善的现场监视控制网络。将PLC控制布置在压滤车间配电装备内，同时分别将控制柜配备到每台压滤机上。应用PLC现场的总线将压滤车间内的控制站和各个压滤机控制装备连接起来，进而能够实现监控的目的。在压滤装置控制部件内，装置合格的控制台同时配置触摸显示屏，通过以上方式使压滤车间能够达到自动化整体控制的需求。对于整个主厂房来讲，设备和控制部件同时安装，主调度室里面装置上位机。经过PLC现场的总线将每个主站和分站链接起来，组建一个完善的控制网，进而可以实现连锁监控和控制。主要控制室内，装置可以对主厂房系统和筛分系统进行监测，可以实现对整个系统完整的监控。针对装车系统和压滤车间，可以达到对重点装置的集中控制。经过TCP/IP以太网以及调度室内上位机分别将各个车间PLC控制站实施连线，形成整个工厂的监控管理系统。把它的信息管理网络实施接连，可以达到资源信息分享的目的。PLC系统可以把整个动态图显示出来，比如整个工厂装置的起停、控制画面，每个系统装置运营和停止控制画面以及仓位计算等动态画面全部可以明白的展现在眼前。特别有一些报警信号内容画面。以上画面可以清晰的展现在眼前，整个系统中的人为操作只需在集控室里，也可以把选煤厂装置的启动操作、运营监控操作等情况实施分析，此种状态下，可以直观清洗的显示各个装备监控具体状况，同时可以将装备的参数和运行状态给予全面的分析。PLC的应用可以起到对整个设备达到诊断和保护以及实施监测的功能。装备以及工艺程序都可能会出现问题，必须能够实现诊断、检测和保护的目的。

结语

综上所述，针对现有选煤厂PLC集中控制系统采用有线通信技术存在的技术问题，设计了基于无线通信的选煤厂PLC集中控制系统。该系统运用数传电台和无线通信模块替换下位机总站与分站之间复杂的布线，通过编程实现总站和分站之间的无线通信，解决了选煤厂现场布线复杂、电缆损坏率高的问题，实现了数据的无线传输，为选煤厂搭建无线局域网络打下了技术基础，使厂区范围内无线终端设备得以应用与推广，推动了选煤厂网络化和自动化技术的进一步发展。

参考文献

[1]崔莉莉,陈相辉,李辛.基于PLC的集中控制系统在城郊选煤厂的应用[J].煤,2008(02):75-88.

[2]张传伟,张鹏.基于无线通信的選煤厂PLC集中控制系统[J].工矿自动化,2015,41(10):5-8.