淺談自動化系統(tǒng)在祁南煤礦選煤廠的應(yīng)用

1、淺談自動化系統(tǒng)在祁南煤礦選煤廠的應(yīng)用         摘要：安徽淮北礦業(yè)集團祁南煤礦選煤廠通過自動化控制改造，實現(xiàn)了對生產(chǎn)系統(tǒng)的有效集中控制，配煤系統(tǒng)的精確配料，確保了精煤質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率。同時強化了調(diào)度指揮系統(tǒng)，利用集控起停機，減少了電力消耗，延長了實際開機時間，有效提高了處理量和入洗能力。系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定可靠，收到較好的效果，為全廠優(yōu)質(zhì)高效的管理和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：自動控制 生產(chǎn)系統(tǒng) 系統(tǒng)運行 提高效益。祁南煤礦選煤廠隸屬淮北礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，位于祁南煤礦工業(yè)廣場內(nèi)。祁南煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)建有斜輪

2、排矸車間，主要是對 13mm以上原煤塊進行重介斜輪排矸，大塊精煤破碎后和-13mm末煤一起作為動力煤由帶式輸送機運至裝車倉。近年來，隨著祁南煤礦技術(shù)改造的進行，礦井生產(chǎn)能力由每年180萬噸/年，提高到240萬噸/年，而且隨著井下采場的延伸，原煤灰分逐年增高，現(xiàn)有的選煤廠各個系統(tǒng)。如塊煤斜輪排矸對煤質(zhì)適應(yīng)性差， 13mm篩分效率低，分選效果差，不能有效降低商品煤灰分，而且煤泥水處理煤泥回收能力低；原有集控系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)需要，必須進行技術(shù)改造。根據(jù)淮北礦業(yè)集團對祁南煤礦選煤廠技術(shù)改造的設(shè)想，重點通過對生產(chǎn)集控系統(tǒng)的改造，形成網(wǎng)絡(luò)化管理，進一步增加入洗能力，提高現(xiàn)代化水平，生產(chǎn)市場需要的動力電煤和

3、煉焦配煤產(chǎn)品。祁南煤礦選煤廠從2008年開始陸續(xù)對集控系統(tǒng)、壓濾車間、濃縮池等進行自動化改造，增設(shè)了生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)，工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，計算機信息管理系統(tǒng)，調(diào)度通訊系統(tǒng)等全廠形成了網(wǎng)絡(luò)化管理。經(jīng)過近兩年來的運行，效果顯著。1 全廠系統(tǒng)控制的組成1.1 全廠集中控制系統(tǒng)選煤廠集中控制系統(tǒng)由PLC集中控制系統(tǒng)和計算機調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)組成。PLC集中控制系統(tǒng)實現(xiàn)選煤廠的全廠設(shè)備的集中控制和自動化參數(shù)的調(diào)節(jié)過程。PLC系統(tǒng)采用GE Fanuc PLC，PLC主站采用GE最新產(chǎn)品PAC7i，CPU選用IC698CPE010。分站選用GE90-30分站。主分站之間通過以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)相連接。與原有的Fieldc

4、ontrol分站采用Genius總線連接。計算機調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)則以各種圖形、數(shù)字、報表實時顯示選煤廠的生產(chǎn)過程及重要的工藝參數(shù)過程。并作為人機接口實現(xiàn)對全廠的控制過程的操作。計算機調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)和PLC之間通過TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通信，交換機采用MOXA工業(yè)型以太網(wǎng)交換機。1.2 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)及大屏幕投影系統(tǒng)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，通過控制室的大屏幕投以直觀的可視圖像實現(xiàn)對全廠的工況的實時監(jiān)視，并且其圖像信號通過視頻服務(wù)器接入礦務(wù)局域網(wǎng)從而實現(xiàn)信息共享。使相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在辦公室即可觀察現(xiàn)場的實際工況。電視視頻信號通過光纖傳輸?shù)姆桨?。控制室采?5”彩色監(jiān)視器實現(xiàn)對現(xiàn)場電視信號監(jiān)視。1.3 計算機信息管理

5、系統(tǒng)計算機信息管理系統(tǒng)完成全廠綜合信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過和自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)可以實時觀察選煤廠的生產(chǎn)過程信息，如每天的產(chǎn)量、當(dāng)前煤質(zhì)灰分、設(shè)備運轉(zhuǎn)情況等。并可隨時了解安全、生產(chǎn)、物質(zhì)運銷、效益等各種信息，實現(xiàn)全廠區(qū)統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理。并且可實現(xiàn)遠程辦公，即使出差在外通過互聯(lián)網(wǎng)也可以了解工程信息。1.4 調(diào)度通訊系統(tǒng)新上數(shù)字程控調(diào)度交換機（120門）1套取代原有通訊系統(tǒng)。調(diào)度電話通訊系統(tǒng)采用蘇州山友通信公司的CR-95D 1024型數(shù)字交換機。調(diào)度通訊系統(tǒng)CPU及供電系統(tǒng)均采用雙套熱備份工作，在系統(tǒng)自動倒換時不會影響。2 各系統(tǒng)的主要功能我們在該選煤廠的控制系統(tǒng)中，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制網(wǎng)、監(jiān)控網(wǎng)

6、、信息管理網(wǎng)。控制網(wǎng)采用了遠程RIO網(wǎng)。控制網(wǎng)完成對全礦設(shè)備運行狀態(tài)、工藝參數(shù)等的數(shù)據(jù)采集以及設(shè)備控制和相關(guān)的調(diào)節(jié)過程。監(jiān)控網(wǎng)采用以太網(wǎng)和PLC控制主機相連接，完成生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)控管理功能。         與重介系統(tǒng)之間的接口：全廠集中控制系統(tǒng)與重介系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)相連接，在中央控制室實現(xiàn)重介密度參數(shù)的監(jiān)控。對于原來的重介密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)納入到新的控制系統(tǒng)中，通過監(jiān)控計算機實現(xiàn)關(guān)于密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的監(jiān)控操作。2.1 PLC控制系統(tǒng)在程序設(shè)計上，主控CPU能自動診斷所選系統(tǒng)的運行條件、各設(shè)備的輸入狀態(tài)及保護接點是否滿足起車

7、條件，若出現(xiàn)異常情況PLC向上位機給出相應(yīng)的報警信息。按工藝流程特點，控制系統(tǒng)分為原煤系統(tǒng)、跳汰系統(tǒng)、三產(chǎn)品重介旋流器系統(tǒng)、濃縮壓濾系統(tǒng)、產(chǎn)品運輸系統(tǒng)及產(chǎn)品煤裝車系統(tǒng)等。系統(tǒng)在正常情況下均由控制操作員實現(xiàn)按程序自動停起車，所有集控設(shè)備均設(shè)有集控/就地/零位三種控制方式，“集中”用于正常生產(chǎn)，“就地”用于單機調(diào)試，“零位”用于設(shè)備檢修和故障處理。濃縮和壓濾設(shè)就地控制系統(tǒng)。2.2 視頻功能工業(yè)電視系統(tǒng)主要有視頻服務(wù)器，攝像機（18個攝像頭）、云臺、解碼器、視頻分配器、監(jiān)視器等組成，用于監(jiān)視各設(shè)備的運行情況。來自現(xiàn)場的視頻信號經(jīng)視頻分配器分成兩路，一路送至視頻頻矩陣控制器，一路送至視頻服務(wù)器，視頻服

8、務(wù)器的輸出信號一路通過視頻同軸電纜送至監(jiān)視器，一路通過廠礦信息管理網(wǎng)傳至礦調(diào)度中心，廠礦領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)職能辦公室，實現(xiàn)圖像資源共享。集控室和各辦公室可同時任選觀看各監(jiān)視點的現(xiàn)場生產(chǎn)情況。集控室設(shè)置一套120大屏幕投影系統(tǒng)，通過視頻主機的設(shè)置，能夠自由靈活的在上位系統(tǒng)畫面和工業(yè)電視監(jiān)視畫面之間切換。在大屏幕左右兩側(cè)，各設(shè)置三塊尺寸為34寸液晶顯示屏，每塊顯示屏均可以切換同時顯示四路信號畫面。2.3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能通過調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)完成全廠工藝設(shè)備的監(jiān)控，實時顯示工藝設(shè)備的工作狀態(tài)以及所采集的工藝過程參數(shù)（如貯存?zhèn)}的料位和主要液位，入選原煤的煤量、灰分等）。通過以上信息，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)備的開、停關(guān)及時調(diào)

9、整生產(chǎn)過程；同時，通過工藝參數(shù)的采集處理，為逐步建立以工藝參數(shù)檢測和人工實踐知識為基礎(chǔ)的智能監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造條件。2.4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集處理對采集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行處理分析、科學(xué)地指揮調(diào)度生產(chǎn)，使選煤廠做到節(jié)能、降耗。并逐步建立起人工智能監(jiān)控系統(tǒng)。2.5 工藝流程圖形顯示功能系統(tǒng)采用立體動畫圖形對工藝設(shè)備進行描述，當(dāng)設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)時，代表該設(shè)備的圖形是靜態(tài)的，當(dāng)設(shè)備處于運行狀態(tài)時，系統(tǒng)會以動畫的形式模擬設(shè)備運行；所有的流程線均采用不同顏色的線條進行描述等。系統(tǒng)采用不同顏色來表示設(shè)備的各種運行狀態(tài)。紅色表示設(shè)備處于帶電狀態(tài)；綠色表示設(shè)備正在運行；黃色表示設(shè)備處于故障狀態(tài)，所有的流程線均采用不同顏色

10、的線條進行描述：煤流用黑色、煤泥水用灰色、循環(huán)水用藍色等。系統(tǒng)集中顯示全廠工藝流程系統(tǒng)圖，也可以分系統(tǒng)顯示各獨立的工藝流程。也可以采用循環(huán)分頁顯示、定格及調(diào)出顯示等方式。不論在任何顯示方式下，一旦設(shè)備發(fā)生故障，計算機自動調(diào)處故障設(shè)備發(fā)生故障的類型、時間等。2.6 數(shù)據(jù)顯示功能數(shù)據(jù)顯示功能主要以各種方式顯示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的各種參數(shù)：如煤量、灰分、壓力、倉位、水位等。煤量顯示按流程顯示原煤煤量、精煤煤量和其它產(chǎn)品煤的煤量，以圖表方式顯示瞬時值及累加值?；曳诛@示以餡餅圖、棒狀圖、圖表方式顯示精煤灰分；倉位以直方圖動態(tài)顯示原煤倉、中煤倉、精煤倉倉位的連續(xù)變化，以煤倉的固有幾何尺寸自動換算出為煤倉儲

11、煤量，并在直方圖上實時顯示，倉位設(shè)高低位超限報警；                      水位以直方圖動態(tài)顯示合格介質(zhì)桶、稀介質(zhì)桶等液位的連續(xù)變化，以水池（桶）的固有幾何尺寸自動換算出水池出水量，并直方圖上顯示：水位設(shè)高低位超限報警；         電流/電壓以傳統(tǒng)的電壓/電流表的方式或數(shù)字直觀顯示設(shè)備的電壓/電

12、流，并對重要設(shè)備的電流形成歷史趨勢曲線。2.7 歷史趨勢功能根據(jù)采集到的各參數(shù)性質(zhì)，按類別形成多幅歷史趨勢曲線圖，如煤量、灰分歷史趨勢圖等，一些重要參數(shù)可記錄在硬盤，隨時可調(diào)盤顯示，從而科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)。2.8 聲光報警系統(tǒng)聲光報警系統(tǒng)是由多媒體工業(yè)計算機完成的。全廠控制系統(tǒng)的各種預(yù)告方式、設(shè)備故障、以及各種計算結(jié)果、參數(shù)超限等狀態(tài)均可由聲音播放系統(tǒng)完成，且可方便的更改及增減。所有的報警記錄和報警狀態(tài)在報警狀態(tài)表中都有詳細的記錄。2.9 報表打印功能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)采集到的過程工藝參數(shù)，根據(jù)要求定時打印班、日、月生產(chǎn)報表或事故報警狀態(tài)表，并且也可由人工隨時打印。2.10 控制系統(tǒng)操作功能通過

13、人機接口計算機、鍵盤或鼠標(biāo)設(shè)備對控制系統(tǒng)實施操作，下發(fā)工作指令，選擇合適的工藝流程走向，設(shè)定工藝調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定值和手動值。3 系統(tǒng)運行效果3.1 集中控制系統(tǒng)運行效果集中控制系統(tǒng)的投入運行，使選煤廠生產(chǎn)過程的起停機時間大大縮短，減少了電力消耗，增加了生產(chǎn)時間，提高了處理量；工作人員在集控室通過模擬屏、即可隨時掌握全廠的所有設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)并及時與生產(chǎn)班隊聯(lián)系處理，生產(chǎn)效率大幅度提高。3.2 配煤自動化控制系統(tǒng)運行效果及效益選煤廠自動化控制系統(tǒng)實施以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，精煤硫分達到了規(guī)定要求。硫分合格率達到100%，產(chǎn)生了巨大的社會效益。調(diào)高了精煤質(zhì)量，滿足了用戶要求，提高了產(chǎn)品的競爭力

14、；精煤硫分穩(wěn)定，可避免用戶對超硫煤價或索賠等質(zhì)量糾紛，杜絕了不合格品的發(fā)生，經(jīng)濟效益顯著；精煤硫分在1.0%以下，為減少使用地區(qū)的環(huán)境污染提高居民的生活質(zhì)量起到了良好的作用。3.3 生產(chǎn)和信息管理系統(tǒng)運行效果選煤廠設(shè)生產(chǎn)電話及廣播系統(tǒng)一套，在各值班室設(shè)有普通電話分機，生產(chǎn)管理快捷，實現(xiàn)了有效調(diào)度和指揮。建立健全了信息管理網(wǎng)絡(luò)，并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，使全廠生產(chǎn)、安全、經(jīng)營等各種事務(wù)管理實現(xiàn)了計算機化，非常便于生產(chǎn)經(jīng)營管理人員以科學(xué)的手段組織合理的生產(chǎn)，并為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了科學(xué)依據(jù)。該系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)原煤的質(zhì)量變化及用戶需求，優(yōu)化產(chǎn)品方案，制定合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝流程，最大限度的提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。還可使生產(chǎn)統(tǒng)計，運銷管理和技術(shù)管理中的各種報表及曲線由計算機自動完成，自動打印，從而減輕了勞動強度。健全的選煤廠信息管理系統(tǒng)局域網(wǎng)與礦信息網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，實現(xiàn)了全礦信息資源共享。4 結(jié)束語淮北礦業(yè)集團祁南煤礦選煤廠通過自動化系統(tǒng)控制改造后，關(guān)鍵生產(chǎn)過程均實現(xiàn)了自動化控制，這些控制系統(tǒng)是相互獨立的，每個控制系統(tǒng)都能單獨完成他的控制目標(biāo)，同時他們之間又是相互聯(lián)系的，小系統(tǒng)的控制及單機控制也可以通過集中控制系統(tǒng)達到集中控制，與集中控制之間進行數(shù)據(jù)交換。這些控制系統(tǒng)的使用，不僅使選煤廠的自動化水平明顯提高，同時由于多種控制方式共存，使選煤廠的生產(chǎn)過程更具靈活性，精煤產(chǎn)品的質(zhì)量顯