集中控制系统在小庄选煤厂的应用

王亚鹏

摘 要：介绍选煤厂集中控制系统的组成、技术功能与特点，结合陕西彬长集团小庄矿选煤厂的应用实践，阐述选煤厂集中控制系统的应用效果。

关键词：选煤厂；集中控制系统；网络；瓦斯；总线型输入模块

1 概述

小庄矿选煤厂隶属陕西彬长矿业集团有限公司，位于小庄矿井工业广场；小庄矿井位于陕西省咸阳市彬县东北向约18 km，距咸阳市约148 km，年入选原煤600万吨，是国家规划的重点建设项目。选煤厂的工艺流程为：80～13 mm块煤采用重介浅槽分选机分选，13～1.50 mm末煤脱泥后采用有压两产品重介旋流器分选，1.50～0.15 mm粗煤泥采用螺旋分选机分选，0.15～0 mm细煤泥采用压滤机压滤回收。小庄选煤厂是国内洗选工艺较为齐全的典型选煤厂之一。

2 控制系统组成

小庄选煤厂集中控制系统包括三层网络结构，即控制层、操作层和信息管理层。控制层由控制主站和五个远程分站组成，每个远程分站通过PLC可编程控制器对生产设备及工艺参数进行检测、控制及管理；控制层信息通过以太网传至调度室操作层电脑以指导生产；信息管理层将全厂的生产数据进行收集归类分析，包括流程监测、煤质管理、设备管理等模块，实现全厂无纸化网络办公。

小庄选煤厂集中控制系统控制层由现场PLC控制器、远程I/O分站、现场操作箱组成。PLC控制器采用AB系列PLC，ControlLogix5550的控制主站和分站，其中主站使用AB ContolLogix系列PLC双机冗余配置，CPU为1756-L73，保证了整个系统性价比高，运行稳定可靠。控制系统的主站和分站以及分站和分站之间通过现场总线ControlNet相连，采用光纤作为通信介质，确保了通信稳定安全及可靠。

操作层主要由工业以太网交换机、集控平台开发维护工作站、组态监控操作工作站、打印机、视频服务器、视频控制器、工业电视监控系统、DLP大屏幕显示系统、调度电话系统等构成。集控平台开发维护工作站用来完成组态工作并具有完全的操作员站功能；组态监控操作工作站主要用于操作，通过运行组态软件构成系统监控软件平台，实现全厂的系统监控及生产的统一集中管理。

信息管理层，主要由工业交换机、全厂管理信息/WEB数据库服务器、防火墙、路由器、选煤厂各信息终端、多功能网络激光一体机等组成；在信息管理层共设约15台PC信息终端，各PC信息终端可以根据权限限制在统一的界面下查看全厂的不同信息，并將本部门的信息向信息管理层公布，实现全厂的办公自动化。

3 集中控制系统功能特点

3.1 集中控制系统功能

（1）通过对采集的水位、料位数据进行处理，形成棒状图和历史趋势图。指导工艺系统设备的开停、及时调整生产流程。设置雷达式料位计检测煤仓料位；设置超声波料位计和压力传感器用于检测水池和桶的水位，并和变频器实现互锁，保证变频随料位的变化，自动调节变频参数。

（2）通过对各种煤量、电量、水量、压力等主要工艺参数的检测处理，形成历史曲线并配以报警系统，指导生产，可以降低消耗，提高生产效率。

（3）小庄选煤厂集中控制系统将瓦斯检测系统作为集控系统的子系统设计，取得了很好的应用效果。

小庄矿井属于高瓦斯矿井，因此在选煤厂的原煤仓上及原煤仓下、筛分破碎车间、产品仓上及产品仓下等部位均设置了瓦斯传感器。瓦斯传感器的信号进入瓦斯监测系统PLC，当检测部位的瓦斯浓度达到规定值时通过进行报警提示、启动相应风机或者将相关区域内电气设备全部断电等措施进行应对。依据国家相关规范要求，小庄选煤厂瓦斯系统工作分以下几种情况。

（1）总体要求：当工作区域（含原煤仓及产品仓上）瓦斯浓度在0.25%～2.5%时轴流风机工作；当瓦斯浓度达0.5%时报警并立即切断全部非本质安全型电源（含照明电源）；当瓦斯浓度不高于0.25%或不低于2.5%时风机停止工作。

（2）当原煤仓及产品仓下瓦斯浓度在0.25%～2.5%时，区域内抽风机工作；当瓦斯浓度达0.5%时报警并立即切断区域内全部非本质安全型电源（含照明电源）；当瓦斯浓度不高于0.25%或不低于2.5%时区域内抽风机停止工作。

（3）当工艺系统处于连续生产状态时，正常情况下原煤仓及产品仓仓体内瓦斯靠自然排放，风机不须工作。当仓体内瓦斯浓度不低于1.0%时进行报警并启动该区域抽风机排放；当仓体内瓦斯浓度不低于1.5%时，附近20 m范围内的生产系统电气设备立即停止运转；当瓦斯浓度不高于0.5%或不低于2.5%时抽风机停止工作。

（4）当工艺系统处于停产检修状态时，正常情况下只启动仓上送风机并配合料位计开启相应区域管路蝶阀往仓体内送风扰动瓦斯自然排放，当仓体内瓦斯浓度不低于1.0%时进行报警并启动该区域抽风机排放；当瓦斯浓度不高于0.5%时抽风机停止工作，当不低于2.5%时抽风机及送风机均停止工作。

3.2 总线型输入模块的应用

小庄选煤厂胶带输送机较多，每台胶带输送机均配置有拉绳、跑偏、打滑、堵溜槽等多种保护装置。若按照传统的控制方式，一个信号需要一芯控制电缆及一个I/O点，每台胶带输送机都需要大量的控制电缆及I/O模块，施工和调试工作量很大。为了解决该问题，小庄矿选煤厂集中控制系统为胶带输送机的保护装置设计了Dupline总线型输入模块，将胶带输送机的各种保护信号通过Dupline输入模块接入Dupline 总线系统，并通过网关传输到PLC系统中。Dupline 是一种现场安装总线，该总线系统能通过普通双芯线缆传输数字和模拟信号达数公里距离。Dupline总线输入模块体积小，可直接安装在保护装置内部，节省安装空间，同时仅仅需要一根两芯的屏蔽电缆就可以完成各种保护功能，不仅节省了大量电缆、I/O模块和施工成本，同时其调试及维护工作更加简单。

4 应用效果

小庄选煤厂集中控制系统自投入使用以来，系统自动化投入率100%。实践运行证明，整个系统运行良好，可靠性高，程序简洁，维护方便，保证了系统可靠运行，为选煤厂取得可观的经济效益。

参考文献

[1]张铁毅，冯阳.集中控制系统在选煤厂的应用[J].露天采矿技术，2011，（2）：54-55.

[2]孙玉珊.集中控制系统在选煤厂的应用[J].中国科技博览，2012，（18）：30.

（作者单位：陕西彬长矿业集团小庄矿井选煤厂）