选煤厂集中控制系统的研究与设计

李 惠(霍州煤电集团吕临能化公司选煤厂， 山西 吕梁 033200)

1 前言

选煤是煤炭生产和加工过程中的重要环节，其不仅决定了煤炭企业的生产效益，也直接决定了煤炭产品的输出质量。而煤炭企业的选煤作业一直以来难以走出高投入、低产出的困局，集中度不高、自动化程度低已成为其高速发展的掣肘，严重制约了煤炭企业的现代化发展历程。集中控制系统作为一种新型的自动化控制技术，打破了传统分散控制的诸多弊端，为煤炭资源的高效利用提供了新的出路[1]。山西某选煤厂在对选煤工艺的管理进程中，以集中控制系统的研发和控制为导向，进行了初步的探索，获得了较好的成效。

2 集中控制系统需要实现的功能

目前，多数选煤企业的自由控制系统仍是独立的控制系统，与上层的通讯断路，导致上层无法实施监管，从而导致细节控制精度上的缺乏。信息技术的发展为选煤企业的自动化改造提供了支点。当前基于PLC控制方式的系统主要有分布控制和集中控制两种模式。集中控制相对于分布式控制，能够满足各种生产环境和控制要求，可对选煤整体工艺的各个环节实现进一步的优化设计，并通过对系统独立显示单元的控制，实现对选煤厂整个生产流程的运行情况控制和故障情况分析，从而便于工作人员能够对生产中的情况进行调配和处置，具有控制效率高、无触点等方面的优势。同时这一系统的搭建，也使得与上层控制的通讯系统得以贯通，进而保障了选煤企业生产控制中的集中性和系统性[2]。

3 集中控制系统的组成

3.1 PLC的基础构架设计

PLC即可编辑控制器系统，是由存储器、CPU、输入系统及输出系统共同构成的自动化控制系统。这一系统可根据选煤厂的生产控制要求，实现24h的无间断连续监控与控制。当前在选煤企业当中应用的主要有整体式和模块式两种类型。不论是整体式的可编辑控制器还是模块式的可编辑控制器类型，都需由强大的CPU作为中央处理器，通过外频和内频处理计算机内的单元，从而达到实时传递信息的效果。同时，PLC还具有着较高的可编程能力，能够通过对控制主机的修改来实现对生产流量的控制，实现生产的稳定和效率的提升[3]。该选煤厂的PLC构架设计：①CPU；②储存器；③通用背板；④开关量输入模块。控制系统的传输信号全部实现光电隔离，并通过双处理器或三处理器构成冗余系统，来提升整个系统的可靠性、稳定性。

3.2 PLC的控制系统组成

集中控制系统由2个PLC主站，4个PLC分站共同组成，这两个PLC主站分别为动筛车间PLC控制主站和装车站PLC控制主站。选煤厂的生产线路：动筛车间下具有一条分线，这条分线实现着整个生产的过程，包括原煤到洗煤的整个工作过程，通过集中控制系统的超强信息传递速度，所有车间都具有紧密的联系。从原煤到洗煤，这条生产线简单明了，不同车间的工作者各司其职又搭配得当，工作效率因为控制系统的发达而大大提高。装车站的PLC控制主站下紧密连接着产品仓，动筛车间下的洗煤成品，可以作为产品通过装车站实现快速输出的效果，能够把产品运输到各地。这两个主站的作用相辅相成，旗下分站起到了生产到运输的整个工作体系，从原煤的准备，到洗煤、选煤的生产过程，最后达到产品的快速运输，实现了自动化管理的选煤厂体现了集中控制系统下的紧密型与提高企业工作效率的作用。图1所示为某选煤厂集中控制系统结构组成。

图1 选煤厂集中控制系统结构组成

3.3 PLC的工作模式设计

PLC的工作模式：通过在生产线上大面积设置控制站点，控制主台链接各个主站，又通过主站链接各个分站控制主台链接生产线下的每一个车间。集中控制系统的设计是集权式的工作管理，主要起到了全方面监视，包括生产、安全等方面。集中控制系统通过在各个车间大面积地设置监管、监视系统，每一个车间都分布着实时的监视系统，此项设置完成了一道生产监控系统的体系链。在实际的生产过程中，工作人员可以通过集中控制系统显示部分来实现对工况情况的掌握，有效地提高了工作人员信息汇总和处理的能力，选煤系统的整体控制效率得以显著提升[4]。

3.4 PLC的网络通讯优化

为有效地提升PLC的网络的传输能力，选煤厂PLC在系统搭建后对网络通讯优化进行了优化，使用工业以太网替代了传统PLC设计中所采用的dp总线中的中继器，这一设及方式使得操作更为便捷，同时，传输的数据量级也得以提高。工业以太网件独有的网络发布功能，通过TCP/IP协议可以将整体的操作过程及数据界面发布到选煤厂内部局域网或广域的Internet网络中通过授权管理为上层管理部门的实时监测提供了支点。

4 PLC未来的发展研究

PLC通过集权式的管理为基础，作为集中控制系统，起到了生产监视、安全监督等作用。所以在未来的发展中，PLC势必会在这两个方面起到更大的作用。360°无死角的全天性生产控制，更加高频的及时传递实时画面，精确捕捉异常状态准确无误的发生安全警告，PLC在发展的过程中，会具有实用性。想要发展PLC系统，要不断地升级集中控制系统，在合理范围内使用最高效的可编辑控制器；创造简单、明确的生产线，从而令管理更具有针对性和高效性；增加工人的工作可视性，透明化生产线上的所有的流程。未来的集中控制系统可能会更具有分散式管理的特征，在保证集中控制的基础上，把权力分散给各个车间，各个车间都具有等同的监视、监督权利，可以起到互相监督、互相促进、互相鼓励的作用，不仅可以大大提高生产转化率，还可以有效地增强一定的安全保障，达到了透明化生产线的作用。同时，随着移动终端技术的不断发展，集中控制视同的APP嵌入也将成为一个重要的方向，将为管理人员的远程实时监测和生产管理提供新的平台和支点。

5 结论

信息技术的飞速发展成为推动产业发展变革的原动力。PLC集中控制选煤技术的出现，为煤炭资源的高效利用提供了新的出路。在对选煤工艺的管理进程中，应充分地认识到选煤厂集中控制系统建设的重要性，并在这一进程中通过对设备、技术及人才的对位建设，推动这一进程的多元发展，这将对优化煤炭企业生产模式、缓解国家能源供应紧张局面具有多重效应，也将为我国煤炭企业生产能力和管理能力的再造提供新的支点。