和利时PLC在钱家营矿选煤厂技术改造工程中的应用

摘要：在钱家营矿选煤厂技术改造工程中，以和利时自动化设备及软件为基础设计出符合该厂要求的集中控制系统，提高了劳动效率。

关键词：PLC、LK、LM、选煤厂

1.引言

选煤厂工艺环节多，程序较为复杂，采用传统的人工就地操作，不仅岗位人员多，而且很多设备很难达到合理运转和安全运行，随着现代科技的进步，自动化水平不断提高，可编程逻辑控制器（PLC）在选煤行业中得到了广泛的应用，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，PLC技术的投入使用，既减少了企业的人力成本，又提高了企业的经济效益。在钱家营选煤厂的技术改造中，以和利时自动化设备及软件为基础，分析钱家营矿选煤厂工艺特点和要求，设计了适合该厂的生产控制系统。该系统实现对现场信息的采集处理，设备解闭锁控制，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情况及参数信息，便于操作员管理。

2.选煤厂技改部分工艺概况及控制要求

工艺概况：

本次浮选技术改造在原干燥车间（六车间）进行，干燥车间位于主洗车间（三车间）东侧，设计时主要干燥分选出的精煤，后因技术改造设备性能提高等因素产品无需再进行干燥，干燥车间现已闲置十余年，目前车间内主要设备已基本拆除，只有部分配电设施仍在使用。

在原干燥车间内改造，一方面是不会影响选煤厂现在生产系统，能保证改造期间选煤厂正常生产，一方面是充分利用现有厂房主体结构，不需再新建厂房，从而降低改造投资。

工艺流程：入浮煤泥0.5-0mm混合浮选，浮选精矿进行二次精选，二次浮选精矿中的-0.125mm粒级进行三次浮选。即：入浮煤泥首先采用二次精选工艺进行浮选（也可以一次浮选）；浮选精矿入沉降过滤式离心脱水机脱水；离心液再次入浮选机浮选；离心液再浮选出的精矿入快速隔膜压滤机脱水，重介旋流系统经浓缩后的精煤磁选尾矿掺入沉降过滤式离心脱水机入料。

控制要求：

A、 该集控系统有全自动工作方式、集中手动工作方式、机旁手动操作方式等3种方式，

B、 集控程序设计按逆煤流起车和顺煤流停车的原则。

C、 程序具备跳转功能，即除本台设备故障可立即停车外，其他设备故障引起设备间闭锁停车时，则上述设备不立即停车，而按一定的延时停车。

3.设备选型

根据设计原则要求，考虑设备的兼容性和可扩展性要求，主机选用和利时LK系列PLC系统，现场分站选用和利时LM系列PLC系统，主机和分站通过PROFIBUS-DP通讯。选用和利时组态软件HollyView6.53作为本系统的上位机监控软件。

LK系列PLC是和利时推出的适用于中、高性能控制领域的产品，它采用了高性能模拟量处理技术，小型化结构设计，开放的工作标准，通用的系统平台；而LM系列PLC是和利时开发的新一代高性能小型一体化产品，它由自成系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成，最多可扩展7个模块，指令运算时间达到0.37us。组态软件HollyView6.53是和利时推出的面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的产品，该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，以获得最优化的成果。

4.控制系统方案

4.1.系统总体方案

根据控制系统要求，在配电室设置4个主站，1#负责采集自带控制箱设备的参数、全部高压电机的温度检测数据以及桶的液位检测数据；2#和3#负责采集低压配电柜内设备参数；4#负责采集高压配电柜内设备参数。2#、3#、4#主站标准配置为一块LK231通信模块、一块LK207CPU模块、其余背板插槽为占空模块。

在每一面配电柜内设置I/O分站，每个分站配置一块和利时LM3109 CPU模块、一块LM3401通讯模块、一块KLL-1漏电保护模块、四块LM3317电量采集模块（采集电压电流）。配电柜设置触摸屏，可以随时现场监控本站数据。

主站和分站之间通过PROFIBUS-DP总线通讯，本工程最多连接22个远程I/O分站。四个主站通过以太网连接至工业交换机和上位机通讯，并把相关的设备信息传送至上位机进线监控，同时也把相应的控制指令发送到远程I/O分站或者1#主站进行远程设备的控制。控制框图见下

4.2.设备控制方案

每台设备都有如下三种控制方式

全自动工作方式：操作员通过监控计算机进行流程设定和启停等操作，并通过控制系统进行数据采集和数据处理。以完成系统设备的控制与管理；

集中手动工作方式：操作员通过监控计算机进行带联锁的单台设备启停等操作，并通过控制本系统进行数据采集和数据处理，以完成系统设备的控制与管理；

机旁手动操作方式：现场操作人员通过每台设备机旁操作箱内启停按钮不通过PLC操作单台设备。该操作方式用于设备的调试、维修及自动控制系统故障时的应急操作。

在集中控制方式时，设备按逆煤流方向成组或逐台顺序起车，按顺煤流方向成组或逐台按时序停车。在启动或正常运行中，各设备间设有电气联锁，凡因存料可能造成设备故障的设备，具有跳转功能。在非常情况下，控制室、现场都能停车。在集中控制方式时参加集控的各设备不能就地开车。集中控制时，起车前，有控制室向现场发送起车预告信号，经延时，系统中的各设备按闭锁关系和时序的要求自动起车，在向现场发送预告信号和系统起车过程中，现场和控制室均能撤销预告信号，终止起车过程，并发出声光报警信号。当设备故障时，一般事故只做报警，对影响设备运行和人身安全的事故同时作用于停车。检测系统中的液位、温度、电流等送入PLC中。所有参控设备在现场允许情况下均可在集控室远方单台起停。在现场设控制箱，控制箱面板上设起、停按钮，就地状态下可操作按钮起、停设备；集中运行状态时，现场起车按钮无效，停车按钮有作用，现场司机可根据情况操作停车按钮停车，且生产时该台设备来煤方向各设备均联锁停车。以上这些控制功能都是通过PLC及其内的程序逻辑来实现的。

单台电机控制原理图如下图

5.结论

利用先进的科学技术，提高选煤厂的自动化水平，是综合利用资源、节约能源和环境保护的有效途径，本系统实现了生产管理的自动化，它提高了生产管理水平，降低了劳动强度，改善了工人的工作环境，提高了劳动效率。

参考资料

[1]北京和利时集团.LK系列可编程控制器选型样本

[2]北京和利时集团.LM系列可编程控制器选型样本

[3]王卫兵编著.PLC系统通信、扩展与网络互联技术.机械工业出版社.2005

作者简介：

张峰（1982-），男，工程师，本科，主要研究方向：矿井及选煤厂控制系统的设计及系统集成