快开隔膜压滤机集中控制系统设计与应用

张新敬

（西山煤电（集团）有限公司东曲选煤厂， 山西 古交 030200）

引言

压滤机是选煤厂煤泥压滤系统中的核心部件，利用压力差原理将矿浆中的固液两相通过滤布实现固液分离，对煤泥回收、洗水循环以及环境保护具有重要意义。传统压滤机为板框式结构，工作效率低、滤饼含水量高、处理能力低、维护成本高。东曲选煤厂引进的KMZG450/2000-U 型快开隔膜压滤机是一种间歇性操作的加压过滤设备，能够自动完成滤板压紧、滤板松开、压榨、反吹等多个工序，实现矿浆固液分离，具有分离效果好、操作简单、安全可靠的特点[1-2]。常规快开隔膜压滤机控制系统位于现场控制柜内，可自动或者手动完成操作。快开隔膜压滤机运行过程中噪声大、环境恶劣，严重影响压滤机司机职业健康[3]。为改善压滤机司机工作环境，保护压滤机司机职业健康，基于King SCADA 组态软件设计并实现快开隔膜压滤机集中控制系统。

1 系统组成

快开隔膜压滤机集中控制系统设计框图如图1所示，快开隔膜压滤机智能控制系统与集中控制系统建立CAN 总线通信连接，将快开隔膜压滤机运行时的所有数据传送给集中控制系统[4-5]。快开隔膜压滤机集中控制系统定义并分配内存空间对接收到的通信帧进行解析并完成与本地变量的映射。利用本地变量，完成快开隔膜压滤机集中控制系统画面、动作以及显示设计过程。快开隔膜压滤机集中控制系统设计有用户登录界面，不同用户权限不同。输入正确的用户名、密码后进入主画面。在主画面可查看对应压滤机的控制状态、过程控制状态、按钮指示状态、运输转载控制状态、故障信息等，点击对应的按钮后可查询各压滤机的历史故障信息、历史参数曲线信息、日报表等。

图1 快开隔膜压滤机集中控制系统设计框图

2 系统实现

2.1 通信设计

根据压滤机煤泥水入料、煤泥水压滤以及滤饼处理三个步骤，设计快开隔膜压滤机智能控制系统与集中控制系统间CAN 总线通信协议，详细如表1 所示。每一条连接ID 可发送的字节数为8，波特率为250 kbit/s，CAN2.0A 标准帧格式。

表1 快开隔膜压滤机集中控制系统CAN 总线通信协议

CAN 总线通信连接0x181 中第5～6 字节的手动控制标志具体释义如下页表2 所示，完成滤板松开、取板、拉板、压紧、进料、压榨、吹风、复位等动作，对应bit 位值为1 时，表示该位有效；对应bit 位值为0 时，表示该位无效。过程控制标志与手动控制标志类似，详细在画面设计中表述。

表2 手动控制标志释义

CAN 总线通信连接0x281 中第1～2 字节的控制柜按钮标志具体释义如下页表3 所示，完成对压滤机远程状态的显示以及程序启动、程序暂停、手动控制、进料结束、故障复位等控制过程，对应bit 位值为1时，表示该位有效；对应bit 位值为0 时，表示该位无效。

表3 控制柜按钮标志释义

2.2 地址映射设计

快开隔膜压滤机集中控制系统接收到智能控制系统发送的CAN 总线数据后，按照既定的CAN 总线通信协议对数据帧进行解析，并将解析后的数据转存至在King SCADA 软件平台数据词典中定义的变量。如在数据词典中定义内存整型变量uFilterPressID，将CAN 总线数据帧 ID 为 0x181 的第 1～2 字节内容映射至King SCADA 软件平台本地变量uFilterPressID。对于手动控制标志、过程控制标志、控制柜按钮标志等可在King SCADA 软件平台的数据词典中定义内存离散型变量，实现bit 位地址映射过程。快开隔膜压滤机集中控制系统地址映射过程可定义的变量类型还包括内存字符串型、内存实型、内存长整型、IO 离散型、IO 字符串型等，完全满足设计的CAN 总线通信数据映射要求。

2.3 画面设计

按照快开隔膜压滤机集中控制系统设计要求，设计的画面包括用户登录、主画面、控制画面、过程控制画面、按钮指示画面、运输转载控制画面、故障报警画面、历史故障信息查询画面、历史参数曲线查询画面、日报表查询画面等。图2 所示为快开隔膜压滤机集中控制系统主画面，可监视并控制1～3 号压滤机以及1～4 号运输转载机，实现压滤机自动/手动远程集中控制功能。通过点击“总流程”按钮，可查看1～3 号压滤机运行详细流程；通过点击“1 号压滤机”“2 号压滤机”“3 号压滤机”按钮，可查看各压滤机的详细运行状态、故障信息以及历史故障信息、历史参数曲线以及日报表等。

图2 快开隔膜压滤机集中控制系统主画面

3 应用效果分析

为验证设计并实现的快开隔膜压滤集中控制系统的正确性和实用性，在西山煤电（集团）有限公司东曲选煤厂进行了为期6 个月的工业试验，试验时间为2021 年3—8 月。东曲选煤厂使用的快开隔膜压滤机的型号为KMZG450/2000-U，主要技术参数如表4 所示。

表4 KMZG450/2000-U 型快开隔膜压滤机主要技术参数

采用快开隔膜压滤机集中控制系统后，设备运行稳定、安全、高效、故障发生率小，矿浆处理能力明显增强，同时满足原煤处理要求，为该选煤厂智能化建设提供参考。压滤机操作人员可在远程操作，基于集中控制平台完成对压滤机的操作和控制，避免了压滤机运行过程中刺耳噪声的侵害；通过集控控制平台，可完成压滤机自动控制过程，缩短了进料、卸料、压滤时的无效等待时间，当矿浆入料浓度为350 g/L 时可将压滤周期缩短至25 min 以内，压榨滤饼含水率减少至18%以内，单台处理矿浆量为20～25 t/h，压榨效率提供4 倍以上，年节约人力费用、设备维修费用约115 万元，经济效益明显。

4 结论

1）以CAN 总线通信模式实现快开隔膜压滤机智能控制系统与集中控制系统之间数据传送，可以保证数据传送的实时性和准确性，据此设计了CAN2.0 A标准帧通信协议。

2）以King SCADA 组态软件平台为基础，设计了快开隔膜压滤机集中控制系统，设计了主画面、过程控制画面、运输转载控制画面等，实现了压滤机全过程的远程监测和控制。

3）运用 CAN 总线通信、King SCADA 组态软件平台对压滤机进行远程集中控制，对于改善压滤机司机工作环境、提高压滤机运行效率提供了技术思路。