煤礦洗煤廠自動控制系統(tǒng)

煤礦洗煤廠自動控制系統(tǒng)|

●系統(tǒng)概述

    煤炭洗選是利用煤和矸石的物理、化學性質的差異，通過物理和表面化學方法將原煤中的可燃物和非可燃物（灰分）進行分離，使洗遷產(chǎn)品中的灰分、硫分、水份盡可能降低，以滿足煤炭燃燒對大氣地面環(huán)境的污染控制要求，并加工成質量均與、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術。高產(chǎn)、優(yōu)質、安全、節(jié)能、省力、減少崗位人員，最終達到降低成本，提高勞動生產(chǎn)率以獲取最大利潤是今后煤炭企業(yè)在競爭中生存的基礎，煤礦要發(fā)展、要生存，必須走安全、高產(chǎn)、高效、實現(xiàn)選煤自動化之路，通過自動化建設實現(xiàn)減員增效、降低成本，提高勞動生產(chǎn)率，而選煤自動化控制系統(tǒng)是煤礦自動化的一個重要組成部分。隨著計算機控制技術及以微處理器為核心的可編程序控制器的普通應用，結合選煤系統(tǒng)的特點，在確保先進性與可靠性的基礎上，采用PLC控制器龐大的軟硬件資源，對運輸皮帶、給煤機、破碎機及振動篩等原煤系統(tǒng)配備傳感器、保護裝置、擴音、視頻等設備組成選煤自動控制系統(tǒng)。該自動控制系統(tǒng)可有效地保證生產(chǎn)設備的正常運行，減少安全隱患，降低工人勞動強度，加快啟、停車進程，縮短設備的空運轉時間，從而降低電能消耗及設備磨損，為選煤廠安全、高效生產(chǎn)奠定堅實的基礎。
●選煤工藝
1.選煤廠的設計生產(chǎn)規(guī)模一般為1000萬~20000萬噸，與礦井原煤生產(chǎn)能力相適應；
2.煤炭洗選可分為跳汰選煤、重介質選煤和浮選煤三種主要方式；

●主要工藝組成部分：
（1）原煤準備：包括原煤的接受、儲存、破碎和篩分。
（2）原煤的分選：主要分選工藝包括跳汰——浮選聯(lián)合流程；重介——浮現(xiàn)聯(lián)合流程；跳汰——重介——浮選聯(lián)合流程；塊煤重介——末煤重介旋流器分選流程；此外還有單跳汰和單重介流程。
（3）粉煤脫水：包括塊煤和末煤的脫水，浮選精煤托說，煤泥脫水。
（4）煤粉干燥：利用熱能對煤進行干燥，一般在比較嚴寒的地區(qū)采用。
（5）煤泥水處理。
（6）粉煤裝車。
    按工藝要求劃分為與之相對應的：原煤儲存、動篩車間、主洗車間、濃縮壓濾車間、裝車系統(tǒng)等部分。


●系統(tǒng)組成
    煤礦洗煤廠自動控制系統(tǒng)是由五部分組成：地面監(jiān)控設備、傳輸信道、洗選監(jiān)控設備、及可選擴音通訊、視頻監(jiān)控設備。系統(tǒng)組成框圖如下：


1.地面監(jiān)控設備：
    上位監(jiān)控管理系統(tǒng)由計算機監(jiān)控管理站、集控調(diào)度控制臺、工業(yè)控制計算機、大屏幕工業(yè)控制顯示器等組成。監(jiān)控計算機安裝Windows操作系統(tǒng)和洗煤廠自動控制系統(tǒng)組態(tài)軟件，系統(tǒng)完成原煤準備、洗選、煤泥水處理設備的監(jiān)控和對裝車站設備的監(jiān)測裝車站可設備計算機完成對裝車系統(tǒng)設備監(jiān)控.組態(tài)軟件：選用主流組態(tài)軟件（西門子Wincc),工作于Window2000/XP平臺，完成所需的圖形監(jiān)控、動態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能。
    通過OPCFTP等接口，將監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)上傳輸?shù)狡渌�部門，以共享監(jiān)測數(shù)據(jù)。
2.傳輸信道：
    地面調(diào)度中心站監(jiān)控主機洗煤廠現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸信道基于千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺，利用單模普通光纜，通訊計算機與環(huán)網(wǎng)平臺間傳輸介質采用光纜或阻燃信號電纜（帶雙絞功能）進行傳輸。PLC監(jiān)控柜之間的通訊采用礦用阻燃信號電纜或Profibus專用電纜傳輸，支持Profibus-DP總線協(xié)議；接入PLC監(jiān)控柜的模擬量及開關量信號采用傳感器信號電纜或礦用阻燃信號電纜；控制設備起停等信號采用KVV或MKVV系列控制電纜；

3.洗選監(jiān)控設備
（1）PLC控制柜
    整個控制系統(tǒng)設計與原煤準備、主廠房水洗、煤水處理等分系統(tǒng)，在每個分系統(tǒng)的PLC分站點設置PLC控制柜；柜內(nèi)安裝電源裝置、PLC分站I/O模塊及隔離繼電器。設有后備交流電源凈化裝置，當系統(tǒng)電網(wǎng)掉電后，柜內(nèi)設備保持正常工作，以保證系統(tǒng)工作可靠性和控制的連續(xù)性；接線端子均使用德國菲尼克斯端子。柜體尺寸為800×2000×600、前后單開門。
    為避免來自現(xiàn)場的干擾電壓竄入PLC系統(tǒng)損壞PLC的開關量模塊，PLC的所有開關量I/O與現(xiàn)場信號采用進行中間繼電器隔離，隔離繼電器有吸合指示、強制閉合功能，觸點容量不低于AC220V 10A。模擬量信號也采用隔離器進行隔離。

（2）就地控制箱（按鈕箱）
    現(xiàn)場控制箱的主要作用是提供靈活的控制功能，控制箱上有工作方式轉換開關，當轉換開關在“集控”位置時，該設備由集控系統(tǒng)控制，現(xiàn)場可以停車，但不可以開車；當轉換開關在“停止”位置時，就地和集控均無法實現(xiàn)對該設備的控制。此外，通過轉換工作方式，系統(tǒng)還能自動產(chǎn)生禁起信號，使系統(tǒng)的安全性得到了保證。就地控制箱的保護等級不低于IP54。

（3）傳感器
    現(xiàn)場傳感器的配置待獲得選煤廠工藝設計資料后進行，配置的傳感器主要用于檢測供電狀況、關鍵設備電流、過程參數(shù)（諸如壓力、溫度、倉位、液壓、密度、負壓、流量、灰份、開度、轉速等）生產(chǎn)計量（如入洗量、外運量、產(chǎn)品分類計量、用電量等）、皮帶保護（如堵煤、打滑、縱撕、拉繩、跑偏、煙霧等）。




●系統(tǒng)特點

     產(chǎn)品均為工業(yè)級設計，并通過濕熱、振動、沖擊、碰撞試驗，安全性和可靠性具有權威機構認證。工業(yè)化組態(tài)軟件，可由用戶隨時在線設計、編輯、修改系統(tǒng)界面；有遠程服務軟件，可通過網(wǎng)絡遠程服務，及時為用戶升級、修改、編輯系統(tǒng)軟件；幫助用戶充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的管理作用，創(chuàng)造經(jīng)濟、安全效益。
    系統(tǒng)中具有集控、就地、檢修三種工作方式，可根據(jù)現(xiàn)場需求進行選擇系統(tǒng)自動控制功能齊全，是實現(xiàn)整個選煤廠生產(chǎn)設備的聯(lián)鎖啟停控制（電氣設備啟、停車預告，按流程自動聯(lián)鎖啟、停車控制，故障停車、緊急停車，斷電啟車，流程選擇，故障診斷等），狀態(tài)監(jiān)視（包括：皮帶監(jiān)測保護、煤倉煤位檢測、液位檢測、灰分檢測、流量檢測、壓力檢測、電源狀態(tài)、電機電流及溫度監(jiān)測保護等），信號監(jiān)控，動態(tài)流程顯示，數(shù)據(jù)顯示、記錄、處理等功能。系統(tǒng)可以方便地選擇作業(yè)流程，根據(jù)工藝要求，選擇相應范圍內(nèi)的設備投入生產(chǎn)。系統(tǒng)具有先進的綜合診斷功能，能快速準確識別模塊配置錯誤、線路斷線等故障。可減少看護人員，并可充實設備維護檢修隊伍，提高維護質量，減少事故發(fā)生，變發(fā)生事故后的被動檢修為主動地定期檢修，提高設備的使用率，實現(xiàn)減人增效。有效地保護選煤機電設備，延長使用壽命，減少事故停機時間，提高排水能力。
有效地提高突發(fā)事故的應急處理能力，防止故障的擴大。

●系統(tǒng)功能
  1.啟動預告功能：系統(tǒng)起動前，設備起車預告，通過鈴、語音等設備向現(xiàn)場發(fā)起動預告信號，以提醒現(xiàn)場工作人員注意安全。
    2.起動/暫停功能：在集中控制方式下，按工藝流程逆煤流方向實現(xiàn)自動演示起動皮帶，延時時間可以方便設定。在起車過程中，若有一臺設備故障或禁起，系統(tǒng)立即暫停起車過程，閉鎖上游皮帶來煤設備，延時一定時間，在延時時間內(nèi)，已起動的設備不停，若故障能短時排除，可以繼續(xù)起車，否則，瞬時停止已起動的設備，當故障消除后，系統(tǒng)將能自動改成逆煤方向起車，以避免發(fā)生堆煤生產(chǎn)事故。
    3.事故處理、暫停/解除功能：在設備運行過程中，當某臺設備發(fā)生故障時，故障設備至煤源測各設備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設備在煤流運空后延時停車。若故障能盡快處理，現(xiàn)場人員可解除故障，這時停車過程自動停止，未停完的設備不再繼續(xù)停車。系統(tǒng)向各設備重新發(fā)起動預告信號，預告結束后，自動起車至煤源，使系統(tǒng)恢復正常運行，以減少設備的頻繁起停，降低設備的損壞率。
    4.分布式控制系統(tǒng)功能
    分布式控制系統(tǒng)有三種控制操作方式，即集中控制操作方式、現(xiàn)場手動操作方式和檢修方式。集中操作方式包括集中-手動和集中-自動兩種方式，是本系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單機手動操作方式主要用于設備調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障情況，檢修工作方式則確保維護人員的人身安全。
    （1）集中操作方式
    集中操作方式又可分為集中-手動和集中-自動。
    集中-手動方式：即通過計算機觸摸屏或鼠標器，結合工控機大屏幕彩顯，實現(xiàn)對單條設備的監(jiān)控和干預。在此種方式下，設備之間的聯(lián)鎖關系可以方便地設定或取消。該方式主要用于設備的試運行和檢修，也可以作為正常生產(chǎn)時的操作方式。
   （2）現(xiàn)場單機手動操作方式是通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕，實現(xiàn)單臺設備的手動控制，該操作方式主要供單機調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時使用。在此工作方式下，設備的操作獨立于系統(tǒng)，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障情況下，不影響正常生產(chǎn)。
    （3）檢修方式
    設置檢修工作方式是為了確保維護人員的人身安全
    5.停止功能
    （1）正常停車功能：在作業(yè)完成后，停止該作業(yè)流程。停止順序為順煤流方向分組延時停止各設備，停車時間可以方便設定。停車流程可選擇
    （2）故障停車功能：當現(xiàn)場的故障檢測裝置動作以后，故障設備以及上游皮帶立即停止運行，其下游設備經(jīng)延時，待煤流排清后一次停止運行。
    （3）緊急停車功能：出現(xiàn)緊急情況，按下工控機上的緊急停止按鈕，所有設備立即停止運行。
    6.保護及故障報警功能
    （1）當設備發(fā)生起車故障時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。起車過程暫停，顯示器上發(fā)出相應的文字報警信號，語音系統(tǒng)也發(fā)出相應的語音報警信號。
    （2）當系統(tǒng)發(fā)生故障停車或傳感器檢測點報警（例：堵塞、跑偏、倉滿、倉空等）時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。系統(tǒng)自動根據(jù)報警的設備和部位作出相應的停機處理，避免故障的發(fā)生和擴大。顯示屏上同時發(fā)出相應的文字報警信號，語音終端也發(fā)出相應的報警信號。
    （3）系統(tǒng)能自動顯示、記錄或打印故障性質、故障地點及發(fā)生故障的時間。
    7.語音廣播功能
    系統(tǒng)具有全自動的語音預告和報警功能，集控室可以實現(xiàn)對現(xiàn)場的語音廣播和現(xiàn)場單點語音通信功能。
    8.工業(yè)電視系統(tǒng)功能
    （1）圖像監(jiān)視功能、
    系統(tǒng)具有圖像監(jiān)視功能，通過工控機可實現(xiàn)對重要生產(chǎn)崗位的工況進行實時監(jiān)視，并可通過工控機控制攝像機動作，選擇監(jiān)控畫面當重要崗位發(fā)生故障時，工控機上的視頻監(jiān)視畫面自動切換到故障畫面，并可自動實現(xiàn)錄像。
    （2）圖像觀察功能
    可以自動或手動方式對攝像機進行左右360°、上下90°旋轉，實現(xiàn)對監(jiān)控地點的全方位控制�？梢酝ㄟ^遙控鏡頭實現(xiàn)取景大小、遠近、前后的變化
    （3）圖像切換觀察功能
    可以對多路圖像任意切換至多個不同輸出：切換方式可分為自動或手動方式，在自動方式下，切換的時間間隔可任意設定。
    9.系統(tǒng)生成及實時修改功能：能對系統(tǒng)所測控設備的名稱、安裝地點、測點性質、圖形畫面、數(shù)據(jù)報表等參數(shù)進行定義及實時修改。
    10.顯示功能：以表格、曲線、直放圖、模擬圖、聲光報警形式顯示系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)、報警狀態(tài).
    11.打印功能：系統(tǒng)自動生成實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、各種報表：按操作指令打印各種報表、圖形、曲線
    12.歷史數(shù)據(jù)儲存功能：以最大值、平均值和最小值形成歷史曲線，所有數(shù)據(jù)可儲存一年。
    13.自診斷功能：系統(tǒng)具備接入遠程終端盒圖形工作站的能力，可以直接接入礦局域網(wǎng)，具備向上一級網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)的能力。
    14.軟件接口：系統(tǒng)具有標準OPC軟件接口，可以與其它礦用系統(tǒng)實現(xiàn)無縫鏈接，從而實現(xiàn)全礦井的管控一體化。

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