張鵬惠 張曉鳳

集中控制系統(tǒng)在杏花選煤廠中的應(yīng)用

張鵬惠 張曉鳳

結(jié)合杏花煤礦選煤廠設(shè)備臺(tái)數(shù)多且相對(duì)集中，拖動(dòng)方式簡(jiǎn)單，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，該廠采用集中控制系統(tǒng)縮短了全廠設(shè)備的啟、停時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。本系統(tǒng)采用美國(guó)A－B公司CONTROLLOGIX作為控制核心以RSVIEW SE作為人機(jī)界面，主要對(duì)原煤、重介、浮選進(jìn)行監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)了集中管理，分散控制的控制方式。

選煤廠;集中控制系統(tǒng);控制核心

杏花煤礦選煤廠屬礦井型煤廠，年入洗原煤200萬(wàn)t，選煤工藝為重介－浮選聯(lián)合流程，配備了先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠的集中控制系統(tǒng)，通過(guò)人機(jī)界面即時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況并對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行處理，提高了生產(chǎn)的安全性。

一 集中控制系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)采用美國(guó)A－B公司CONTROLLOGIX作為控制核心，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求，系統(tǒng)硬件劃分為原煤1控制站、原煤2控制站、中心控制站、重介1控制站、重介2控制站、浮選1控制站、浮選2控制站。各控制站通過(guò)ControlNet(控制網(wǎng))與主控站的冗余處理器相連，每個(gè)控制站安裝在相應(yīng)的控制柜中，主要功能是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、執(zhí)行處理器發(fā)出的控制指令。所有的控制邏輯、數(shù)值運(yùn)算、故障診斷等的控制功能由主控站的冗余處理器來(lái)完成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

上位機(jī)操作站由3臺(tái)操作員站和1臺(tái)服務(wù)器組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)地址配置如表1所示，各站之間通過(guò)100M、以太網(wǎng)與PLC主控站的冗余處理器相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高速通訊。主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)定、啟停車控制，以及報(bào)警信息顯示、數(shù)據(jù)歷史曲線記錄、生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，工藝流程顯示生產(chǎn)報(bào)表預(yù)覽打印等功能。

表1 以太網(wǎng)IP地址分配

PLC主站運(yùn)行時(shí)，主站的1756－ENBT的IP地址為192.168.1.5，從站的1756－ENBT的IP地址自動(dòng)加1變?yōu)?92.168.1.6。連接在網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備都不能占用IP地知192.168.1.6。

二 可編程控制器供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

選煤廠控制系統(tǒng)的完整供電設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)上電啟動(dòng)、連鎖保護(hù)和緊急停機(jī)處理等問(wèn)題。一個(gè)完整供電系統(tǒng)的總電源來(lái)自三相電網(wǎng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)供電總開關(guān)進(jìn)入系統(tǒng)，可編程控制器組成的控制系統(tǒng)以220V交流電壓為基本工作電壓，電源開關(guān)選擇低壓斷路器。

為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，采用可編程控制器代替硬接線的邏輯控制電路，其具有模塊化結(jié)構(gòu)，高可靠性，控制功能齊全，通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化?，F(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路作為PLC與控制現(xiàn)場(chǎng)的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)可以是按鈕開關(guān)、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)以及其他傳感器輸出開關(guān)量或模擬量。

將MCC配電柜引出的COM線連接至現(xiàn)場(chǎng)操作箱中的停止按鈕和啟動(dòng)按鈕上。數(shù)字量輸入模塊接收啟動(dòng)按鈕上的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)PLC的內(nèi)部程序運(yùn)算來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出模塊。

三 控制范圍及主要控制環(huán)節(jié)

1.原煤系統(tǒng)包括從給煤機(jī)至301#原煤入選膠帶輸送機(jī)，受控設(shè)備15臺(tái)，其中電機(jī)17臺(tái)?？刂葡到y(tǒng)共用6臺(tái)西門子MicroMaster440變頻器，分別控制原煤車間6臺(tái)往復(fù)式給煤機(jī)。

2.重介質(zhì)浮選系統(tǒng)包括從301#入選膠帶輸送機(jī)至705#精煤可逆配倉(cāng)膠帶輸送機(jī)，受控設(shè)備41臺(tái)，其中精煤稀介泵、尾煤稀介質(zhì)泵、浮選入料泵采用變頻控制。

3.矸石、中煤系統(tǒng)包括從701#矸石上倉(cāng)膠帶輸送機(jī)至706#矸石配倉(cāng)刮板輸送機(jī)，受控設(shè)備4臺(tái)。

4.對(duì)主要的料位、液位、閘門位置、翻板位置、濃度、流量、40KW以上的電機(jī)電流、溜槽堵塞實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，設(shè)定常值、超值報(bào)警。

四 重介工藝參數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)

對(duì)于重介中密度的控制采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，該密度的控制由循環(huán)加介、自動(dòng)加水完成，使實(shí)際密度跟蹤、趨近給定值。通過(guò)不斷調(diào)整介質(zhì)密度，對(duì)比產(chǎn)品指標(biāo)數(shù)據(jù)如表2所示，來(lái)確定給定的密度值和入口壓力值。對(duì)于旋流器介質(zhì)入口壓力的控制采用傳統(tǒng)PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)旋流器入口壓力穩(wěn)定。保證各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)都在給定參數(shù)誤差范圍內(nèi)。

表2 密度變化后的產(chǎn)品指標(biāo)

選煤廠中每臺(tái)設(shè)備都有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，采用手動(dòng)控制方式時(shí)每臺(tái)設(shè)備可以單獨(dú)啟動(dòng)停止。采用自動(dòng)方式時(shí)系統(tǒng)接收到啟車命令后按照逆煤流延時(shí)啟車。反之，按照順煤流停車;同時(shí)，自動(dòng)控制時(shí)，聯(lián)鎖條件有效。這樣的控制方式不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的停機(jī)，極大地提高了設(shè)備的使用效率，典型的設(shè)備控制原理如圖3所示，停止按鈕(帶自鎖)通過(guò)其常閉點(diǎn)COM連接到配電柜中的中間繼電器常開點(diǎn)，而繼電器的線圈由PLC中的數(shù)字量輸出模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)輸出模塊有輸出信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)中間繼電器常開點(diǎn)閉合并驅(qū)動(dòng)接觸器線圈吸合。與此同時(shí)，輸入模塊還接收配電柜中其他反饋信號(hào)，如設(shè)備運(yùn)行信號(hào)、空開合閘信號(hào)，熱繼電器信號(hào)、中間繼電器吸合信號(hào)等。

圖3 設(shè)備控制原理

五 浮選工藝參數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)

浮選工程是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，需要眾多工藝參數(shù)相配合才能產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。浮選自動(dòng)化的目標(biāo)是檢測(cè)各種相關(guān)工藝參數(shù)，按照特定算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化控制，已達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度目的。該系統(tǒng)選用國(guó)內(nèi)最新研制的FX－IV型浮選工藝參數(shù)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)功能。

(1)入浮煤漿量檢測(cè)。在集料池底流泵出口至礦漿預(yù)處理器的管道上設(shè)置一臺(tái)Φ350mm電磁流量計(jì)，用來(lái)計(jì)量煤漿入料量。

(2)入浮煤漿濃度檢測(cè)。在浮選入料管道上設(shè)置一臺(tái)同位素濃度計(jì)用于檢測(cè)入浮濃度。

(3)入浮煤泥量檢測(cè)。通過(guò)入浮流量和入浮濃度，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出入浮的干煤泥量。

(4)浮選劑添加量檢測(cè)。由兩套微小流量測(cè)量裝置分別在線測(cè)量捕收劑和起泡劑的添加量

(5)補(bǔ)加水量檢測(cè)。在補(bǔ)加水管道上設(shè)置一個(gè)電動(dòng)一體閥門及1臺(tái)電磁流量計(jì)，當(dāng)入料濃度大于最佳入選浮度時(shí)需補(bǔ)加水，使其趨近最佳入選濃度。

2.系統(tǒng)配置。

系統(tǒng)有IPC工控機(jī)、模擬量輸入/輸出、開關(guān)量輸入/輸出模塊、濃度計(jì)、電磁流量計(jì)、微小流量計(jì)、加藥執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)一體閥等組成，用以檢測(cè)原礦漿流量及濃度、浮選劑量等，并將數(shù)據(jù)送入浮選工藝參數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行過(guò)程參數(shù)的閉環(huán)調(diào)節(jié)。

3.技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn).

(1)實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)按比例自動(dòng)跟蹤加藥;

(2)浮選劑測(cè)量誤差±1%;

(3)濃度計(jì)檢測(cè)誤差±5g/L;

(4)浮選劑測(cè)量范圍0～2000g(可調(diào));

(5)浮選劑添加時(shí)可進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)控制。

應(yīng)用前后重介系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)比表3

技術(shù)指標(biāo)班小樣灰分%矸石灰分%介耗Kg/T外銷批合格率%應(yīng)用前應(yīng)用后85 9.2 8.7592 75.70 77.70 3.8 3.5

六 歷史記錄查詢

單擊主畫面、原煤工藝、重介工藝、浮選工藝、密度控制畫面中的歷史曲線按鈕，進(jìn)入?yún)?shù)選擇畫面，單擊歷史曲線中的相應(yīng)按鈕則顯示相應(yīng)曲線畫面。

除此之外，還可以通過(guò)查詢電子稱累積重量日?qǐng)?bào)表來(lái)了解當(dāng)日當(dāng)月洗煤廠洗出的精煤產(chǎn)量。以做到對(duì)全廠運(yùn)行狀況心中有數(shù)。

七 結(jié)束語(yǔ)

選煤廠工藝流程的連續(xù)性使生產(chǎn)設(shè)備之間的制約性強(qiáng)，一般均為連續(xù)生產(chǎn)，不能單開某一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)有并行流程或多臺(tái)并行設(shè)備時(shí)，集中控制系統(tǒng)有對(duì)并行流程或并型設(shè)備選擇的能力來(lái)滿足不同情況下的需求，而集中控制系統(tǒng)在杏花礦選煤廠的成功應(yīng)用大大縮短了啟停機(jī)及事故處理時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使選煤廠現(xiàn)代化管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階。

Abstract:Considering the characteristics of equipment，the production modes applied，the centralized control system is used in the coal washery to increase the production capacity.The system monitors primarily the coal dense and the flotationusing CONTROLLOGIX of the United States A－B company as control center and RSVIEW SE as man－machine interface，which realized the centralized management and decentralized control goal.

Key words:coal washery;centralized control system;control center

Class No.:TD214Document Mark:A

Application of Centralized Control System in XingHua Coal Washery

Zhang PenghuiZhang Xiaofeng

TD214

A

張鵬惠，助理工程師，雞西礦業(yè)集團(tuán)公司杏花煤礦選煤廠，黑龍江·雞西。郵政編碼:158173 張曉鳳，助理工程師，新汶礦業(yè)集團(tuán)華豐煤礦，山東·泰安。研究方向:機(jī)電。郵政編碼:271413

1672－6758(2011)05－0056－2

(責(zé)任編輯:蔡雪嵐)