淺析集中控制系統(tǒng)

淺析選煤廠集中控制系統(tǒng)郜海根cnaghg@163.com目錄1.系統(tǒng)介紹。2.集中（控制）系統(tǒng)。3.調度通訊系統(tǒng)。4.工業(yè)電視系統(tǒng)。5.信息管理系統(tǒng)。6.集控系統(tǒng)應考慮的幾個問題。1.系統(tǒng)介紹

1.1.按系統(tǒng)分類1.2.按層次分類1.3.集控系統(tǒng)的特點和優(yōu)點操作集中、可靠。設備控制、生產信息集中在一個屏幕上。設備開停采用PLC控制，信息反饋由軟件自動生成。控制直觀、靈活、智能。所有設備可在一個屏幕（組態(tài)）畫面中直觀顯示，全廠生產中過程情況由一系列（餅、柱、線）圖表顯示。流程閉鎖、解鎖方便。工藝密度調節(jié)實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。安全?？刂圃砩贤＼噧?yōu)先、就地優(yōu)先、故障停車。生產紀錄可查，可追溯性強。社會效益、經濟效益顯著。*減人提效。上下監(jiān)督。*--當被控制產品與其相適應時1.4.集控系統(tǒng)的定義集控系統(tǒng)。采用必要軟、硬件將現(xiàn)場生產中的設備和其相關聯(lián)的方面，通過監(jiān)、測、控、聲、光等方法，實現(xiàn)安全生產、自動過程控制或按工藝需要進行運行的系統(tǒng)。1.6.集控系統(tǒng)的發(fā)展1.6.1.集控系統(tǒng)的發(fā)展

單純的開關量控制---模擬量控制---組態(tài)軟件的應用---工業(yè)電視、通訊、信息管理系統(tǒng)系統(tǒng)獨立應用、各系統(tǒng)的融合。1.6.2.公司選煤廠集控系統(tǒng)的發(fā)展

1994*新莊礦原煤準備車間集控系統(tǒng)，15**臺設備的集中控制。---目前每個選煤廠均有集控系統(tǒng)。*為94年左右**大約數(shù)。2.集中（控制）系統(tǒng)的組成梯形圖和現(xiàn)場控制部分現(xiàn)場測、監(jiān)反饋元件PLC組態(tài)軟件2.1.1.集中（控制）系統(tǒng)定義利用計算機技術和可編程控制器，對被控設備進行智能控制和管理的系統(tǒng)。將原來分散控制和管理的設備有此套系統(tǒng)來集中控制和管理。2.1.2集中（控制）系統(tǒng)框圖2.2.1.PLC----集中控制中的核心硬件PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable,是世界上公認的第一臺PLC.從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、通訊模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

PLC優(yōu)點：可靠性、易操作性、靈活性、功能模塊的齊全、多樣化

2.2.2.PLC中的CPUCPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。

CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等。2.2.3.PLC中的I/O模塊PLC與電氣回路的接口。I/O分為：DI，DO，AI，AO和特殊模塊等模塊。常用的I/O分類如下：

按電壓水平分，220VAC、110VAC、24VDC

按隔離方式分，繼電器隔離、晶體管隔離按信號類型分，（4-20mA,0-20mA）、（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。2.2.4.PLC中的其他模塊電源模塊通訊模塊機架和背板2.2.5.選煤廠的PLC主要品牌有美國、德國、日本等不下十幾家公司的產品。在選煤廠控制系統(tǒng)中應用較多的有：莫迪康（MODICON）公司的984系列PLC，MODICON公司的Quantum系列PLC；GE公司90系列PLC；德國西門子公司（SIEMENS）的S5、S7系列系列PLC，2.2.6.PLC的工作原理PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。2.2.7.當代PLC的發(fā)展PLC和DCS的設計結構越來越接近.基本構架是操作站通過以太網接主站，主站通過現(xiàn)場總線接從站。冗余技術也不斷發(fā)展，雙冗余、三冗余、七冗余。運行方式上靈活分為冷備、熱備和同步熱備。應用尖端的電子技術，個人計算機的飛速發(fā)展，PC機變得穩(wěn)定而可靠。軟PLC，又稱為軟邏輯。在PC機上安裝如Linux、WinCE等操作系統(tǒng)，而在操作系統(tǒng)中運行邏輯執(zhí)行程序，作為PLC系統(tǒng)的主站。2.3.PLC常用程序設計語言簡介

梯形圖（LadderDiagram）程序設計語言布爾助記符（BooleanMnemonic）程序設計語言功能表圖（SepuentialFunctionChart）程序設計語言功能模塊圖（FunctionBlock）程序設計語言結構化語句（StructuredText）描述程序設計語言2.3.1.梯形圖程序設計語言的特點（１）與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；（２）與原有繼電器邏輯控制技術相一致，對電氣技術人員來說，易于撐握和學習；（３）梯形圖中的能流（PowerFLow）不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器；（４）與布爾助記符程序設計語言有一一對應關系，便于相互的轉換和程序的檢查。2.3.2.單臺設備起停梯形圖2.3.3.單臺設備正反轉起停梯形圖2.4.現(xiàn)場監(jiān)、測反饋元件作用：將現(xiàn)場設備“狀態(tài)”通過相應元器件采集后反饋到PLC中。特點：1、現(xiàn)場采集的全面，各種信息反饋的相應全面。2、元器件的可靠和適應程度，決定了向上“匯報”可靠程度。開關量反饋（0和1）。開、關、位置、跑偏、故障等。模擬量反饋。開啟度、溫度、料位、密度、流量等等。2.4.1.現(xiàn)場采集元件舉例2.4.2.皮帶機上的各種采集元件種類：跑偏、失速、堵塞、縱向撕裂、斷帶、煙霧、溫度、打滑保護≠維護速度傳感器皮帶縱向撕裂保護傳感器2.4.3.皮帶機上的各種采集元件（續(xù)）（紅外線）皮帶斷帶保護器跑偏開關拉繩開關（紅外線）溫度傳感器2.5.集中控制的人機對話平臺—組態(tài)軟件2.5.1.組態(tài)軟件的主要作用設備監(jiān)視和控制。通過顯示器顯示現(xiàn)場設備集中、就地、開、停、倉位、流量等信息狀態(tài)，對可控設備實施開關和調節(jié)。設備的閉鎖、解鎖等控制。根據(jù)工藝特點實現(xiàn)流程啟停，連鎖參與運行。環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制。重介密度控制、加壓過濾機、快開壓濾機、濃縮機等均實現(xiàn)了自動調節(jié)。調度信息的集中管理。顯示、存儲、統(tǒng)計、分析、打印生產信息如：設備狀態(tài)；倉、池、桶液位；處理量；以圖形和報表顯示、打??；2.5.2.組態(tài)軟件種類Intellution公司的iFIXGE公司的CimplicityWonderware公司的InTouchSiemens公司的WinCC

我國的--組態(tài)王3.調度通訊系統(tǒng)以指揮、組織、管理安全生產為職能，利用相關的語音通話設備，實現(xiàn)崗位相互之間信息溝通和傳遞的系統(tǒng)。指揮、組織職能。語音預告、故障報警、電話指揮等。管理職能。語音錄音，電話會議等。主要產品。擴播、電話、對講機、小靈通、普通電話等。3.1.系統(tǒng)具體功能的實現(xiàn)方法。崗位間信息傳遞。--普通電話或抗噪電話。啟車時語音預告。--具有擴播功能電話。故障時語音報警。--擴播電話或廣播網。點對點廣播呼叫。--擴音功能電話。移動的點點溝通。--小靈通或對講機。范圍內短信溝通。--小靈通。3.2.語音、擴播、小靈通系統(tǒng)框圖4.工業(yè)電視系統(tǒng)工業(yè)電視的作用。工業(yè)電視的組成。工業(yè)電視的發(fā)展。與控制系統(tǒng)結合。4.1.工業(yè)電視的作用及時發(fā)現(xiàn)各監(jiān)控點的安全生產和工藝實施情況，為安全生產和集約生產提供硬件保障。為經營、管理提供監(jiān)督依據(jù)。延伸管理人員的監(jiān)督能力，如：夜視功能、門禁功能、遠程監(jiān)督管理等。4.2.1.工業(yè)電視的組成現(xiàn)場信號采集---攝像機圖像控制與管理---鏡頭、紅外照明、照明、云臺、門禁等圖像實時反饋---變、解碼器，CRT，DLP，LED，DPD等軟件處理---查詢、瀏覽、控制軟件4.2.2.工業(yè)電視的組成4.3.工業(yè)電視的發(fā)展早期----20世紀50-70年代工業(yè)電視實現(xiàn)方式，點對點，平行阻抗電纜或同軸電纜。中期---70-80年代末，點對點機械切換和云臺控制。近期—90-2千年，點點間電子切換，分點錄像，畫面分割，遠程控制等目前---存數(shù)字技術和半數(shù)字技術。存數(shù)字價格高，脫離了模擬技術。模擬--數(shù)字，傳輸方便，價格相對低。5.信息管理系統(tǒng)定義—是企業(yè)依靠智能化軟件，實現(xiàn)企業(yè)正常生產、管理的軟件集合。是現(xiàn)代管理理念和方法以及標準化管理手段的體現(xiàn)，是提高企業(yè)管理水平的必然之路。要求—按照選煤工藝和專業(yè)的自身特點，以系統(tǒng)論的觀點整體規(guī)劃，把不同類型的信息集成起來。目的--最終達到充分利用信息，實現(xiàn)科學生產、評估生產、指導生產的目的。5.1.信息管理系統(tǒng)的功能如實統(tǒng)計、分析工藝、設備運行情況。為決策者或管理者提供科學數(shù)據(jù)。處理繁瑣的生產管理統(tǒng)計信息。為安全生產提供可追溯或可預警的數(shù)據(jù)、聲音或圖像信息。減員提效，提高企業(yè)管理水平，為效益挖潛提供了可能和基礎。5.2.信息系統(tǒng)的組成生產運行—主要對生產過程、階段進行生產管理，包括生產調度管理、設備運行管理、生產信息統(tǒng)計查詢、設備管理等內容。技術評估—實現(xiàn)生產工藝指標考核，分析生產、評估等作用。由產率分析、能耗評定、計劃執(zhí)行聯(lián)動、理論實際評估等組成。質量管理—實現(xiàn)對生產過程半成品、成品、批次、班組等情況進行統(tǒng)計管理。5.3.信息系統(tǒng)的成敗因素信息系統(tǒng)的使用結果關鍵在于領導的決心，程序編碼的設計只是系統(tǒng)建設的初級階段，大量的精力主要投入在細致的調試修改過程中。系統(tǒng)的調試過程是艱巨、繁瑣的，需要研究人員和使用人員密切配合。所以系統(tǒng)成敗是領導決心和嚴格要求的結果。6.集控系統(tǒng)應考慮的幾個問題總線的問題。元件通訊協(xié)議不一致帶來的信息采集困難，有些甚至沒有通訊功能。協(xié)議本身的缺點。簡單介紹rs232、rs485、mb+、tcp/ip。獨立自動控制設備的集控信息采集問題加壓過濾機和快開壓濾機與集控的聯(lián)系。加壓過濾機采用opc封包方式解決?？扉_采用取開關量方式解決。集控系統(tǒng)應考慮的幾個問題（續(xù)）就地、集控優(yōu)先的選擇問題。就地優(yōu)點，現(xiàn)場控制優(yōu)先，及時處理現(xiàn)場問題。缺點，不利于調度人員集中管理，如停送電，現(xiàn)場試車等。PLC控制點隔離問題。優(yōu)點。保證PLC的安全。缺點，由于多一個連接點，故障的可能多了。集控系統(tǒng)應考慮的幾個問題（續(xù)）抗干擾的問題。由于選煤工藝向重介工藝發(fā)展，變頻使用數(shù)量越來越多，控制線路應選擇帶屏蔽和獨立屏蔽的接地系統(tǒng)。模擬量和特殊模塊的問題?？紤]和設計時模擬量和特殊模塊應留有充分的余地。信息系統(tǒng)使用和管理問題。（略