集中控制系統(tǒng)在曉南礦選煤廠的應用

◎王克新 張樹軍

（作者單位：遼寧鐵法能源有限責任公司曉南礦）

一、集中控制系統(tǒng)

1.集中控制系統(tǒng)組成。

（1）控制網絡結構采用光纖環(huán)形工業(yè)以太網。

在全廠構建一個100M 的光纖環(huán)形工業(yè)控制以太網信息平臺，進行快速采集全廠控制信息和實時控制現(xiàn)場設備。環(huán)形工業(yè)控制以太網具有網絡冗余功能，通信速度快捷、安全、準確，當通信介質或者某個站點出現(xiàn)故障時，能自動切換數(shù)據(jù)傳送方向，切換時間小于100 毫秒，不影響監(jiān)控。該以太網信息平臺具有較強的擴展性，能將選煤廠內其他系統(tǒng)集成到控制系統(tǒng)中，也可以為其它系統(tǒng)提供一個數(shù)據(jù)交換的平臺。網絡傳輸介質采用光纜，具有抗電磁干擾能力。

（2）可編程控制器采用多獨立分站運行模式。

根據(jù)選煤廠對集控系統(tǒng)功能的要求，本系統(tǒng)采用西門子S7-300 系列PLC 來完成集控功能，將各獨立系統(tǒng)控制功能分配到獨立控制器，所有控制器和遠程IO 分站通過以太網接口接入到環(huán)形以太網中，大大降低了集控系統(tǒng)對單一控制器的的依賴性。

（3）PLC 軟件編程。

采用西門子Setep7 V5.5 進行設計，采用模塊化程序結構，在不同的模塊中分別實現(xiàn)不同的任務，使得程序修改維護方便，調試簡單。各個設備的保護信號可以選擇投入或暫不啟用，通過上位機監(jiān)控軟件向PLC 下配置命令來實現(xiàn)。PLC 程序中，有預流程功能，即當選擇一種工藝流程后，PLC 自動判斷當前工藝流程中的設備是否具備開車條件（遠控、無報警、設備完好），都具備開車條件后才能發(fā)出流程啟動。完善的啟動功能：系統(tǒng)可以按流程啟動，也可以手動單獨啟動每一個設備，還可以流程啟動和手動啟動相結合，使得調度人員操作更加方便、靈活；同樣還有設備的流程停車和手動停車功能。手動啟動一個設備時，調度人員可以選擇該設備是閉鎖啟動還是非閉鎖啟動，使設備調試運行（單獨啟動）更加方便。

（4）上位機軟件編程。

集控系統(tǒng)以西門子的WINCC 組態(tài)軟件為平臺設計控制軟件，能夠形成操作員操作過程和設備運行狀態(tài)日志功能；在指定的菜單中點擊設備能夠看到該設備各種信息，包括實時狀態(tài)、運行信息、統(tǒng)計信息；顯示畫面立體化。

2.生產過程控制系統(tǒng)。

（1）控制方式。

系統(tǒng)分為集中自動、集中手動、就地三種控制方式。集中自動方式由集控室發(fā)出流程啟、停車命令，現(xiàn)場相關設備按預定流程進行順序的啟停；集中手動是在集控室對單臺設備分別進行有或無閉鎖單獨開停控制，設備間的閉鎖關系與選擇的路徑有關；就地控制是在設備操作箱上進行無閉鎖啟停，一般在設備檢修試車時使用。

（2）設備故障分析。

當設備停車時，系統(tǒng)能自動判斷停車原因。主要停車原因如下：電機保護故障停車、皮帶保護故障停車、現(xiàn)場停車、閉鎖停車、掉電停車、集控停車、自動停車、流程停車、系統(tǒng)急停等，其中，電機保護故障能具體到故障原因，皮帶保護故障具體到故障的位置。

（3）流程故障分析。

在正常生產期間，因某一設備的停車而造成整個流程中斷時，控制計算機預警，并判斷出影響流程的設備，以便調度員及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

（4）運行時間統(tǒng)計。

對每個設備的本次以及當天運行時間進行統(tǒng)計，為生產分析提供時間依據(jù)。

（5）設備運行記錄。

實時記錄設備的開停狀況，能查詢1年內的設備的開停情況，并自動累計運行時間，開停次數(shù)等。記錄內容包括：設備名稱、開車時間、開車方式、停車時間、停車原因、運行時間等。

（6）設備故障記錄。

能查詢設備的故障情況，并分析出各種故障的次數(shù)與累計時間。

二、軟件設計

1.編程軟件。

采用OMRON CX-ONE 軟件對設備編程實現(xiàn)對生產的監(jiān)視和監(jiān)控。一般的設備設有7 個點，對設備進行信號采集：急停、啟動信號、停止信號、接觸器信號、電源信號、返回信號、電鈴。（跳汰機自帶PLC控制系統(tǒng)，只接有啟動信號及返回信號）2.組態(tài)的實現(xiàn)。

通過MCGS 組態(tài)軟件對系統(tǒng)進行組態(tài)畫面，按照煤線的方面繪制組態(tài)畫面，這樣可以很直接地觀看出系統(tǒng)的工藝流程，此即系統(tǒng)的主畫面。通過組態(tài)MCGS 畫面還可以查看歷史報表及報警信息，方便更好的了解設備運行情況和維修系統(tǒng)。

三、PLC 在選煤廠的應用效果

1.可靠性高，抗干擾能力強。

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。從PLC 的機外電路來說，使用PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。

2.PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。

PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。

四、結語

通過自動化集中控制系統(tǒng)，不但可在集控室實現(xiàn)對子控制系統(tǒng)的監(jiān)視，還可使用軟件對系統(tǒng)進行監(jiān)控、調試和編程。降低了設備維護和維修量，減輕了員工的負擔。

通過對選煤系統(tǒng)的不斷改造使選煤工藝和系統(tǒng)控制進一步優(yōu)化，提高了選煤質量，加強了生產安全，為該廠的高效發(fā)展奠定了基礎。