選煤機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：選煤生產(chǎn)過程是連續(xù)不間斷的作業(yè)過程，各種類型的機(jī)電設(shè)備在選煤生產(chǎn)中處于長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其工況狀態(tài)的即時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)告、定期維護(hù)的效果好壞關(guān)系到設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控系統(tǒng)能耗是搞好節(jié)能管理的基礎(chǔ)，文章闡述了基于選煤機(jī)電設(shè)備工況檢測(cè)、定期維護(hù)與節(jié)能管理三個(gè)方面的智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：選煤機(jī)電；設(shè)備工況檢測(cè)；定期維護(hù)；節(jié)能管理

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）24-0018-02

選煤工藝流程包含多道復(fù)雜的工序，含有多臺(tái)連續(xù)作業(yè)的設(shè)備，如跳汰機(jī)、浮選機(jī)、旋流器等，各臺(tái)設(shè)備之間也存在一定的聯(lián)鎖，對(duì)于一條連續(xù)生產(chǎn)線來講，流程作業(yè)中任何一個(gè)單元出現(xiàn)問題都將導(dǎo)致全線停產(chǎn)，生產(chǎn)無法繼續(xù)開展。因此，在選煤廠整個(gè)生產(chǎn)過程中，需要一套完整的系統(tǒng)對(duì)整個(gè)選煤廠機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。出于這些因素考慮，多數(shù)企業(yè)會(huì)采取相關(guān)的人工管理辦法或引進(jìn)相關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)來完善這些工作，為了確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，安裝一套實(shí)用性強(qiáng)、管理效能高、兼具智能化和自動(dòng)化的機(jī)電設(shè)備工況檢測(cè)、定期維護(hù)與節(jié)能管理系統(tǒng)，是選煤企業(yè)提高管理水平，增加作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本的最佳方法。

1智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和基礎(chǔ)

本文擬設(shè)計(jì)一種智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)選煤機(jī)電設(shè)備進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)、定期維護(hù)和節(jié)能管理。其設(shè)計(jì)思路是利用PLC將各類監(jiān)控設(shè)備采集設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，處理后將數(shù)傳至用戶監(jiān)控系統(tǒng)，用戶通過組態(tài)界面監(jiān)控和管理機(jī)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化管理。

1.1工況檢測(cè)系統(tǒng)

機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中，運(yùn)行狀態(tài)是否正常，多數(shù)可以通過運(yùn)行時(shí)的一些具體參數(shù)反映出來，如電流、電壓、功率因素、電量消耗、溫度、聲音、震動(dòng)大小等等，通過記錄和分析這些數(shù)據(jù)，可對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)有較好的了解，再結(jié)合其運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行次數(shù)和故障信息等，就能夠?qū)C(jī)電設(shè)備是否需要停機(jī)維護(hù)檢修有一個(gè)準(zhǔn)確的判斷。本系統(tǒng)即是通過這些終端的儀表和檢測(cè)裝置，或增加一些溫度、壓力、震動(dòng)檢測(cè)儀表，并通過通訊協(xié)議讀取這些數(shù)據(jù)，傳至上位組態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.2設(shè)備定期維護(hù)提示系統(tǒng)

通過添加計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器在設(shè)備開啟后進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，記錄其總運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行次數(shù)，單次運(yùn)行時(shí)間作為進(jìn)行定期維護(hù)的參考，將這些數(shù)據(jù)也通訊至用戶界面，用戶可根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)維護(hù)操作，或?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如清零、修正等。

1.3節(jié)能管理系統(tǒng)

節(jié)能管理系統(tǒng)是對(duì)各臺(tái)設(shè)備的耗電量、總耗電量、噸煤耗電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，由各單位電能表數(shù)據(jù)集中顯示和分析來實(shí)現(xiàn)，對(duì)某環(huán)節(jié)出現(xiàn)的超常消耗及時(shí)報(bào)告。

2所需設(shè)備和應(yīng)用設(shè)計(jì)

2.1主要設(shè)備

本文以電機(jī)工況監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)為例進(jìn)行講述，完成該系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)硬件主要包含電機(jī)綜合保護(hù)智能監(jiān)控器、PLC、以太網(wǎng)模塊、工控機(jī)等，還可根據(jù)用戶的具體要求和設(shè)備的特點(diǎn)增加，如電力檢測(cè)儀、紅外測(cè)溫儀、熱電偶、液位計(jì)、巡檢表、數(shù)顯表、光柱數(shù)顯表等。

2.2通訊方式

電機(jī)綜合保護(hù)監(jiān)控器可采用Modbus通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，而PLC通過以太網(wǎng)模塊使用TCP/IP與上位機(jī)進(jìn)行通訊，而前文所述電力監(jiān)測(cè)儀、巡檢表等也可采用類似方式進(jìn)行通訊。以監(jiān)控器作為從站，通過PLC與上位機(jī)通訊進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)Modbus通訊協(xié)議因其發(fā)展為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可相互通信，便于集中控制。

2.3控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控過程，首先要為各個(gè)監(jiān)控器和檢測(cè)儀表設(shè)置從站地址，可在1～247范圍為其分配地址。Mobus分為RTU協(xié)議和ASCII協(xié)議，這里采用ModBusRTU協(xié)議，便于與其他設(shè)備進(jìn)行兼容。初次安裝時(shí)，將監(jiān)控器ID按實(shí)際安裝位置進(jìn)行編號(hào)，確定其處于正常的工作位置，隊(duì)通信格式進(jìn)行設(shè)定，即對(duì)D8120寄存器進(jìn)行寫操作，修改后確保通斷PLC電源一次。

然后進(jìn)行既定程序設(shè)計(jì)，程序地址碼為通訊傳送第一個(gè)字節(jié)，說明從機(jī)接收從主機(jī)發(fā)來的信息，同理，總機(jī)所檢測(cè)數(shù)據(jù)可從各自地址碼向主機(jī)進(jìn)行回送。通訊傳送的第二個(gè)字節(jié)為功能碼，對(duì)相關(guān)執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行控制程序，西門子有專門的ModbusRTU指令庫，使用西門子Mldbus主站協(xié)議庫，包括MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG指令，前者主要用于初始化主站通信，后者用于啟動(dòng)從站的請(qǐng)求并處理應(yīng)答，每一臺(tái)電機(jī)監(jiān)控器需要調(diào)用一條MBUS_CTRL指令，對(duì)應(yīng)所監(jiān)控電機(jī)設(shè)置的地址、寄存器地質(zhì)以及根據(jù)電機(jī)監(jiān)控器的Modbus命令詳解為寄存器中的數(shù)據(jù)分配PLC中的V存儲(chǔ)區(qū)。例如，需要讀取監(jiān)控器所監(jiān)控的數(shù)據(jù)，可按以下程序格式進(jìn)行編程：[設(shè)備地址][命令號(hào)][通道號(hào)][監(jiān)控器編號(hào)][讀取個(gè)數(shù)高8位][低8位][CRC低8位][CRC高8位]，其中CRC校驗(yàn)字節(jié)以子程序形式調(diào)用。而當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，也可根據(jù)用戶需求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看或?qū)υO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。寫入的程序可按以下格式：[設(shè)備地址][命令號(hào)][返回的字節(jié)個(gè)數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]……[數(shù)據(jù)n][CRC低8位][CRC高

8位]。

PLC的V存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)通過OPC通訊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至上位組態(tài)，使監(jiān)控器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC傳輸和處理于上位組態(tài)進(jìn)行處理和顯示，這些工控機(jī)能夠以形象的畫面顯示電機(jī)電流、電壓、溫度、功率因素、有功電度、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行次數(shù)和故障信息等等。這些信息包含了對(duì)工況監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，方便操作者的監(jiān)控和故障查詢，同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間有一個(gè)完整的掌握，便于安排計(jì)劃?rùn)z修和定時(shí)潤(rùn)滑、維護(hù)工作，尤其是一些易損件、耐磨件的更換周期可根據(jù)運(yùn)行記錄和運(yùn)行時(shí)間確定最佳使用期限和最佳更換周期，大大提高設(shè)備的作業(yè)率和人員的合理安排。同理，對(duì)于節(jié)能管理改善，可通過有功電度監(jiān)控設(shè)備對(duì)實(shí)際消耗的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，再由電能消耗統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)界面來顯示某臺(tái)設(shè)備的電能數(shù)據(jù)，用戶可增加相應(yīng)的功能，如對(duì)一定時(shí)期內(nèi)電能消耗總和或一定產(chǎn)量電能消耗的計(jì)算等，把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC進(jìn)行處理后經(jīng)管理系統(tǒng)界面顯示出來，可以快速掌握電能消耗的變化情況，掌握機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和電耗成本，便于制定合理的節(jié)能方案。

3結(jié)語

本文簡(jiǎn)要介紹了選煤機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，有了這套設(shè)備后，能夠杜絕很多因監(jiān)控不到位、準(zhǔn)確性不足、人員工作疏忽等問題造成的設(shè)備停車、損壞和高能耗問題，對(duì)合理規(guī)劃設(shè)備的維護(hù)檢修、潤(rùn)滑等事宜有指導(dǎo)作用，能夠保障選煤機(jī)電的正常、穩(wěn)定、持續(xù)、低能耗運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：張彥龍（1984—），內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，供職于中國(guó)神華神東煤炭集團(tuán)洗選中心，研究方向：機(jī)電管理。