P L C技术在选煤厂生产过程自动化中的应用浅议

上海大屯煤电公司姚桥选煤厂 刘成敏

P L C技术在选煤厂生产过程自动化中的应用浅议

上海大屯煤电公司姚桥选煤厂 刘成敏

随着科技的发展，在选煤厂生产过程自动化控制中，PLC技术得到很好的应用。PLC控制系统的使用实现全厂实时监控，提升选煤厂的监控系统可靠性。本文首先对PLC技术进行简单介绍，之后针对其应用以及设计进行详细说明。

PLC技术；选煤厂；应用

前言

选煤厂的生产系统对矿井采出的原煤进行筛选，对原煤进行分级送入相应的储煤仓，之后进行装车出售。这一生产过程工序复杂，设备保护以及电器闭锁复杂，随着市场不断拓展，对于控制系统的要求更加严格，所以PLC技术的优势在选煤厂生产过程自动化中得到很好的体现。

1 PLC技术介绍

1.1 PLC的一般定义

在PLC的生产过程中，为了使其标准化，国际电工委员会颁布了相关的标准草案，对其进行准确的定义，“可编程控制器”也就是一种数字运算的操作系统。它设计的意义在于工业上的应用，所采用的存储器可执行编程操作，同时能够对用户发布指令，通过数字或者对输入输出进行模拟，对不同的机械以及生产过程进行控制。可编程的控制器和其他相关设备，进行连接时候都遵循便于工业控制的原则，在设计上要把易于功能扩充作为设计原则。

总之，可编程控制器就是一台计算机，是一台为了工业生产而设计的计算机。它具有多个输入、输出接口，驱动能力比普通计算机强。但是这一控制器并不是针对某一行业而特别设计的，在应用过程中要根据实际情况对配置进行选择，之后根据相关的控制要求完成软件的编制。

1.2 PLC的基本特点

目前可编程序控制器在控制方面的应用广泛，传统所使用的是微型计算机以及集散控制系统已经逐渐被淘汰，可编程序控制器的应用数量显著上升，这都取决于PLC的自身优势。

对于可编程序控制器来说，其特点体现在五个方面，第一，编程方法简单，在PLC中通常都配备着对于初学者来说容易接受的梯形图语言，梯形图语言所使用的相关表达方式通常接近于继电器电路原理图，对于PLC来说，只需要简单的20条指令就能对继电器进行控制。第二，配件齐全，使用便捷，PLC通常都有配套的硬件装置，用户可以根据自己的需求进行选择，使用时不需要自己进行硬件的设计以及制作，在接线安装时候，只需要通过端子来连接线路即可完成。第三，PLC具有良好的通用性能，具有很强的适应性，PLC的设计具有模块化的特征，能灵活地进行硬件的配置，用户可进行不同的组合，在确定好相关配置之后，只需要简单的对程序进行修改就可以应用于生产。第四，PLC的可靠性好，具有很强的抗干扰能力，在PLC技术中，用软件替代了继电器中的缺陷部分，同时还考虑到抗干扰技术的应用。第五，系统投入使用前准备工作简单，PLC技术中软件的应用使得其在设计、安装、调试中的工作量减少。

2 PLC控制在选煤厂自动控制系统中应用

2.1 选煤厂生产集中控制系统

对选煤厂的自动控制系统进行分析，通常来说包括动筛车间、原煤储存系统、主洗车间、压滤车间、装车系统等几部分。PLC集中控制以及上位监控工业计算机共同组成选煤厂的集中控制系统。通过工业控制总线，把控制主站、控制分站及各现场I/O分站连接成一个现场的控制网络。借助以太网控制主站、控制分站与上位监控工业计算机共同构成监控网络。

在选煤厂中应用PLC集中控制系统，使得生产设备的集中控制变成现实，同时还能够对参数进行自动化的调节。选煤厂的生产过程和关键参数通过上位监控系统进行显示，通产使用的显示方法有图形、数字、报表等，上位监控系统还充当人机接口的角色，对全厂进行相关的控制操作。PLC系统采集的生产数据直接由上位计算机进行读取，之后作出相应的加工处理，通过计算机技术对其进行描述，之后对每一系统的设备运行具体情况进行动态显示，实现对各项信号指标的实时显示，例如液位、煤仓煤位等。

2.2 控制网络分布

利用PLC作为集中控制的核心，能够对PLC超强的控制功能以及调节功能进行合理利用，同时在应用过程中，结合远程控制技术、现场仪表、工业电视等共同构建起一套完整的全方位网络监控系统。

在动筛车间的配电室中设置PLC控制总站，在原煤储存仓下的转载点配电室中进行I/O分站的设置，在每一个原煤储存仓上的配电室中也都有I/O分站的设置。除此之外，在洗块煤仓上配电室和产品仓上配电室中也都设置有I/O分站。借助PLC现场总线对控制主站与I/O分站进行控制，这就在现场形成了控制局域网，从而使得动筛系统的自动化控制成为现实。在原煤汽车装车点的控制室中配备有触摸屏，能够对原煤汽车装车系统进行实时监控。在装车站的再点配电室、洗块煤仓下配电室以及产品仓下配电室分别设置I/O分站，借助PLC现场总线完成连接，建立起有效的现场控制网络系统。在块煤汽车装车点的控制室安装触摸屏，对装车系统进行实时监控，把转载点的PLC控制分站与装车控制室的主机进行连接，实现对装车系统的现场总线控制。

在压滤车间的配电室中进行PLC控制分站的设置，每台压滤机都配有单独的自动化控制柜。利用PLC现场总线把压滤车间的控制分站与每台压滤机的控制柜进行连接，达到对现场进行控制的目的。在压滤设备控制室中，设置相应的控制台并配备触摸屏，让压滤车间满足自动化集中控制的要求。

对于主厂房来说，控制系统与设备成套安装，在主调度室中安装上位机。通过PLC现场总线对各个主站以及分站进行连接，组成完整的控制网络，连锁控制得到实现。在主控室中，设置有对动筛选以及主厂房系统的上位监控计算机，能够对系统进行集中控制。对于装车系统以及压滤车间，能够实现对主要设备的集中控制。

通过TCP/IP以太网和调度室中的上位机对每个车间的PLC控制站进行连接，构成全厂的生产监控网络。将其与信息管理网络进行连接，作为信息网络的子网之一，能够实现信息资源共享。在主集控室中，利用TCP/IP以太网连接矿井调度室。

2.3 控制方式

在PLC控制系统中，监控室计算机的集中操作和分站操作接口分别进行独立操作，操作人员需要对所使用的运行系统以及控制形式做出选择，保证计算机的单台启动顺利实现。对于PLC控制系统来说，总控制功能通过每一个分项功能的实现而实现。

第一，启动预告功能。在系统正式启动之前，设备需要进行相应的启动预告，通常采用的方式有笛、铃和语音，通过这种方式发出设备的启动预告，提醒现场的工作人员注意工作安全。第二，设备禁止启动功能。在系统发出启动预告之后，如果监控系统接收到由现场发出的禁止启动信号，那么设备不能启动，如果没有该信号发出，按照逆煤流顺序完成给设备启车。第三，启动/暂停功能。在设备启动过程中，如果存在设备故障或者禁止启动的情况，那么系统会立刻暂停启动，对来煤设备进行闭锁，以此延时，在延时的过程中，启动完成的设备不停，如果排除故障耗时较短，则继续完成设备启动工作。第四，事故处理功能。在设备运行过程中，如果出现设备故障，从故障设备到煤源侧设备要马上停止运行，后续设备在煤运完之后停止运行。如果故障较为简单，现场的工作人员就可以完成故障维修，那么停止运行的设备自动恢复运行，其他设备正常运行即可。第五，诊断功能。对于PLC系统来说，自身都配有综合诊断功能，能够对很多故障进行正确识别，并自动对故障原因进行报告，例如线路断线、模块配置错误等故障。第六、网络功能。远程I/O体系是PLC与I/O之间最常使用的结构，这种远程系统能够在配电室和配电点进行I/O设置，有效减少电缆的使用，从而实现降低干扰的目的，对系统的布线方式进行优化。第七，通讯功能。PLC系统具有强大的通讯功能，能够实现直接通讯、高速对等通讯等功能，系统的通讯结构非常简单，同时又具有很好的使用性能，让计算机和控制器之间的联系变得更加紧密，数据能够进行实时传输。第八，集控功能。在PLC控制系统中，工作方式分为集中、就地、试验三种形式。其中，集中和就地能够完成系统运行中的在线切换，试验方式通常用作软件的调试。第九，图形显示器功能。利用不同的颜色来表示设备流程图中设备的运行状态，同时还能对煤位、水位等进行显示，并表示其变化趋势。

3 生产过程控制及保护的自动化设计

参照工艺及自动化设计规范，选煤厂生产过程中的设备启停分为两种方式，自动控制和手动控制，为了后期易于设备维护，还加入检修工作环节。当系统处于正常的运行状态中，设备保持自动工作，操作员对工作设备进行选择，选择工作通路，下达启动指令，这时全厂进入自动生产状态。如果生产过程中只使用部分工艺路线，那么需要进行手动开车，每条分工艺路线通过这种方式进行单独的生产工序。在生产过程中，自动和手动两种方式能够进行自由切换。

3.1 生产系统自动化的设计

根据相关设计规范，选煤厂的设备必须按照一定的顺序进行开启，常用的开启方向是逆煤流和逆研石流，同样停车通常按照顺煤流和顺研石流方向完成，启动与停止都是闭锁作业，如果操作顺序不当则无法完成启停作业。在进行自动作业时，通过延时的方法来错因为设备带动电机而产生的开尖峰电流，以此来减小电网受到的冲击。在停车时，也预留足够的延时，保证设备上没有物料剩余，为下一次作业做好准备工作。

3.2 单机自动化的设计

在设计规范中，有些设备需要具有自动调节功能，例如生产水泵、淘汰机等，为了降低运行风险，这一类设备都配备有独立控制器，能够完成闭环控制，之后再参与到系统自动化生产中。在联络方式的选择上，要能够实现信号的实时传递，所以一般采用1/0联络方式，现场所使用的仪表讯号都使用0-24V直流模拟量完成信号传输。

3.3 检修方式的实现

检修方式是一种异常的工作状态。为了让设备调试更加简便，在检修状态中，设备的闭锁处于解除状态，通常设备旁边都设置有启停按钮，为设备的切换以及检修提供便利。在这种情况下，先利用备用设备维持生产运行，把需要进行检修的设备替换下来，完成检修工作之后再恢复使用。如果检修工作没有按照规定流程进行，那么闭锁将发挥作用，操作不能进行。

3.4 保护的分类

为了让生产安全进行，在选煤厂进行了不同等级的报警装置，同时配备有保护设施。对于胶带机的轻跑偏等情况，系统会发出报警信号，对于胶带机的重跑偏等情况，在发出报警信号的同时还会进行紧急停车，防止安全事故的发生。

4 结束语

综上，PLC技术在目前工业生产领域中得到很好的应用。随着社会的发展，煤炭的使用数量与日俱增，而选煤厂的工艺生产过程非常复杂，所以在其生产自动化中PLC技术的使用效果非常良好，PLC技术的优势得到充分发挥，实现了选煤厂各传动装置的集中控制，对故障进行报警以及自动处理。

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