选煤机电设备系统的设计与实现

摘要：选煤生产过程是连续不间断的作业过程，各种类型的机电设备在选煤生产中处于长期高负荷运转状态，其工况状态的即时监测和报告、定期维护的效果好坏关系到设备是否能够正常运转，而实时准确的监控系统能耗是搞好节能管理的基础，文章阐述了基于选煤机电设备工况检测、定期维护与节能管理三个方面的智能管理系统设计和具体应用方法。

关键词：选煤机电；设备工况检测；定期维护；节能管理

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0018-02

选煤工艺流程包含多道复杂的工序，含有多台连续作业的设备，如跳汰机、浮选机、旋流器等，各台设备之间也存在一定的联锁，对于一条连续生产线来讲，流程作业中任何一个单元出现问题都将导致全线停产，生产无法继续开展。因此，在选煤厂整个生产过程中，需要一套完整的系统对整个选煤厂机电设备进行实时监测。出于这些因素考虑，多数企业会采取相关的人工管理办法或引进相关自动控制系统来完善这些工作，为了确保设备稳定运行，安装一套实用性强、管理效能高、兼具智能化和自动化的机电设备工况检测、定期维护与节能管理系统，是选煤企业提高管理水平，增加作业效率，降低生产成本的最佳方法。

1智能管理系统的设计原理和基础

本文拟设计一种智能管理系统实现对选煤机电设备进行工况监测、定期维护和节能管理。其设计思路是利用PLC将各类监控设备采集设备运行的相关数据，处理后将数传至用户监控系统，用户通过组态界面监控和管理机电设备，实现智能化和自动化管理。

1.1工况检测系统

机电设备运行过程中，运行状态是否正常，多数可以通过运行时的一些具体参数反映出来，如电流、电压、功率因素、电量消耗、温度、声音、震动大小等等，通过记录和分析这些数据，可对其运行状态有较好的了解，再结合其运行时间、运行次数和故障信息等，就能够对机电设备是否需要停机维护检修有一个准确的判断。本系统即是通过这些终端的仪表和检测装置，或增加一些温度、压力、震动检测仪表，并通过通讯协议读取这些数据，传至上位组态，实现实时监控。

1.2设备定期维护提示系统

通过添加计数器、计时器在设备开启后进行数据记录，记录其总运行时间、运行次数，单次运行时间作为进行定期维护的参考，将这些数据也通讯至用户界面，用户可根据数据进行相关维护操作，或对这些数据进行处理，如清零、修正等。

1.3节能管理系统

节能管理系统是对各台设备的耗电量、总耗电量、吨煤耗电量进行实时监控，由各单位电能表数据集中显示和分析来实现，对某环节出现的超常消耗及时报告。

2所需设备和应用设计

2.1主要设备

本文以电机工况监测的设计和实现为例进行讲述，完成该系统所需要的系统硬件主要包含电机综合保护智能监控器、PLC、以太网模块、工控机等，还可根据用户的具体要求和设备的特点增加，如电力检测仪、红外测温仪、热电偶、液位计、巡检表、数显表、光柱数显表等。

2.2通讯方式

电机综合保护监控器可采用Modbus通讯协议与PLC进行通讯，而PLC通过以太网模块使用TCP/IP与上位机进行通讯，而前文所述电力监测仪、巡检表等也可采用类似方式进行通讯。以监控器作为从站，通过PLC与上位机通讯进行自动监控，同时Modbus通讯协议因其发展为通用工业标准，不同厂商生产的控制设备可相互通信，便于集中控制。

2.3控制系统的实现

为了实现监控过程，首先要为各个监控器和检测仪表设置从站地址，可在1～247范围为其分配地址。Mobus分为RTU协议和ASCII协议，这里采用ModBusRTU协议，便于与其他设备进行兼容。初次安装时，将监控器ID按实际安装位置进行编号，确定其处于正常的工作位置，队通信格式进行设定，即对D8120寄存器进行写操作，修改后确保通断PLC电源一次。

然后进行既定程序设计，程序地址码为通讯传送第一个字节，说明从机接收从主机发来的信息，同理，总机所检测数据可从各自地址码向主机进行回送。通讯传送的第二个字节为功能码，对相关执行设备进行控制程序，西门子有专门的ModbusRTU指令库，使用西门子Mldbus主站协议库，包括MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG指令，前者主要用于初始化主站通信，后者用于启动从站的请求并处理应答，每一台电机监控器需要调用一条MBUS_CTRL指令，对应所监控电机设置的地址、寄存器地质以及根据电机监控器的Modbus命令详解为寄存器中的数据分配PLC中的V存储区。例如，需要读取监控器所监控的数据，可按以下程序格式进行编程：[设备地址][命令号][通道号][监控器编号][读取个数高8位][低8位][CRC低8位][CRC高8位]，其中CRC校验字节以子程序形式调用。而当用户发现检测数据异常时，也可根据用户需求进行现场查看或对设备进行远程控制。写入的程序可按以下格式：[设备地址][命令号][返回的字节个数][数据1][数据2]……[数据n][CRC低8位][CRC高

8位]。

PLC的V存储区数据通过OPC通讯标准转移至上位组态，使监控器所采集的数据经PLC传输和处理于上位组态进行处理和显示，这些工控机能够以形象的画面显示电机电流、电压、温度、功率因素、有功电度、运行时间、运行次数和故障信息等等。这些信息包含了对工况监测的主要内容，方便操作者的监控和故障查询，同时对设备的运行时间有一个完整的掌握，便于安排计划检修和定时润滑、维护工作，尤其是一些易损件、耐磨件的更换周期可根据运行记录和运行时间确定最佳使用期限和最佳更换周期，大大提高设备的作业率和人员的合理安排。同理，对于节能管理改善，可通过有功电度监控设备对实际消耗的电能进行实时测量和统计，再由电能消耗统计管理系统界面来显示某台设备的电能数据，用户可增加相应的功能，如对一定时期内电能消耗总和或一定产量电能消耗的计算等，把这些数据经过PLC进行处理后经管理系统界面显示出来，可以快速掌握电能消耗的变化情况，掌握机器运行状态和电耗成本，便于制定合理的节能方案。

3结语

本文简要介绍了选煤机电设备管理系统的设计和实现方法，有了这套设备后，能够杜绝很多因监控不到位、准确性不足、人员工作疏忽等问题造成的设备停车、损坏和高能耗问题，对合理规划设备的维护检修、润滑等事宜有指导作用，能够保障选煤机电的正常、稳定、持续、低能耗运行。

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作者简介：张彦龙（1984—），内蒙古鄂尔多斯人，供职于中国神华神东煤炭集团洗选中心，研究方向：机电管理。