集中控制系统在晓南矿选煤厂的应用

◎王克新 张树军

（作者单位：辽宁铁法能源有限责任公司晓南矿）

一、集中控制系统

1.集中控制系统组成。

（1）控制网络结构采用光纤环形工业以太网。

在全厂构建一个100M 的光纤环形工业控制以太网信息平台，进行快速采集全厂控制信息和实时控制现场设备。环形工业控制以太网具有网络冗余功能，通信速度快捷、安全、准确，当通信介质或者某个站点出现故障时，能自动切换数据传送方向，切换时间小于100 毫秒，不影响监控。该以太网信息平台具有较强的扩展性，能将选煤厂内其他系统集成到控制系统中，也可以为其它系统提供一个数据交换的平台。网络传输介质采用光缆，具有抗电磁干扰能力。

（2）可编程控制器采用多独立分站运行模式。

根据选煤厂对集控系统功能的要求，本系统采用西门子S7-300 系列PLC 来完成集控功能，将各独立系统控制功能分配到独立控制器，所有控制器和远程IO 分站通过以太网接口接入到环形以太网中，大大降低了集控系统对单一控制器的的依赖性。

（3）PLC 软件编程。

采用西门子Setep7 V5.5 进行设计，采用模块化程序结构，在不同的模块中分别实现不同的任务，使得程序修改维护方便，调试简单。各个设备的保护信号可以选择投入或暂不启用，通过上位机监控软件向PLC 下配置命令来实现。PLC 程序中，有预流程功能，即当选择一种工艺流程后，PLC 自动判断当前工艺流程中的设备是否具备开车条件（远控、无报警、设备完好），都具备开车条件后才能发出流程启动。完善的启动功能：系统可以按流程启动，也可以手动单独启动每一个设备，还可以流程启动和手动启动相结合，使得调度人员操作更加方便、灵活；同样还有设备的流程停车和手动停车功能。手动启动一个设备时，调度人员可以选择该设备是闭锁启动还是非闭锁启动，使设备调试运行（单独启动）更加方便。

（4）上位机软件编程。

集控系统以西门子的WINCC 组态软件为平台设计控制软件，能够形成操作员操作过程和设备运行状态日志功能；在指定的菜单中点击设备能够看到该设备各种信息，包括实时状态、运行信息、统计信息；显示画面立体化。

2.生产过程控制系统。

（1）控制方式。

系统分为集中自动、集中手动、就地三种控制方式。集中自动方式由集控室发出流程启、停车命令，现场相关设备按预定流程进行顺序的启停；集中手动是在集控室对单台设备分别进行有或无闭锁单独开停控制，设备间的闭锁关系与选择的路径有关；就地控制是在设备操作箱上进行无闭锁启停，一般在设备检修试车时使用。

（2）设备故障分析。

当设备停车时，系统能自动判断停车原因。主要停车原因如下：电机保护故障停车、皮带保护故障停车、现场停车、闭锁停车、掉电停车、集控停车、自动停车、流程停车、系统急停等，其中，电机保护故障能具体到故障原因，皮带保护故障具体到故障的位置。

（3）流程故障分析。

在正常生产期间，因某一设备的停车而造成整个流程中断时，控制计算机预警，并判断出影响流程的设备，以便调度员及时发现和解决问题。

（4）运行时间统计。

对每个设备的本次以及当天运行时间进行统计，为生产分析提供时间依据。

（5）设备运行记录。

实时记录设备的开停状况，能查询1年内的设备的开停情况，并自动累计运行时间，开停次数等。记录内容包括：设备名称、开车时间、开车方式、停车时间、停车原因、运行时间等。

（6）设备故障记录。

能查询设备的故障情况，并分析出各种故障的次数与累计时间。

二、软件设计

1.编程软件。

采用OMRON CX-ONE 软件对设备编程实现对生产的监视和监控。一般的设备设有7 个点，对设备进行信号采集：急停、启动信号、停止信号、接触器信号、电源信号、返回信号、电铃。（跳汰机自带PLC控制系统，只接有启动信号及返回信号）2.组态的实现。

通过MCGS 组态软件对系统进行组态画面，按照煤线的方面绘制组态画面，这样可以很直接地观看出系统的工艺流程，此即系统的主画面。通过组态MCGS 画面还可以查看历史报表及报警信息，方便更好的了解设备运行情况和维修系统。

三、PLC 在选煤厂的应用效果

1.可靠性高，抗干扰能力强。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC 的机外电路来说，使用PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性。

2.PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使PLC 组成各种控制系统变得非常容易。

3.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。

PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

四、结语

通过自动化集中控制系统，不但可在集控室实现对子控制系统的监视，还可使用软件对系统进行监控、调试和编程。降低了设备维护和维修量，减轻了员工的负担。

通过对选煤系统的不断改造使选煤工艺和系统控制进一步优化，提高了选煤质量，加强了生产安全，为该厂的高效发展奠定了基础。