选煤厂控制系统（精选12篇）
选煤厂控制系统 篇1
近年来, 随着煤炭市场的发展, 为加强煤矿采选配套一体化建设, 提高煤炭入洗率和附加值, 越来越多的煤矿配套建设同等规模的选煤厂, 而选煤厂的集散控制系统越来越受到关注。
以四道柳选煤厂为例, 其控制范围包含原煤储存系统、主洗选系统、压滤浓缩系统、产品运输系统等所有煤流线上的工艺设备。
根据选煤厂工艺要求及负荷分布情况, 控制系统采用可编程控制器 (PLC) 作为控制核心, 于综合电气楼设置集中控制室。PLC控制层主要由主控制器 (CPU单元) +电源模块+DI模块+DO模块+AI模块+AO模块+通讯模块等组成, PLC采用ROCKWELL公司CONTROLLOGIX系列, 负责系统信息采集、处理与逻辑控制, 并将监控的数据等信息上传、接收和发布。集散控制系统预留通信接口, 保证与其他集散控制系统之间能够相互发送需要的各种数据, 将整个生产过程有机地结合起来。
在控制室设置两台工业控制计算机, 配置液晶显示器, 分别作为设备集中控制和参数监控的上位计算机操作站, 用于监控与操作。
PLC工作站点由PLC机柜和输入输出缓冲接口 (隔离缓冲继电器、+24V稳压电源、电源滤波器等) 组成。为了防止静电和雷击的危害, PLC柜装有防静电和防雷击的元器件。
控制系统的超声波液位计、压力变送器、电动执行器等检测仪表, 均采用进口产品, 以保证测量精度。
1 系统功能描述
(1) 集散控制系统分为集中自动控制、集中手动控制、现场就地控制方式。生产系统正常生产时采用集中控制方式, 维修和调试运行则采用就地控制方式。各种控制方式由集中控制的远程/就地选择开关和现场就地操作箱内的远程/就地选择开关选择转换。集散控制系统中, 无论是集中控制室操作台还是现场就地箱均应设急停按钮开关。生产系统中, 所有设备的状态信号均能在CRT画面上显示。
(2) 系统按逆煤流分时序逐台顺序起车, 按顺煤流停车。皮带重载启动时按逆料流方向启动。系统无料或停止时延时自动停车。
(3) 系统起车预告信号及流程起停机及故障停机方式。系统设有起机预告信号, 系统流程起机方式的设计原则为:按所选择的控制流程而启动相关设备, 信号发出后现场起机无禁起信号返回, 系统将按逆料流方向原则依次延时起机, 直至系统正常运行;系统正常停机时, 将依照顺料流方向原则依次延时停机;故障急停时, 上游设备急停, 下游设备正常运行。
(4) 设备间的起机时间间隔应根据现场的实际及设备间的固有特性来确定。设备间的正常停机时间间隔将依据胶带机的实际长度、运行速度来计算确定, 但其遵循的基本原则是:下一次开机应避免设备的重载起机。
(5) 设备的保护 (如:瓦斯、拉绳、跑偏、打滑、堆煤、烟雾、电流、离心机油压检测控制、压力、液位控制等) 、实时状态、翻板位置、皮带秤等, 这些信号均接入集控系统, 参加设备的紧急停车和闭锁停车。
(6) 完善的信息处理功能。标准格式的数据库文件由报警信息运行参数, 操作记录等信息自动形成, 长期存储在硬盘中, 供信息系统调用。控制系统对主要生产过程参数进行实时的在线检测, 并可显示系统中每台设备的工作状态及运行参数。并考虑在每层平台设计安装字符型LED显示屏, 用来实现指导生产、提前预告流程状态, 通知工人各就各位、会议通知及其他文字说明等功能
(7) 系统具有生产监控管理功能, 对生产各个环节的生产过程实时图像监控, 数据采集、传输、处理、显示、记录、打印。同时配合程控调度机和广播系统进行监控, 以确保人员及设备的安全, 满足管理科学和自动化的要求, 全面提高选煤厂的经济和社会效益。同时在主要工艺设备位置处设声光联络信号。
(8) 集散系统应具有通信、网络、自诊断和冗余切换功能。
通过网卡和通信电缆将各个系统相连, 构成计算机信息网络。主要领导及有关职能部门配终端机, 通过网卡与网络连接, 组成计算机管理信息网。
2 设备技术要求
2.1 总述
(1) 该控制系统PLC热备冗余主站位于电气室。要求实现PLC热备冗余、PLC电源冗余;PLC选用ROCKWELL公司CONTROLLOGIX系列。
(2) 冗余通讯采用两路独立的光纤网络;上位监控计算机采用双机热备, PLC主机与上位机通过冗余的以太网通讯。通讯传输采用6芯光缆传输。上位监控计算机位于电气楼内。
(3) 所有数字输入、输出信号采用DC24V继电器作为隔离措施。控制系统采用的继电器必须具备4常开接点、4常闭接点。
(4) 所有模拟输入信号采用配电器或隔离器作为隔离设施。
(5) 控制设备及所有仪表应采用标准信号制:AI/AO信号为4~20m ADC, DI/DO信号的接点容量为220VAC, 3A, 220VDC, 1A, 过程开关和位置开关接点容量为220VAC, 5A, 220VDC, 3A。温度模块;热电阻;压力、液位、料位模拟量的接入应选取相应模块。
(6) 设备选型应考虑到现场煤尘、震动、噪音及其他干扰;所有I/O模块有热插拔功能。
(7) 仪表及检测元件必须符合中国国家标准或国际标准, 符合控制系统的要求。并根据安装地点的要求, 满足防爆、防火、防水、防腐、防尘的有关要求。用于远传的开关量参数或状态参数, 应选用过程开关和位置开关, 接点数量满足控制要求。检测仪表精度选择, 主要参数不低于0.1级, 一般参数不低于0.5级。
(8) 控制主站配备6KVA在线稳定不间断电源 (UPS) 1台。
(9) 控制软件与监视软件要与选用的PLC相匹配, 并提供正版软件。
(10) 集中控制主站设备的配备应具备向电视墙输出信号的功能。
(11) 控制系统主站及各控制分站, 除可就地维修外应配备维修工程师站。根据本控制系统设计情况提供1套高档次的维修工程师站。
(12) 集控系统应与矿井综合自动化系统无缝衔接, 构成一个完整的操作、调度、监视网络。
2.2 现场设备技术要求
2.2.1 现场控制要求
(1) 每台设备机头旁设有就地操作控制箱, 上有工作方式转换开关及就地起停急停开关。离心机控制应考虑油压检测逻辑控制。
(2) 测温传感器、液位传感器、瓦斯传感器、料位传感器等应接入集控系统。应对系统有合理化建议, 配套提供工艺设备所必需的所有传感器元器件, 并纳入集控系统。
(3) 胶带机常规保护传感器由胶带机厂家提供。就地控制箱由集控厂家提供并接入集控系统。
(4) 电动机的电流实时监测功能应发现一些机械设备的潜在故障隐患, 运行中对电动机的电流进行实时监测分析, 当发生电流超限或突变时报警, 严重时停机。
(5) 实现设备工艺流程闭锁功能, 具有自动, 手动, 检修等控制方式。
(6) 自控系统在性能上具有良好的环境适应能力, 具有良好的抗湿热性、抗干扰性, 在结构上满足能够迅速检修或更换元器件。
(7) 在中控室的集中操作台上集中显示所有设备的工作状态、故障类型、故障地点 (位置) 。
2.2.2 外围设备
(1) 工业型带彩显的计算机 (包含通讯电缆) 两套
操作站主要由彩色显示器、鼠标器、中央处理单元等组成, 同时可以支持各种外部设备如磁盘驱动器、打印机、拷贝机、趋势记录仪等。每台站应至少能装入5000个位号, 500幅流程显示画面和100个报表。
上位工业控制管理机为独立的纯平彩色显示器, 彩色显示器至少应有256种颜色, 屏幕尺寸至少为24英寸, 分辨率应高于1280×1024。
操作站的CPU应包括64位微处理器、存储器、通讯电子组件和电源, 至少4G内存, 2.8GHz主频, 500G硬盘, 48倍速CDRAM。
每台操作站具有独立的双核CPU, 在2台操作站之间采用全冗余的CPU设计, 操作站之间应具有内部切换的能力。
(2) 操作台一套
为控制总站提供一套操作台和2套皮质升降转椅。
操作台由厚度不小于1.5mm的优质不锈钢材料制成。显示器的主机安放在操作台下部抽屉里, 台面上预留有穿线孔。主机键盘放在台面下部预置滑到的隔层内。操作台沿长度方向预留四个放置主机键盘的位置, 其余位置预留抽屉。操作台的具体设计在设计联络会上最终确定。
(3) 电源
提供控制系统所需的双电源系统, 可进行自由切换。每个分路均应具有工作指示灯及熔断器保护, 当其故障时, 可指示“电源断路”并声音报警。在盘或逻辑柜内应能接受两路供电电源, 并设置自动切换装置。
2.3 其他要求
(1) 每个控制分站集中控制系统设备单独做接地, 接地电阻不小于4Ω。为了保证控制系统免受雷电或其他感应造成出现浪涌电压过高而损坏设备, 因此, 需采取相关抑制浪涌电压装置。即投标商应提供和安装避雷保护装置, 以减轻线路受雷击和电气干扰的影响, 承包商应提供可靠的避雷系统, 包括电源避雷、一次仪表的信号以及通信避雷等。
(2) 系统内所有模件为标准化、模件化结构, 并采用低散热量的固态电路。
(3) PLC系统的插拔有导轨和连锁, 模块的编址不受在机柜内的插槽位置所影响。
(4) 机柜内的模块能带电在线插拔和更换而不影响其他模件的正常工作。同类型模件具有可互换性。
(5) 安装于生产现场的PLC系统、设备的防护等级应满足现场实际情况及设计的要求, 如不能达到要求, 可采取有效的保护措施, 使其可以在恶劣的现场环境下正常工作。
以上以四道柳选煤厂集散控制系统为例, 简单描述了选煤厂控制系统的应用。在具体的设计施工中, 应根据实际情况, 综合考虑, 最终做出适合该项目的控制系统方案, 更好地为生产服务。
选煤厂控制系统 篇2
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目：选煤厂集中控制系统
信息工程系 系别：_________________________ 电气工程及其自动化 专业：_________________________ 仇晓峰 姓名：_________________________ 董翠英 指 导 教 师：_________________________董翠英 辅 导 教 师：_________________________
2013年
基于PLC选煤厂电气控制研究 篇3
关键词：PLC;选煤厂;电气控制
前言
当前，虽然基于PLC选煤厂的集中控制技术在选煤领域得到了广泛应用，其利用价值也相当可观，具有较强的推广价值，但该系统也会对选煤厂中的电气设备产生一定程度的干扰，并随着生产力的提高呈现出越来越矛盾的趋势，有一部分甚至已经影响到选煤厂中电气设备的正常工作，如果不能解决这一问题，将会在很大程度上制约我国选煤事业的发展与集中控制技术的推广。
1.基于PLC选煤厂集控系统的特点及组成
1.1特点
选煤厂的集中控制技术主要分为控制层与工作控制机监控层。其中，控制层是整个集控系统的核心，一般运用PLC，也就是一种可编程的逻辑控制器作为整个控制系统的中枢装置，该装置能够以控制需求为依托，科学合理的进行开关以及模拟控制量的选择，其主要作用于选矿机械，对干扰选矿的信号进行屏蔽，并将相关信息传递给工作控制机监控层[1]。而工作控制机监控层则主要由控制机装置，显示装置以及PC机软件三部分组成，将控制层所得到的数据显示出来，以便于工作人员惊醒接下来的操作。
1.2组成部分
选煤厂的工作具有很强的连续性与系统性，整个过程中所产生的中间产品较多，在选矿时，相关应用设备的布局也相对分散，因此，需要对整个选煤流程的工艺进行合理安排，尽可能的提升每台设备单独的控制水平，并对联机的多台设备进行控制与协调，以便使整个控制过程更将系统化与智能化。选煤厂在布置设备的过程中需要遵循一定的规律，在运用集中控制系统时，可以根据这种规律，运用分布式的形式，将集中控制与仪表控制有机的结合起来，加之PLC的控制技术与强大功能，能够使系统变得更加简单方便，利于运行。
2.基于PLC选煤厂的集控对电气的主要干扰
虽然基于PLC的集中控制系统在选煤厂中有很大的应用优势，但在一定时间内的运用过程中，仍然显露出一定的技术缺陷，当前，对电气系统的干扰便是该系统急需解决的问题，主要的干扰体现在以下几个方面：
2.1对电源的干扰
选煤厂中的集中控制系统对电源的干扰主要来源于功率相对较大的变频器，其中以泵类为主，另外便是功率相对较大的电焊机。这两种设备在运行过程中会产生一定数量的高次谐波，且比较不稳定，而这种高次谐波便是刺激电网进而使电网崩溃的关键。当前很多选煤厂运用在变频器前方设置滤波器或电抗器，这种方法虽然能起到一定作用，但仍然无法彻底消除大功率装置对电源的干扰。
2.2对射频的干扰
与电源干扰产生的原因相同，较大功率的变频器与电焊机也会对选煤厂的射频产生一定程度的干扰。这种干扰主要来源于变频器或电焊机在运行过程中动力电缆所产生的干扰，在一般情况下，仪器仪表或通讯调度等设备的电缆需要单独信号，但集中控制系统中的动力电缆在工作时所产生的信号会对上述设备的电缆产生影响，进而发生信号失真、通讯不稳、掺杂噪音等现象[2]。另外，在电焊机工作的过程中，还有可能对其周围其他的电气设备发出射频干扰，进而导致PLC的终止或执行机构瘫痪的现象。
2.3对设备的干扰
除对电源以及射频的干扰之外，集中控制系统对电气的干扰还包括对相关机械设备的干扰。集中控制系统可以在一定程度上影响机械设备的运行，造成相关机械设备的不正常震动，或发出一些非正常噪音等，甚至在比较严重的情况下，还会造成机械仪表通讯系统无法正常工作。
3.如何对干扰之后的电气设备进行维修
在选煤厂中的电气设备受到集中控制系统影响之后，需要对其及时进行维修，主要的维修方式包括以下三种：
3.1对相关资料进行完善
在电气设备受到干扰之后，首先要做的便是对电气设备的相关资料进行完善。在这个过程中，既需要对相关设备的资料进行横纵两个方向的比较与分析，还要求将每台设备的资料进行系统整合与完善，制作出相应的技术档案，具体内容主要包括该设备的出厂检验合格证、使用说明书、设备的安装过程以及交接资料、设备的改进与施工记录等[3]。
3.2对设备状态综合分析
在电气设备受到干扰后，相关人员在系统掌握设备情况后，需要对问题进行详细分析与判断，之后制定出详细完整的设备检验报告，并给出相应的维修建议。在这个过程中，工作人员不仅需要对被干扰的设备进行异常与趋势分析，并及时向上级报告，还需要总结场内设备在各种状态下的运行状况，并以报告的形式向上级进行总结和汇报，在最大限度内控制重大安全事故的发生。
3.3对监测设备合理配置
在电气设备受到干扰之后，还需要运用先进手段，对相应的监测设备进行合理配置。不仅要保证运用先进手段对相关信息进行系统收集与整合，还需要保证设备所收集到的信息能够被合理利用，以保障相关工作人员可以对设备的状态进行合理分析及准确判断。
4.结论
在选煤厂中，虽然基于PLC的集中控制技术得到了广泛应用，但其对电气设备电源、射频以及设备的干扰影响仍然不可忽视，在选煤厂未来的应用过程中，一定要对被集中控制技术干扰过的设备进行及时维修，不仅要对相关资料进行完善、对设备状态综合分析，还要对监测设备合理配置，才能保障选煤厂的生产安全。
参考文献：
[1]李洪涛，石兵，秦红波.基于PLC控制的矿井提升机调速系统研究与设计[J].科技情报开发与经济，2013，12（20）：206-207.
[2]李媛.KHT12矿井提升机综合后备保护装置的研究与应用[J].科技情报开发与经济，2013，08（25）：224-225.
选煤厂集中控制系统的改造 篇4
1改造前的状况
选煤厂集中控制室设置于洗煤车间+13 m平面, 控制室内设有操纵台、可编程序控制柜、仪表继电器柜和模拟屏。操纵台上装设有工艺流程和控制方式选择开关, 设备启、停、操作按钮, 预告、禁启声光监视信号等硬操作元件24只。
程序控制柜内装有欧姆龙程序控制器1套 (包括电源1个、CPU 1台, 底板1块, 扩展槽1块, 输入模块18个, 输出模块10个) 。其主要功能是接收送进来的输入信号 (操作指令、系统设备开停运行状态以及现场闸门、翻板位置信号) , 并按事先根据工艺流程要求闭锁关系编入的控制程序进行运算, 输出信号驱动执行元件、继电器、交流接触器等实现对整个生产系统设备的运行控制。
模拟屏显示所有运行设备的启停信号, 集控操作员以此来监控设备运行状况。集控操作员在集中控制室根据设备运行状况和调度指令执行设备的集中启停车操作和运行监控。分3班作业, 每班3名、共9名操作工操作。
选煤厂调度站设置在厂办公楼一层, 负责全厂生产的统一协调、指挥, 直接指挥集控员的操作和内外生产协调联系。分3班作业, 有5名操作工。调度、指挥、控制流程如图1所示。
该信息反馈、指挥、操作流程存在以下弊端:
(1) 集中控制室设置有设备运行模拟显示屏, 而调度站没有, 造成集控的任何操作指令和运行状态, 均必须经过集控和调度之间仅有的一部电话与调度进行信息反馈。调度不能实现对系统运行状况的实时监控。
(2) 集控操作员仅是简单的机械操作, 系统如何运行, 运行是否合理, 岗位现场状况如何, 何时启停, 虽然集控员能及时了解, 但受管理权限所限, 也只能先汇报调度裁定后再执行操作, 使调度在生产指挥上有时协调不够。
由此, 在系统的操作和指挥上形成了不必要的中间重复环节, 造成信息反馈不及时、生产指挥不准确, 延工误时现象经常发生。
2改造方案
将集控操作系统由集控室移至调度站, 实现调度集控合并作业。在调度站设置系统设备模拟运行信号显示装置, 将原来集控室的手动机械手把操作改为在调度站用触摸屏操作, 在集控室进行控制系统改造, 实现调度站对设备运行和控制系统的远方监视和操作。
利用欧姆龙先进的通信和控制技术, 对原有控制系统进行了改造和完善, 将集控操作和调度指挥合二为一, 均移至调度站操作指挥, 实现了扁平化管理和生产指挥的高效运作。
改造后的指挥—操作—执行程序为:调度站—生产岗位 (图2) 。
3方案实施
(1) 在调度站安装1台触摸屏。原集控室操作台上的各类机械式操作开关、按钮和指示等均由触摸屏代替操作。编制了触摸屏人机界面各图形 (包括转换开关、按钮、信号指示等) 的软件程序, 使人机界面设置清晰、明了。
(2) 在集控室新增加1套欧姆龙PLC控制系统 (包括1块电源单元、CPU单元、CPU底板, 4块I/O单元, 1块通信单元) 。将调度站触摸屏与集控室新增加欧姆龙PLC控制系统用0.75 mm2×4屏蔽电缆连接后, 再与集控室旧欧姆龙PLC控制系统连接, 实现了控制系统的硬件连接。
编制了触摸屏代替操作台操作后的操作控制程序:将触摸屏的操作信号通过0.75 mm2×4屏蔽电缆输送至新增加的欧姆龙控制器中的IA222输入模块, 经过编制相应程序, 由OC222输出模块输出原操作台应有的控制信号给原PLC控制器, 顺利实现了触摸屏操作与原PLC控制系统的正常衔接。达到了由触摸屏发出的软操作 (控制信息) 控制生产系统运行的目的。
(3) 在调度站新增1台工控机。在集控室新安装的PLC控制器的CPU机架底板上安装1块LK202-V1通信模块, 集控模拟屏的设备运行模拟信号通过欧姆龙C200HE控制器转换, 并经LK202-V1通信单元传输到调度站工控机上, 对设备运行进行模拟显示。
(4) 编制了工控机模拟运行显示流程图软件程序。由集控室传输而来的各设备运行显示数字信号, 在整个控制系统硬件及软件的支持与解读下, 清晰、明了地呈现在工控机显示器上。调度员即可根据工控机显示器上“设备”的运行情况, 在触摸屏人机界面上轻轻点击“就地”、“集中”、“启车”、“预告”、“停车”、“报警”等转换、操作按钮, 便可轻松、可靠地实现原机械型的、复杂、繁琐的操作台操作。
(5) 完善原控制系统中的缺陷部分。对未接入原控制系统中的现场就地控制设备的反馈信号, 通过电缆引至集控室的模拟屏端子, 再通过信号中继器的辅助触点将信号引至欧姆龙控制器IA222输入模块, 并进行设备信号的地址编码, 保证了所有设备运行信号在调度站工控机上全部显示。
改造前后的控制流程如图3、图4所示。
4改造效果
(1) 将原来操作台上的机械触点操作开关更新为触摸屏无触点自动控制。
提高了自动化控制水平和系统运行的可靠程度, 降低了维护量, 避免了因触点氧化、老化和损坏等故障对生产的影响。
(2) 实现了集控、调度操作合二为一。
调度、操作员可通过工控机设备运行情况显示及时掌握设备运行情况, 减少了生产指挥的中间环节, 便于对生产的协调指挥, 提高了工作效率。
(3)
改造后, 系统有效运转时间同比每天可延长30min以上, 系统设备实用功率6 000 kW, 按每天减少空运行30 min, 效率提高50%计, 年节约电费328 320元。
(4) 实现了网络化浏览。
通过“力控Auto”软件的网络化控制, 实现了设备运行情况的在线浏览。处于联网中的任何一台计算机, 都可通过网络来查看实时的设备运行情况。
(5) 实现了设备运转时间的自动统计。
通过在工控机内建立的设备档案数据库, 利用“力控Auto”软件的自动监控功能, 对设备的运行时间进行了实时统计, 完善了系统功能。
(6) 节省了人力资源, 优化了人力资源配置。
选煤厂控制系统 篇5
为保证地面皮带的正常运行，不影响主井提升量，选煤厂根据地面皮带系统现场实际情况，制定以下防范措施：
1、建议在主井缓冲仓安装煤位计，并在原煤皮带机头安装煤位显示器，原煤皮带司机可以动态掌握缓冲仓煤位，及时调整给煤机给煤量，确保缓冲仓保持合理仓位。
2、建议机电工区定期清理缓冲仓内部积煤，以保证缓冲仓的容量。
3、建议机电工区恢复主井箕斗卸载点的轨道篦子，避免大块原煤堵塞给煤机，从而造成缓冲仓满仓。
4、由于主井提升的原煤和翻煤笼翻的原煤一起上原煤皮带，所以翻煤笼系统翻煤时要保证均匀，避免因翻煤量大造成压皮带事故，从而影响主井提升。
5、选煤厂加大对原煤皮带、机尾给煤机的检修力度，确保：皮带接头良好，托辊转动灵活，清扫器完好，皮带架无变形；给煤机甲带完好，电机、减速机、传动链条运转正常。
6、选煤厂皮带司机加强巡检，出现问题及时处理，尽量减少影响时间。
7、选煤厂管理人员提高敏感性，加强对地面皮带系统，特别是皮带司机的管理，将敏感性传达给每位职工，确保地面皮带系统的正常运行。
选煤厂
杏花选煤厂浮选精煤脱水系统改造 篇6
杏花选煤厂是一座炼焦煤选煤厂，年设计能力为120万吨，洗煤生产工艺为混合跳汰，煤泥浮选，尾煤压滤工艺流程，投产十多年来，厂子以科技进步为先导，不断完善生产工艺，进行了多项技术改造，取得了显著的经济效益和社会效益，使选煤生产得到长足的发展，杏花选煤厂96年被评为部级质量标准化选煤厂，2002年被评为全国十佳选煤厂，2000年顺利通过ISO9000质量体系认证。该厂生产的九级冶炼精煤供不应求，在用户中树立了良好的信誉。
二、浮选精煤脱水系统改造
1、浮选精煤脱水系统改造原因 杏花选煤厂浮选精煤脱水设备是六十年代定型的园盘真空过滤机，经其处理的浮选精煤由于水分偏高（水分31.08％），夏季水分大，冬季干燥处理效果不好，由此带来价格降低，拒付运费及煤款等一系列问题，影响了选煤生产的进一步发展和经济效益。
据此，对目前国内比较有效的浮选精煤脱水设备进行调研，工作人员经过多次的实地考察和分析论证，认为精煤加压过滤机在技术上完全可以解决浮选精煤水分偏高的问题，它可以使浮选精煤水分降到20％以下，较园盘真空过滤机水分降低10％左右，使最终精煤水分由13-14％，降到10-11％，这样不仅可以解决夏季精煤水分超标所带来的一系列问题，而且也能解决精煤冬季干燥问题。因此工作人员决定用山东煤矿莱芜机械厂制造的GPJ-60A型加压过滤机，改造原来的园盘真空过滤机。
2、浮选脱水系统应用措施 （1）GPJ-60A型加压过滤机的结构 加压过滤系统包括加压过滤机主机、辅机、管道及阀门组成，主机部分由制造厂供应，辅机、管道、阀门由客户自行配制。
①主机部分：加压过滤机主机主要由盘式过滤机、加压仓、排料装置、运输机、液压系统及电控系统组成。②辅机及系统：为了达到加压过滤机的运行环境要求，客户除购置加压过滤机主机外，还必须配置一些外围设备(辅机)，主要有：低压风机、高压风机、入料用渣浆泵、入料泵电机用变频器、给料装置、过滤料斗、管道、气水分离器、入料池、阀门。
（2）GPJ-60A型加压过滤机的工作原理 加压过滤机的工作原理是：将过滤机置于封闭的加压圆筒仓中，过滤机下料槽下有刮板运输机，在机头处装有排料装置。待过滤的浮选精煤浆由入料泵打入过滤机槽体中，加压仓内充进一定压力的压缩空气，在滤盘上通过分配头与通大气的气水分离器形成压差，这样在加压仓内部正压力作用下，槽体内的液体通过浸入浮选精煤浆中的过滤网扇上排出，而固体煤粒被收集到过滤网扇上形成滤饼；随着滤盘的旋转，滤饼经过干燥降水后，到卸料区卸入刮板运输机中，由刮板运输机收集到排料装置的上仓中。上述过程连续运行，当仓中的滤饼达到一定量后，由排料装置间歇排至精煤锚链运输机，整个工作过程自动进行。
三、加压过滤机运行后的工艺改造
1、入料系统的改造 加压过滤机是在于原有厂房改造的，精矿入料池是采用原来的清水池改造的，存在着旧的工艺与新设备的不适应性，由于精矿泡沫多，浓度不均，出现了泵不上料的现象，经过分析研究工作人员改造了泵的入料管路及精矿池的来料管，在精矿池内加风管，在精矿池上加喷水消泡，防止了精矿沉淀，消除了泡沫，保证了入料泵的正常运行。
2、运输系统的改造 加压过滤机是在100S左右集中排料一次，导致瞬间载荷过大，物料不均使得原浮选精煤锚链运输不过来，杏花选煤厂采取在上层锚链来料点前后铺一层5M长铁板，在铁板上每隔一米开一个下料口，并在锚链中间加挡料板，保证了锚链运输物料的均匀性。
为了防止浮选精煤上、下层锚链飘链，经过分析研究工作人员分别在锚链上焊接小刮刀，避免了锚链上、下层的飘链事故，保证浮选精煤锚链的正常运行，节约浮选精煤运输改造资金25.9万元。
四、加压过滤机的运行效果
加压过滤机技术是目前公认的先进固液分离技术，在杏花选煤厂半年多的使用中，效果好。
1、产品水分低。滤饼水分小于20％，加压过滤机工作压力可在0.30Mpa以下自由设定，正常生产时维持在0.25-0.28MPa,可保证产品水分20％左右，而真空过滤机真空度一般在0.03MPa,滤饼水分在31％。
2、处理能力大。由于加压过滤机的过滤压力增加，加之对滤液系统进行了改造，所以加压过滤机的生产能力大幅度提高。一般情况下，单位面积处理量是盘式真空过滤机的2-4倍，一台GPJ-60A型加压过滤机满足了我厂浮选精煤脱水需要。
3、自动化程度高。加压过滤系统由计算机控制，加压过滤机的启动、运行、停止及特殊情况下的短时等待均为自动操作，液位、料位自动调整和控制，计算机屏幕实时显示各工作参数，各功能参数可在计算机画面上直接修改。
五、存在的问题
由于加压过滤机系统比较复杂，因此故障率明显比盘式真空过滤机要多，主要发现以下问题：（1）加压过滤机的处理量随煤质的不同而显著变化，排料时间在80秒至600秒之间。粒度组成好时，排料时间在90秒左右，粒度组成细时，处理量下降。（2）滤板、滤布损坏较快，滤液浓度高。（3）控制阀门损坏过快，影响生产的连续性和稳定性。主要是电磁阀与气动蝶阀。
六、结论
1、使用加压过滤机后，精煤产品质量提高。出厂精煤水分平均降2％以上。加压过滤机使用后未发生水分超标问题，改变了产品面貌。每年可节省多垫付的铁路运费、减少亏吨罚款及节省干燥成本，解决了精煤冬季干燥问题，年节支增效500余万元。
2、加压过滤机单机处理量高，一台加压过滤机能抵二台真空过滤机（在物粒细泥含量不太大的情况下）。
3、运行费用及维护费用增高。
4、通过对滤板管理制度化和培训，滤板孔被堵塞的少了，减轻了岗位司机的劳动强度，减少了维护滤板时间，提高了工作效率。
5、通过对滤板管理制度化，保证了加压过滤机生产能力。
谈选煤厂控制管理系统 篇7
1 在选煤厂监控管理系统中工业微型计算机的应用
选煤厂计算机监控管理系统主要监控生产信息, 即:工艺设备运行状态、工艺数据及能源消耗数据等的采集与处理, 以曲线、柱状图和报表的形式予以存储、显示、打印, 并实时提供给调度员和管理者, 实现数子化的管理。选煤厂计算机监控管理系统能实时监控生产工况, 通过调度调整不科学的生产环节和工艺数据, 使选煤厂生产的产品质量稳定、效率高、能源消耗低, 可提高选煤厂的经济效益和社会效益。
1.1 选煤厂控制管理系统的构成
选煤厂微机监控管理系统, 它的硬件系统以工业型微机 (工业型MCS) 为核心, 与控制器PLC或回路调节器及现场检测仪表等组成;它的软件系统由层次化、模块化的应用软件和局部通信网络组成。它与集控系统及单机和系统自动化系统构成选煤厂综合控制系统, 不仅能完成设备运行状态控制, 还可以通过调度, 完成工艺数据的调控。是计算机;控制器;通信和显示技术) 在选煤厂的实际应用。装备水平的不断提高和软件的继续开发, 尤其是智能软件的开发, 监控控制系统逐步与选煤厂的微机信息管理系统结合, 形成综合信息控制系统。
1.2 选煤厂控制管理系统的功能
1) 工艺设备运行状态和主要运行参数的采集、处理、存储、打印。这使调度和技术人员和管理人员实时监视和掌握工艺系统设备运行状态, 通过设备运行参数、运行时间和故障状况的信息, 制定合理的检修计划, 保证工艺系统的安全可靠运行。2) 工艺参数的采集处理。形成工艺参数工况历史曲线, 如入选原煤数量及灰分、各种煤的数量及灰分等, 并与控制指标进行比较, 出现超常就可实时报警, 通过调度立刻改变有关生产数据, 使选煤厂工艺数量与质量合理控制在预定范围内, 实现预期的的质量指标和处理量指标的控制。3) 贮仓仓位及水池、水箱液位的检测显示, 并配以报警, 服务于生产调度。4) 由单机和系统自动控制装置采集其工艺数据, 尤其是调控参数, 并配以工况历史曲线与显示, 实时监控信息化系统的工况。5) 进行水、电、药剂消耗量的采集处理, 形成能源消耗历史曲线, 配以报警, 实时改变各个生产环节, 控制能源消耗, 减少投入。6) 按照工艺设备运行时间和工艺数据, 形成班、日等报表, 为分析生产状况、科学制订生产计划提供了依据, 也是进行经济分析, 制订产品方案和操作制度的基础。7) 监控系统具有与上位生产信息管理系统微机通讯的能力, 具有与信息化系统的控制装置通讯的能力。
2 在选煤厂信息管理系统中应用微型计算机
选煤厂计算机信息管理系统是计算机在选煤厂应用比较早。我国选煤厂的管理模式, 由厂长、总工及生产、技术、供销、人事、财务等部门组成了选煤厂的管理机构, 配备计算机构成计算机站点, 以网络形式把若干计算机站点与网络服务器连接, 形成高速数据传输及数据共享能力的生产管理系统。信息管理系统使用分布式的结构。根据管理内容由多台计算机组成网络系统, 每台计算机是一个站点, 形成独立的数据库和管理内容。站点共享的数据存放于网络服务器中, 利用网络传输共享数据, 完成生产和经营活动的计算分析, 实现信息共享的生产、经营计算机管理。信息管理系统的软件语言 (如BASIC等) 开发, 使用DOS或Window s操作系统, 中文菜单提示, 简单方便, 有友好的用户界面。一般完成:煤质化验数据分析、煤质经济预测及形成煤质化验日常报表;生产管理生产计划及统计;技术、设备管理;运销管理;财务管理;人事管理, 工资管理;技术档案管理等。目前, 信息管理系统在选煤厂应用可提高选煤厂的管理水平和工作效率, 对管理人员了解信息、进行生产、经营决策发挥着重要的作用。
3 选煤厂集控及管理信息系统中应用
某选煤厂经几次技术改造, 形成年处理能力3Mt/a, 跳汰和浮选联合工艺流程, 实现了可编程序控制器 (PLC) 为核心的集控及工艺环节的自动化。
3.1 可编程序控制器 (PLC) 在集控及单机控制中的应用
该厂选用984PLC和工业图像处理机组成的控制系统完成集控功能和若干单机的控制。它以984PLC为核心, 为主分站配置。设于控制现场的远程分站的I/O模块以硬接线的方式与被控对象相连, 而控制主机984PLC除完成集控功能、自动控制功能外, 还完成与远程站和工业图像处理机之间的通讯控制, 其操作集中在总控制室进行, 应用触摸控制屏完成工艺设备起停操纵和自动化参数的调控, 设备运行状态的显示使用大屏幕CRT, 工艺数据实时显示在触摸屏。在总控室内实现:
1) 厂设备的多画面彩色图形的动态显示和触摸屏幕操作。2) 设备启停车的程序控制, 设备间的闭锁以及流程切换, 设备故障停车的自动诊断报警。3) 简单报表自动打印。4) 通过对原煤缓冲仓的连续测量和对闸阀的调节, 实现原煤系统的闭环调节。5) 跳汰机的给煤量和床层进行闭环控制。给煤量和床层厚度可自动显示在触摸屏幕上, 调度员可进行触摸屏幕调节各床层厚度值和给煤量的设定值。6) 离心机给料量实现闭环调节。保证离心机工作在额定负载下, 不发生轻载和过载现象。它是经电流变送器将离心机实际负载电流以4~20m A标准信号送入PLC, 与上位机 (Modvue) 所设定的值相比较, 由PLC经PID运算, 对离心机的入料闸门的开启度实施调节, 进行给料量的闭环调节。7) 在原煤、精煤、中煤等带式输送机上安装了6台核子秤, 在总控制室, 计算机触摸屏幕可实时动态显示各台核子秤检测的瞬时煤量和累计量, 还可自动打印各带式输送机的班产量, 显示生产自动计量。
在以上控制系统基础上进行了以Modbus网络为主干网的计算机网络控制系统和单机自动化改造。在单机控制方面采用先进的控制方法, 如浮选系统模糊控制;设备状态智能监测;跳汰机排料系统自校控制;离心机负载神经元控制等, 提高了精煤产率, 减少了作业人员, 降低了设备故障率。控制网络能适时提供管理决策信息。
3.2 计算机辅助管理系统
此系统由数据库、信息管理系统和局部网络组成。管理系统采用了DBASE—Ⅲ数据库和BASIC语言, 为适应生产活动的变化, 软件采用模块化结构, 为用户的补充修改提供方便。设有6个微机工作站, 即经营、生产、设备材料, 销售、控制室及矿调度室等工作站。各站微机采用长城0520CH和IBM-PC/XT以及兼容机, 均带硬盘存储器。
网络系统应用PLAN2000局部网络。运用微机硬盘分区作为网络服务器, 网络采用令牌传递方式, 数据传输速率为2.5Mbyte/s, 传输介质为同轴电缆和光缆。
选煤厂自动控制系统设计 篇8
1 工艺流程
选煤工艺的特点是设备多, 设备之间的贯联性比较强。某选煤厂的工艺流程为:原煤经破碎后送入三产品重介旋流器, 从旋流器出来的物料有矸石、中煤以及精煤。矸石分别经矸石脱介弧形筛与矸石脱介筛处理后部分物料入矸石仓;中煤分别经中煤脱介弧形筛与脱介筛后部分入中煤仓;精煤分别经脱介弧形筛与脱介分级筛后部分入末精煤离心脱水机, 出来后的产品入原煤合格介质桶。从脱介筛与脱介分级筛底部出来的产品分别进入矸石磁选机、中煤磁选机、精煤磁选机进行分选, 分选后的产品分别入矸石尾桶、中煤尾桶、精煤泥桶。精煤泥桶中的煤泥泵送至给料箱, 经弧形筛分选后进入离心脱水机脱水后送浮选机浮选, 浮选出来的产品泵送入加压过滤机, 而后又泵送至精煤压滤机压滤, 过滤后的产品送入一段浓缩机, 浓缩后泵送至尾煤泥弧形筛, 筛下的产品一部分经尾煤泥离心脱水机脱水后经输送机送入中煤仓, 另一部分进入二段浓缩机, 出来的产品泵送至尾煤压滤机, 压滤后经3台输送机送入尾煤仓。至此, 整个选煤过程结束。显然, 该选煤厂的工艺比较复杂, 要控制的设备比较多。
2 控制方案
厂方提供的功能需求为:
a. 各类输送机、泵、矸石脱介筛、中煤脱介筛、精煤脱介分级筛、矸石磁选机、中煤磁选机、精煤磁选机、破碎机、空压机、末精煤离心脱水机、精煤泥弧形筛、精煤泥离心脱水机、精煤压滤机、尾煤泥离心脱水机以及尾煤压滤机需启停控制的基本单元, 根据需要既能单机启停又能集中启停, 既能就地 (现场) 启停又能远程 (集控室) 启停;
b. 矸石磁尾桶、中煤磁尾桶以及精煤泥桶的液位需要准确地控制;
c. 原煤胶带输送机、精煤出厂胶带输送机、中煤出厂胶带输送机、矸石出厂胶带运输机皮带秤的流量及中煤仓料位要监视;
d. 生产过程出现异常需有报警信号;
e. 原煤量、矸石产量、中煤产量和精煤产量需统计日产量、月产量和年产量。
根据厂方提供的功能需求, 制订系统方案为:
a. 对于需启停控制的设备, 单机启停还是集中启停通过单机/集中选择条件来确定, 当单机/集中条件为1时, 表示单机启停, 否则表示集中启停;就地 (现场) 启停还是远程 (集控室) 启停通过转换开关这一条件来确定, 当转换开关这一条件为1时, 表示远程启停, 否则为就地启停。由于需启停的设备比较多, 所以控制程序应采用模块化设计, 先编写一个启停控制通用块, 然后把各设备相应的启停条件赋给模块的输入端即可得到该设备的启停控制程。
b. 矸石磁尾桶、中煤磁尾桶以及精煤泥桶的液位采用PID控制[1,2,3] (采用PLC自带的FB41软模块实现) 。PID的输出经D/A模块转换成电流信号送给变频器, 通过变频改变泵的转速, 从而控制桶的液位。
c. 需监控的模拟量都列入趋势变量, 做趋势页面;有上下限要求的模拟量及非正常停机的设备列为报警变量, 通过设计报警页面来监控。
d. 原煤用量、矸石产量、中煤产量和精煤产量列入报表变量, 利用WINCC自带的VB脚本编辑器编写相应程序。
e. 由于设备多, 为了防止出现误操作, 引入控制窗口, 窗口平常是隐藏的, 要操作某设备时, 点击该设备, 将弹出控制窗口, 点击其中的控制按钮实现操作。
3 系统结构
根据所控点的量以及本选煤厂工艺特点, 设计控制系统结构如图1所示, 该系统主要包括两台操作员站、一个PLC控制柜、两个远程柜。操作员站配有CP5611通讯卡, 由于Profibus-DP网络具有传输距离远、传输速率高、抗干扰性强等特点[4], 考虑到该选煤厂实际生产环境电磁干扰性强、车间比较潮湿、集控室与车间相距比较远等特点, 本控制系统采用Profibus-DP网络实现通讯。操作员站与PLC控制站以及远程站之间通过Profibus-DP网络相连, 其中PLC站作为主站, 远程I/O站作为从站, PLC站中的CPU选用带DP口的CPU 315-2 DP, 远程站中配有IM 153-1接口模块, 相互间通过DP网络相连, 从而实现生产过程的监控。
4 程序设计
该系统程序是在STEP7软件平台下完成的, 西门子STEP7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件, 可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表等进行编程操作[5]。TEP7界面友好, 功能强大, 可在该平台下完成控制程序设计。
4.1 设备启停程序
选煤厂需控制启停的设备比较多, 很多设备例如一些皮带、磁选机与泵等, 它们的控制方案是相同的, 对于这部分设备, 其控制程序采用模块化设计。以单电机设备为例建立启停通用块, 在Blocks中建立一个FC快, 符号名设为“she bei qi ting”, 其程序设计如图2所示。在设计单电机设备的启停程序时, 调用“she bei qi ting”通用块, 在块的输入输出端口填上对应的变量即可完成程序设计。
4.2 磁尾桶与煤泥桶液位控制程序
这部分程序采用PID连续控制模块FB41, PID模块输入输出参数比较多。参数设置的合理与否直接影响控制的精度甚至控制的成败, 因此, 如何合理的设置参数的值, 是程序设计的关键点。考虑到液位的控制是通过调节泵的转速来实现的, 泵的转速改变立刻会改变液位值, 因此, PID参数D_SEL (微分项动作开关) 设为FALSE;同时在满足液位精度的情况下为了减少变频器输出频繁改变, 将DEADB_W (死区宽度) 设为0.01m;另外, 经现场调试, 参数CYCLE (循环时间) 设为500ms比较合适, 这个时间设置过长会影响控制精度, 设置过短会导致上次PID的输出还没有来得及改变液位, 新的PID输出结果又来了, 使控制失去意义;本文中PID模块放在OB35模块中周期性调用, 所以OB35的执行时间必须也设为500ms;对于PID模块, 另外几个重要的参数就是SP_INT (设定值) 、PV_IN (实际值) 、LMN (输出) 以及LMN_PER (数字量输出) ;输出方式不同时, SP_INT 与PV_IN的取值形式是不一样的;其它PID的参数依照其含义根据实际情况设定即可, 在此不作详述。因此, 液位控制的程序设计只需调用PID模块FB41, 在块的输入输出端口设置合理的参数与对应的变量即可。另外, 由于笔者采用LMN_PER输出方式, SP_INT 与PV_IN以百分数为单位形式取值, 以365桶的液位控制为例, 其设定值与实际值转换程序设计见图3。
5 人机交互界面设计
西门子人机交互界面软件WinCC具有丰富的功能, 主要包括趋势组态、报警组态、报表组态设计及流程页面组态等功能, 具体表现在以下方面:
a. 利用趋势控件设计趋势页面, 能查看相应参数的变化情况;
b. 利用报警控件设计报警页面, 当生产异常时, 可以通过设备颜色的变化和声音等方式发出警告, 提醒操作人员做出处理;
c. 利用WinCC自带的VB脚本语言编写相应的程序设计报表系统, 对原煤用量、精煤出厂量、中煤出厂量、矸石出厂量的日数据、月数据和年数据进行统计, 以便于分析统计;
d. 根据工艺的流程合理布置设备的位置, 并标明产品的流向, 将主要的设备与受控的设备体现出来, 次要的不受控的设备未在流程界面上体现。
6 结束语
本选煤系统自投入运行以来, 各项功能指标都符合要求。系统很好地完成设备的单机与集中启停控制;利用PID控制模块通过控制电机的转速来控制矸石磁尾桶、中煤磁尾桶和精煤泥桶的液位也取得了成功;基于VB脚本设计的报表系统可以正常准确地提取生产过程中的相应数据。同时, 生产过程实现自动控制后, 产量得到了明显的提高, 取得了良好的经济效益。该系统的成功应用, 为选煤厂实现生产过程自动控制提供了成功的案例, 具有很好的借鉴意义。
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选煤厂集中控制系统的研究与设计 篇9
自从人类发现了火就彻底摆脱了吃生食的时代, 也是从人们开始尝到熟食的美味后, 开始寻找“火源”。煤炭作为“火源”之一, 不仅使人们在美食方面获得满足, 也为现代众多的行业发展提供着源源不断的能源。但煤资源终究会有枯竭的那一天。人们要想更好地利用这一能源, 符合科学发展观, 并实现能源的健康可持续发展就必须要合理利用资源, 提高利用率, 减少浪费。也为了适应环保和节能这一潮流, 选煤流程是必不可少的。选煤也称洗煤, 用户要求的质量不同, 精度不同, 这就需要提炼出符合要求的精煤。选煤可以更好地提高煤炭质量, 增加产品品种, 改变产品结构, 提高竞争力, 提高原煤利用率, 使煤发挥更好的作用, 也符合我国的科学发展观和可持续发展战略。新中国成立以前, 由于受技术和设备等多方面的因素, 中国的选煤厂大多是由外国设计或合作设计建设, 传统的选煤系统也大多由人工完成, 效率低下, 危险度高, 不易管理。1956年中国成立了第一个选煤专业设计院———平顶山选煤设计研究院, 相继开始有更多的设计院建立选煤设计研究机构, 随着我国经济及科学技术的发展, 选煤厂自动化系统技术不断提高, 减少了人力, 提高了安全性, 也加快了我国重工业的发展。
1选煤厂集控系统的过去及现代发展
选煤厂集控系统在选煤厂控制系统中起着至关重要的作用。像大多数其他智能系统一样, 选煤厂集控系统实时提供现场信息, 为技术人员及时做出决策和调度提供了一个很好的平台, 也节省了大量的人力物力, 并且可以提高生产效率。
早期的选煤厂多为就地控制, 人为操作操作箱按钮的开始与结束, 繁琐且费人力, 早期的选煤多为干法选煤 (选煤过程在空气中进行) , 后来转变为湿法选煤 (选煤过程在水、重液或悬浮液中进行) , 近几年来, 我国科学技术不断发展, 在选煤厂集控系统方面的的各种工艺技术日趋成熟, 通过引进与自主研发等方式, 使得我国在选煤厂集控系统方面的技术日趋完善。不仅简化了工艺环节、降低了工程造价, 还减少了介耗、电耗, 降低了生产成本, 提高了煤能源的利用率, 受到了业主的广泛青睐。
2选煤厂集控系统的研究意义及目的
选煤厂生产工艺复杂, 且步骤繁琐, 机器设备等的运行需要进行实时监控, 且其中各个工艺步骤的参数需要进行实时监测。如果都靠人力完成工作量较大。这样来讲, 如果还是靠以前的人工就地控制完全是跟不上现代技术所需的, 且费时费力, 产能低下, 劳力强度也大。而且如果人工不能及时到位, 会影响生产或引起安全问题, 不利于经济效益的提高和产品质量的提升。因此, 采用选煤厂集中控制系统可以对各个生产流程进行实时监控并对一些参数进行自动调节, 实现选煤厂经济效益的最大化有着重要意义。
3本课题研究内容及主要工作
1) 选煤厂自动化。现代选煤厂集中控制系统的研究的内容不是单一的, 是宽泛的, 也是在不断丰富的。它不仅仅与选煤厂本身条件、工艺等有关, 随着经济与科学技术的发展, 它与计算机技术、网络技术、通讯技术、控制技术、管理技术等等多方面不断地融合并相互促进, 共同发展, 使选煤技术得到不断提升与发展。
2) 本文主要在选煤厂的工艺, 控制系统, 监控系统和信息管理系统为例进行研究和介绍。
4系统概述
选煤厂工艺流程如下。
4.1原煤预处理系统工艺
大部分原煤都会有一定的杂质, 原煤是通常会有掉矸石、黄铁矿、岩石等一定的杂质, 煤矿直接挖出来的, 没有经过任何技术加工的的毛煤也叫原煤。通常把密度小于一定数值的煤称为精煤 (静煤) , 原煤的优劣关系到选煤厂精煤率及选煤成本等指标, 所以要对原煤进行预处理, 以去掉其中杂质, 为重介选煤提供合格的、性质较为稳定的原煤, 提高精煤的产率。
原煤预处理, 可以用除铁器去除其中的铁矿石等, 不同粒级的原煤可以用特殊的工具筛出来进行分级, 再将大块煤块由粉碎机粉碎。筛汰跳机筛选中等粒度原煤中的大块矸石、大块精煤, 重介旋流器也可以用来进行原煤的初选。处理后的原煤精度更高, 可以更好地用于生产。
4.2重介质选煤原理及分选工艺
可以说密度的不同是重介质重选煤的原理依据。它是用密度介于静煤和矸石之间的液体作为介质进行分选的。当密度高于介质时, 物质会下沉 (如矸石或中煤等) , 密度低于介质时, 则会漂浮 (静煤在其中) , 不同的物质分成相应的类别, 最后进行回收, 各个不同类别的产品可以用于生产相应类别的产品, 发挥其应有的作用。颗粒越大的, 相对速度大, 分选速度和分选效率都更占有优势。重介选煤所选用的重介质都为稳定介质, 分为重液和重悬浮液两种:四氯化碳、三溴甲烷、苯、二甲苯等有机溶液和氯化锌水溶液、氯化钙水溶液等无机盐水溶液等放置时间长, 但仍能保持自己的物理特性的稳定介质为重液;固体粒子和水的混合物, 静置后粒子下沉, 使得悬浮液密度上、下不一致的不稳定介质的悬浮液属于重悬浮液。用磁铁矿粉和水配制成悬浮液, 构成选煤用的重介质, 目前在国内外比较受欢迎。
重介质选煤分选工艺包括媒流、煤泥水循环, 合格介质循环、稀介质回收、浓介质制备、水循环, 压缩空气等等。首先将进行过预处理的原煤进行重介选煤, 再进行脱泥处理, 再经过旋流器等一些设备, 这样就可以增加精煤的产率, 减少原煤, 更好地提高精煤量。
这里只是以重介质选煤为例, 其实选煤技术还有很多, 比如跳汰选煤技术、浮游选煤技术等, 这里不再一一介绍。重介质分选工艺其实也是个极其复杂的过程, 这里就不再赘述。
4.3煤泥处理系统工艺
煤泥处理系统工艺是对煤泥的再处理, 可以减少精矿、细精煤等的流失, 提高精煤产率。该过程应使煤泥中的精矿和低灰精煤的回收尽量大, 以增长企业经济利益, 减少资源浪费。
5 选煤厂自动化结构
选煤厂应该有一套完善的自动化结构, 以期选煤达到最好效果。大致可以分成现场控制、调度监控、信息管理3个架构。现场控制主要是完成对现场设备的操作、控制、监视等;调度监控则主要是通过上位机与PLC通信来完成对现场设备状态的实时监测与控制;信息管理主要观察选煤厂的生产过程信息。
6 控制系统
6.1 系统概述
选煤厂的集中控制系统采用可编程序控制器 (PLC) 为主要控制元件的集中控制系统, 该系统以进口的PLC为控制核心, 镶嵌式模拟屏动态显示设备的运行状态。具有形象直观、经济实用、可视性好等优点。可以对全厂的主要动力设备进行集中控制, 对设备运转状态进行集中监视, 可实现设备故障的自动处理以及报警。还可采集全厂的一些重要的工艺参数, 并将参数动态显示出来。也可以实现与重介质密度自动控制系统的信号联络和数据的传送。
6.2 选煤厂集中控制系统实现目标
作为一个生产集中性控制型系统, 根据选煤厂各个工艺的要求, 需要实现以下几个功能目标:
1) 控制功能。作为控制系统, 控制功能是第一功能。设备的开启与结束, 数据采集的开始与结束, 各种锁的开始与结束, 监测的开始与结束, 报警的开始与结束等等, 每一个步骤, 每一个工艺流程在合理、准确、及时的控制功能下才能顺利并且准确、快速地进行, 节省时间, 扩大效益。
2) 网络通信功能。网络通信必须可靠、先进、实用、开放、经济、软件资源丰富、硬件配置良好。要保证网络通信功能的顺利正常进行, 首先应该确定网络的体系结构、网络布线、网络设备的配置与选型及软件配置。这些准备就绪并保证通信的正常进行才能使通信功能, 控制功能, 监控功能等正常有序快速地实现。
3) 诊断、检测、保护功能。要可以对设备进行诊断、检测和保护的功能。设备和工艺流程都有出问题的时候, 要对它们可以及时的诊断、检测和保护。
4) 报警功能。诊断出错误不被人所知的话会使整个控制系统陷入瘫痪, 不能实现它的正常功能。
6.3 控制方式和控制过程
系统应对设备的启动、暂停、停机、转换、组合等等实现控制。
7 PLC控制系统的优势
相对于微型计算机系统, PLC系统主要用于工业控制, 价格便宜, 只有简单的监控程序。
与继电器控制系统比较, 可编程控制器的的优势主要表现在控制逻辑、控制速度、限时控制、可靠性和可维护性、设计和施工以及价格方面等。存储器逻辑比硬接线逻辑要灵活些, 并且在扩展性上也有优势, 扩展性和灵活性上的优势在PLC系统上凸显出来;可编程控制器的控制速度极快, 不会像继电器控制逻辑那样偶尔机械触点会出现抖动问题;可编程控制器是使用半导体集成电路做定时器, 定时时间不仅不受环境控制, 而且精度高;可编程控制器的可靠性和可维护性因为采用的是微电子技术, 开关动作由无触点的半导体电路完成, 可靠性较高, 可维护性比继电器控制逻辑也要好很多;可编程控制器的设计、施工、调试可同时进行, 调试起来方便, 且周期也相对较短, 维修起来也要容易些;继电器控制逻辑由于使用的是机械开关, 相对于可编程控制器使用的大规模集成电路, 价格较为便宜。
PLC与集散控制系统DCS (Distribution Control System) 比较起来, PLC不容易进行模拟处理、回路调节等。
8 系统的稳定性
选煤厂在生产过程中会有一定的不稳定因素, 因为选煤厂的工艺流程多且复杂, 控制设备多且连续性强, 每一个阶段或步骤都会遇到不同的情况导致流程的中断或结束。要想使这个过程保证稳定有序地进行, 就要排除不利于生产的因素, 保证控制系统正常运行。
常见的会导致生产不稳定的一些因素有空间磁场、温度、粉尘、雷电、电源相序。选煤厂环境复杂, 需要用到的设备极多, 以上的不稳定因素都会影响到选煤厂工艺流程的中止或结束。因此保持系统稳定就显得极为重要。选煤厂要对供电设备合理安装并进行定期检查, 对电的布线和网络布线要合理。还要对尘土、雷电等采取一定的措施来预防。环境因素虽然不能预测但应尽可能避免。
9 结语
选煤厂集中控制系统的自动化系统的PLC, 有着其它系统不能比拟的优点以及特点, 使得现场控制更加强大, 实时监测更加及时, 生产流程更加自动化, 生产工艺参数更加准确等。使生产更加安全、有序, 并且实现了节省人力、物力, 经济效益也得到了很大的提升。
摘要：文中介绍了选煤厂的工艺流程, 对选煤厂集中控制系统中的自动化系统进行研究、设计以及分析, 以实现控制功能, 网络通信功能, 诊断、检测、保护功能和报警功能等目标。
关键词：选煤厂,集中控制,自动化系统,PLC,集控,监控
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选煤厂网络化控制系统的设计 篇10
随着工业控制技术的发展, 以PLC、计算机和通信网络为主体的自动控制技术在选煤厂得到了广泛的应用。本文以蒋庄选煤厂为背景, 利用以太网技术设计了一套控制系统。该系统通过PLC和组态软件实现对选煤厂的生产集控, 并利用Web技术建立了选煤厂信息管理系统。
1 系统结构
现场总线一直是工业控制系统中现场数据通信的主流解决方案, 但随着控制技术的发展, 现场设备智能化和企业信息化程度的提高, 用户希望将底层生产数据整合到全厂的信息管理系统中去, 并在信息管理层实现对生产现场的监控和管理, 这完全依靠现场总线技术已难以胜任, 所以就需要构建一个集控制、调度、监测和管理等为一体的全局控制网络。蒋庄选煤厂控制系统包括2个逻辑上的网络结构:控制网络系统和信息管理系统, 如图1所示。
控制网络系统是选煤厂控制系统中不可或缺的部分, 主要由PLC和上位监控计算机组成。控制网络系统除完成现场生产的监控外, 还要实时地收集现场信息与数据, 并向信息管理系统传送。信息管理系统主要用于选煤厂的生产、计划和管理等方面的信息传输, 构架在厂局域网的计算机服务器上, 从而在网络环境下构建一个安全的远程监控系统和管理系统。
2 控制网络系统
控制网络系统是整个选煤厂网络系统的核心, 负责整个选煤厂的生产监控, 可分为PLC控制层和监控层。
2.1 PLC控制层
蒋庄选煤厂设备多且分布广, 流程复杂, 需要处理和传输大量数据, 根据现场情况, 将选煤厂分为6个PLC控制站。控制网络系统结构如图2所示。
控制网络采用工业以太网。工业以太网是基于IEEE802.3 (Ethernet) 的强大的区域和单元网络, 来源于普通以太网技术, 是一个标准的开放式网络。它克服了现场总线不能与计算机网络技术同步发展的弊病, 具有数据传输速率快、可靠性和实时性好等优点, 近几年广泛地应用在工业控制领域, 西门子PLC支持的ProfiNet就是其中的一种。
PLC为西门子公司的S7-300系列, 主站CPU选型为315-2 PN/DP。该CPU具有2个通信接口:一个是标准的以太网接口, 通过以太网电缆连到SCALANCE X200工业以太网交换机, 与以太网上其它PLC及计算机通信。每个CPU在网内都有唯一的IP地址, 供其它CPU或计算机访问识别。另一个是DP接口, 它支持西门子的MPI和Profibus-DP协议, 用来连接不支持以太网的PLC、智能传感器、触摸屏等, 从而使整个选煤厂控制信息连接到以太网中。
SCALANCE X200作为西门子的工业以太网交换机, 具有网络管理功能, 可通过光纤介质构成一个环形工业以太网。该以太网能提供高速网络冗余, 可以使网络在中断后300 ms之内自行恢复, 并可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户所出现的断网现象。
工业以太网使用光纤作为主要传输介质, 不但延长了交换机之间的通信距离, 还避免了生产现场各种强电磁信号对数据传输的干扰, 加强了系统可靠性和稳定性。
2.2 监控层
监控网络包括监控计算机、视频监视设备和触摸屏等。
计算机对PLC数据的访问和显示主要采用组态软件实现, 也可采用VB等编程语言实现。主流的组态软件有WinCC、InTouch等, 其中WinCC作为西门子公司的产品, 与S7-300 PLC的通信连接非常简单。监控计算机使用普通网卡就可以连到工业以太网的交换机上, 在WinCC上添加TCP/IP协议, 就可以连接到自动化系统S7 PLC上, 监控计算机的IP地址应与PLC的IP地址属于同一网段。其它组态软件可使用OPC协议与S7 PLC通信, 西门子提供了 SimaticNET软件作为OPC的服务器, 供其它组态软件访问。
组态软件除与PLC通信外, 本身还支持多种通信协议以及冗余功能, 包括组态软件之间的通信、与其它应用程序如Office、VB等本地或远程通信, 可以用来扩展组态软件的监控功能, 降低组态软件的局限性。由于计算机处理能力有限, 当数据量非常大时, 可使用多台监控计算机构建客户机/服务器 (C/S) 结构。
视频监控系统是信息化、数字化选煤厂的重要组成部分, 它使得调度控制中心或其它允许的远程终端可看到厂区重要场所的实时图象。系统主要由前端摄像装置、传输设备 (材料) 、图象控制和处理、图象显示等部分组成。采用DLP大屏和工业电视显示视频, 监控计算机画面也可在DLP大屏显示, 视频监控系统中的硬盘录像机可实时记录和回放多路图象。
3 信息管理系统
信息管理系统将选煤厂生产信息、各部门的管理信息等集成到一个开放的信息资源综合管理平台, 从而使各部门独立的管理信息系统有效地结合在一起, 并通过Web技术将各部门的信息及时、准确地发布到网上, 供各部门查询, 以及时了解选煤厂的整体状况。
3.1 生产数据和画面
选煤厂需要监控和记录大量的生产数据, 以掌握生产的情况。当前主流的组态软件均支持对本地或远程数据库的操作功能, WinCC运行时自带了SQL数据库, 相关数据在组态后会自动写入到本机的数据库中, 并且该数据库是开放的, 可被其它应用程序访问。WinCC可通过ADO/OLE-DB、OPC HAD 和ODK API等多种方式访问该数据库。
为了使生产数据和画面能在网络共享, 主流的组态软件商都开发了相应的网络发布软件, 如WinCC的Web Navigator、InTouch的Suite-Voyager等, 这些软件多是基于浏览器/服务器 (B/S) 结构。采用B/S结构, 客户端只能完成浏览、查询和数据输入等简单功能, 绝大部分工作由服务器承担, 服务器的负担很重, 所以本系统使用专门的数据服务器运行网络、发布软件。
视频服务器负责网络视频的传送、管理和用户授权等。本系统的图象信号通过视频服务器向局域网发布, 选煤厂用户通过计算机根据授权可看到生产现场的实时图象。
3.2 综合信息管理系统
综合信息管理系统采用ASP .NET开发, 选煤厂的信息管理系统结构如图3所示。
该系统是一套集生产经营信息管理、生产过程实时监测信息管理、生产分析与决策支持和办公自动化等软件、以及相应的信息采集、传输等硬件为一体的信息管理系统, 它将生产调度、物资供应、机电设备、计划统计等集成到网络平台, 通过浏览器进行数据输入、计算、建立台帐、报表制作及传送等工作, 并能够对它们进行修改、查询、打印及按指定时间段统计等。
ASP .NET也是基于B/S结构, 为了减轻生产数据服务器的负担, 可根据实际情况增加服务器, ASP .NET可通过ADO .NET操作多种本地和远程数据库。
4 结语
蒋庄选煤厂网络化控制系统构建了选煤厂控制与信息管理网络, 将生产、监控和管理集成到了统一的网络信息化平台, 不但提高了生产控制的可靠性和生产管理效率, 减少了故障发生率, 降低了工人劳动强度, 还为实现资源共享、优化调度和管理决策等提供了网络环境。该系统自应用以来, 运行情况良好, 具有一定的实用价值。
摘要：文章以蒋庄选煤厂网络化控制系统的设计为例, 介绍了一套基于以太网的选煤厂控制系统控制网络与信息管理系统的设计方法。
关键词：选煤厂,控制系统,网络
参考文献
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选煤厂控制系统 篇11
摘要 以西门子自动化设备及软件为基础，分析新疆焦煤集团选煤厂工艺的特点和需求，应用了适合该厂实际生产需求的选煤厂生产管理集中控制系统。该系统实现对现场信息的采集处理、設备解闭锁控制、启停控制等功能，并组态上位机监控界面，实时反映现场设备的运行状况，提高了决策及指挥生产管理。
关键词 S7-400 S7-300 PLC 选煤厂集控 新疆焦煤集团选煤厂设计为重介+浮选联合工艺流程，年原煤入洗能力270万吨，分为一套、二套工期建设。一套设计原煤人洗量120万吨，建于2005年。二套设计原煤人洗量150万吨，建于2008年。
一、选煤厂生产工艺对集中控制系统的要求
选煤工艺特点是环节多，程序复杂、采用了大量的机械设备，一般均为连续生产，不能单独开某一台设备进行生产，在生产正常运行中设备之后的任何一台设备的突然停车，都将会造成堆煤、压设备、跑水等现象，引起事故，因此集中控制系统要求较高。一套设计设备共180余台，其中80余台主要工艺设备均纳入集控系统，由集控室调度员实施集中控制，其他设备作为现场就地操作集中监视。根据选煤厂特点及要求，将全厂各车间并入一个集中控制系统，统一管理。一套集控分为4个控制系统：原煤准备系统、中煤矸石排料系统、重介主选系统、浓缩压滤尾煤系统。二套设计设备共80余台，其中60余台主要工艺设备均纳入集中控制，设一个控制系统。其中一、二套公用原煤准备系统、中煤矸石排料系统。
1.集控控制的要求。（1）集控系统具有集中和就地两种控制方式，集中方式用于正常生产，就地控制方式用于检修、试车，要求各设备全可能实现就地、远方集控启停功能。（2）集控系统设有启、停车预告信号，设备故障报警信号及紧急停车信号。（3）现场操作人员可以解除设备的运行，以免造成人员伤亡及减少故障损失。（4）起车过程、运行过程和停车过程原则上设备按逆煤流闭锁，凡因可能造成设备故障或因设备急停造成堵料、跑冒使车间环境恶化的，即除本台设备故障可立即停车外，其他设备也立即闭锁停车。并对各主要设备的运行状态进行闩动检测，实现设备的故障自动诊断和保护，从而提高选煤生产效率
2.集控系统功能。集控系统把全厂的设备运行状态进行集中监控，各分站输入、输出点（AI、AO、DI、DO）将设备的开、停、故障等数字量信号引入PLC，并通过现场总线传送到集控室，实现对设备状态的监视，同时备用将来新增设备纳入到集控系统中来的模块。为提高系统的监测功能，除对主要的生产设备检测，还增加一些包括过载、堵塞、皮带的跑偏等的检测。通过对系统监测，使得系统中可能出现的故障点都有了反馈信号。因此，对于系统中的故障，集控系统可以准确、快速地检测出故障设备点和保护动作位置。模拟量过程控制主要用于工艺过程参数的检测及控制，如精煤灰分、密度、液位等，用来监视和控制产品的质量。
二、设备选型
根据要求，一套用西门子S7-400、二套用西门子S7-300系列的PLC。根据选煤厂的特点，将PLC分成5个站，各自独立的I/O分站安装在受控设备的低压配电室内，可节省大量的控制电缆、缩短电缆路径、减少施工量、降低工程成本。设备选型见表1。
三、控制方案
l.系统总体方案。把全厂的设备分为五个集中的站点，二主站三从站。主站放在一、二期主洗配电室，从站放在较远现场配电室，采用安全可靠的工业总线和上位机相连进行通讯，可以满足数据的实时监控和操作。
2.设备控制方案。在每个参控设备控制电路中串入就地控制箱，在正常生产是，控制箱打到“自动”，可实现远程启动，检修时打到“就地”，可实现设备的就地启动，为增加生产的安全性，集控和就地停止的控制继电器串联，这样控制是调度员和操作人员都可以在发现设备故障时停止设备运行。
3.人机界面设计。组态软件WinCC作为上位机监控界面设计的软件平台，如图l所示。根据全场设备的布置要求，工艺流程实现一屏设计，大屏图形显示各台设备正常运行和事故状态的显示反差明显，易于判断，便于调度操作人员对全厂设备运行状态的监视和操作。见图l。
四、电动机控制原理
一、二套系统的所有电动机采用各闩统一的控制原理和统一接线方案，以利于安装和维护，输入输出点均直接与PLC相连，而没有互连。举个简单的例子，一台设备的启、停按钮和接触器线圈这三个元件，启、停按钮分别接与PLC的输入模块相连，而接触器线圈直接与PLC的输出模块或中继相连，这三个元件本身没有直接的电气联系，它们之间的逻辑控制关系是通过软件程序实现的。
1.-套电动机控制原理。一套每台电动机现场就地控制箱为一台，有转换开关一个，手动、闩动、禁启、急停、启动、停止六个控制信号进入PLC，PLC输出有两个运行、故障信号，集中控制有启动、停止两个命令。电动机二次控制原理见图2。
图3-套电动机梯形图
3.二套电动机控制原理。二套每台电动机现场就地控制箱为一台，一个转换开关，有禁启、运行、启动三个控制信号进入PLC，PLC输出有两个运行、故障信号，集中控制有三个集控、启动、停止命令。只有集控观察到现场控制箱拨钮状态在运行位置，才具备开机条件。电动机二次控制原理见图4。
五、结束语
触摸屏控制系统在选煤厂的应用 篇12
1 控制箱(控制按钮)控制方式简述
传统的就地控制采用控制箱(控制按钮),每台设备对应一组控制按钮,控制按钮一般包括正转启动、反转启动、停机和紧急停机等功能。对于某些重要设备,控制箱一般还集成了电流表等控制仪表。传统控制箱的主要工作原理为每个主令按钮都接入一个PLC的数字量输入点,通过按钮的信号变化发出要操作的命令,然后通过PLC的CPU处理采集到的命令,最后根据程序设定发出输出命令来完成操作。控制方式如图1所示。
采用控制箱(控制按钮)的优点是控制箱(控制按钮)就近分布在设备周围,当设备需要检修或出现故障需要紧急停机时可以按下停机按钮,避免因误操作而发生意外,比较直观。缺点是需要大量的控制电缆和控制箱(控制按钮),接线比较复杂,检修难度大。
2 触摸屏控制方式简述
工业现场触摸屏和工业现场总线的控制方式一般为:在现场设置一定数量的触摸屏(触摸屏安装在防水、防尘、防腐的控制箱中,以应对现场恶劣的环境或设置辅助按钮),每个触摸屏可以显示本区域内所有预先设定的参数,例如电机的启停状态、电机的电流、相关设备的运行状态以及其他设备,例如各种桶、池的液位,补加清水流量,介质密度,旋流器入料口压力,分流阀开度等所有相关控制信息。以上所述参数都可根据前期编程设定,灵活方便。设计控制箱的外形如图2所示。触摸屏及其三防箱体实物图见图3。
采用控制工业现场触摸屏和工业现场总线控制方式的优点是:
(1)布线简单。所有的触摸屏控制箱只需通过控制总线连接,节省了大量的控制电缆。
(2)用户界面友好,显示内容丰富。用户可以在界面上设定所控制设备的启停按钮、电流以及附属设备(例如桶或池的液位、管道压力、介质密度等)信号。
(3)操作方便。现场巡检人员只需通过触摸屏便可直观了解本层设备及相关楼层设备的运行状态,查询信息一目了然。
3 触摸屏控制方式案例介绍
在山东省枣庄一改造选煤厂中,新建重介车间现场设备控制采用触摸屏控制方式。该厂PLC控制系统CPU、通讯网络、交换机均为双机热备冗余方式,为整个系统的可靠性和稳定性提供了保障。控制系统结构见图4。
使用触摸屏控制后,每层厂房只有两个控制箱,为了在设备出现故障时巡检人员能够及时停机,在设计中采取了两种措施来实现紧急停机。
(1)触摸屏控制箱上设有常闭节点的急停按钮,在控制箱外串联一定数量的急停按钮分布在厂房其他区域,当发生紧急情况时按下急停按钮,可实现系统自动停机。急停按钮可通过常闭点信号断开的方式输入到PLC的数字量输入点,详见图5。
(2)将输出模块的电源线串接到触摸屏控制箱侧面急停按钮的常闭点,按下按钮时直接断开输出点的电源。由于本设计CPU、通讯网络均为冗余结构,一般情况下采用第一种方式即常闭点信号进入PLC的数字量输入即可实现停机,当第一种情况仍不能停机时,再按下触摸屏控制箱侧面的停机按钮可保证停机。
在设计和施工中,为了避免通讯干扰的问题,首先在电缆敷设上,优化电缆敷设路径,控制电缆和动力电缆严格分开,控制电缆采用屏蔽性能好的托盘式电缆桥架。近距离通信电缆采用优质超五类屏蔽通讯双绞线,并全部采用穿钢管的敷设方式,避免干扰。距离较远的采用铠装光纤作为传输介质。其次对于大功率的变频器、软启动器等设备的动力电缆,也采用变频器专业屏蔽电缆,以减少对周围环境的干扰。
该选煤厂老厂房采用跳汰系统选煤,现场控制方式为控制箱控制。新建重介质车间采用触摸屏控制方式。传统控制箱、控制电缆的综合成本与触摸屏控制系统的成本相比较,触摸屏系统的成本反而更低。因为该厂从事选煤工作多年,员工对选煤系统的工艺及设备都非常熟悉,采用触摸屏的控制方式也能适应和熟练掌握,所以触摸屏控制系统在该厂得到了成功应用。投产1 a多来,该控制系统在新建重介质车间运行稳定,达到了预期目的,后续将推广到集团公司其他选煤厂中。
4 结论
随着控制技术的成熟以及设备成本的降低,所有限制触摸屏控制的技术问题已经逐一解决,例如通讯可靠性问题、触摸屏质量问题、紧急停机问题以及工作制度问题。与传统的控制方式相比,采用触摸屏的控制方式更加经济,可靠性也能得到保障,再逐步完善运行管理经验后,必将逐步取代传统的控制方式,成为自动控制系统的发展方向。
摘要：介绍了工业现场触摸显示屏在选煤厂现场控制的应用实例,并与传统的控制箱(控制按钮)对比,分析了两种现场控制方式的优缺点;提出现场触摸屏的控制方式将成为未来现场控制的主流方式。
关键词：选煤厂,控制系统,触摸屏
参考文献
[1]王延尧.以太网技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[2]徐国林.PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.