PLC在選煤廠電子自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展

同李文

摘要：與選煤廠經(jīng)營與發(fā)展緊密相關(guān)的除了經(jīng)濟收益和產(chǎn)煤總值，還有選煤工藝與選煤流程。就現(xiàn)階段選煤設(shè)備與生產(chǎn)情況而言，依然存在因分散性因素限制選煤廠生產(chǎn)效率的問題，不過PLC控制系統(tǒng)這種具有多功能優(yōu)勢的技術(shù)，通過監(jiān)控生產(chǎn)操作、規(guī)范生產(chǎn)流程、采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，對選煤廠生產(chǎn)效率的提升有很大的促進作用。本文筆者就PLC在選煤廠電子自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用問題展開探討。

關(guān)鍵詞：PLC;選煤廠;自動化控制系統(tǒng);應(yīng)用

PLC在微電子技術(shù)和信息通訊技術(shù)飛速發(fā)展過程中，實現(xiàn)了軟件編程、硬件配置、模擬控制以及通信網(wǎng)絡(luò)功能等多板塊技術(shù)水平的提升，進一步強化了其在自動化控制應(yīng)用上的優(yōu)質(zhì)。以PLC為基礎(chǔ)的新型分布式控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代化自動生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢，實現(xiàn)微機控制、實時監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和與PLC控制為一體就標志著整個車間進入了自動化控制模式。

1 選煤工藝及相關(guān)控制設(shè)備

選煤廠現(xiàn)在使用的是三產(chǎn)品重介旋流器，產(chǎn)量設(shè)計大約為240萬噸/年原煤入洗。機械設(shè)備眾多，主要有皮帶輸送、復(fù)式給煤機、離心機、翻轉(zhuǎn)脫介篩、介質(zhì)泵和壓濾機設(shè)備，關(guān)于自動控制設(shè)備的類型則以順序啟動型、順序停止型、事故停止型和緊急停止型功能為主，其中最為重要的就是平穩(wěn)啟動，具體指的是圍繞逆向群體特性或逐項停車特性完成設(shè)備運行操作[1]。另外緊急停止指的是相關(guān)設(shè)備于同一時間停止運行，稍有區(qū)別的是事故停止，其實在運行過程中因故障問題而一并停止前部機械設(shè)備的情況。自控控制系統(tǒng)在所有設(shè)備運行過程中都發(fā)揮著強大的控制功能，主要用于維護和緊急情況處理。

2 PLC控制方式

2.1 集中控制方式

PLC在選煤廠集中控制的方式以監(jiān)控每個生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)為主。為了更好收集整個選煤廠生產(chǎn)相關(guān)信息，通常選用上位機構(gòu)成，這種執(zhí)行模式因具有較高的靈活性，可發(fā)揮提高設(shè)備運行效率的功能。由于整個控制操作系統(tǒng)都是經(jīng)由計算機實現(xiàn)的，所以一旦發(fā)生計算機故障，很可能導(dǎo)致整個選煤廠生產(chǎn)工作暫停。因此，有必要提高升級和開發(fā)計算機軟件的重視，適當(dāng)增加升級投入并強化維護工作，以專業(yè)的技術(shù)和理論去應(yīng)對需要完善的問題。

2.2分布式控制

選煤廠控制系統(tǒng)發(fā)展的一個主要趨勢就是分布式控制，大致組成部分為上位機、下位機和集控室、配電室，具體又分為不同的控制級別，每個控制層面均在自己CPU的控制下獨立完成系統(tǒng)任務(wù)，分布式控制系統(tǒng)具有運行速度快、可靠性強的特點。集控室、配電室和主機之間僅通過通信電纜即可完成控制命令傳輸和生產(chǎn)信息反饋。基于選煤廠集控室、低壓配電室的分散性考慮，每個集控室、配電室中的變電站用屏蔽雙絞線完成串聯(lián)，最終匯集于集控室內(nèi)的CPU總線控制器形成分布式控制系統(tǒng)。PLC分布式控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，采用多臺PLC控制，而且分布式控制系統(tǒng)的被控對象通常比較多，分布在一個較大的區(qū)域內(nèi)彼此相隔較遠，被控對象之間經(jīng)常交換數(shù)據(jù)和信息。分布式控制系統(tǒng)的上位機可以采用PLC，也可以采用計算機或者HMI。上位機的主要作用是監(jiān)控被控對象的運行狀態(tài)、修改被控對象的運行參數(shù)和對現(xiàn)場進行動態(tài)模擬顯示，以防便工作人員更好地管理作業(yè)現(xiàn)場、及時掌握企業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)。采用分布式控制，各個PLC的控制要求基本上是相同的，從而提高現(xiàn)場布線、PLC軟件編程、電氣配盤、設(shè)備安裝調(diào)試和日后檢修的效率。

3 PLC自動化控制在選煤廠的應(yīng)用

3.1 圖形顯示中的應(yīng)用

PLC在選煤廠自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用形式具有動態(tài)化的特征，通過相關(guān)圖像信息的現(xiàn)實來操控選煤廠生產(chǎn)。在設(shè)備啟停、設(shè)備運行模式調(diào)整、畫面控制、參數(shù)設(shè)定等方面均可圍繞PLC實行圖形顯示。圖形顯示應(yīng)用最為明顯的階段就是選煤廠預(yù)警階段，主要是預(yù)警式聲光信號，均以動態(tài)化圖形形式呈現(xiàn)[2]。PLC自動化控制的圖形顯示功能一方面能將選煤廠生產(chǎn)信息直觀的反映出來，另一方面還能對選煤廠運行狀態(tài)進行精確的分析，以便相關(guān)工作人員更客觀、細致的了解生產(chǎn)運行情況。

3.2 通訊監(jiān)控功能的應(yīng)用

PLC系統(tǒng)常態(tài)化使用通訊功能對生產(chǎn)現(xiàn)場進行監(jiān)控，所以通過以太網(wǎng)就能實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信交流。就工作實踐情況來說，具有人機操作功能的PLC系統(tǒng)可給操作人員提供直觀的作業(yè)平臺，清晰的呈現(xiàn)煤樣檢測情況，不耽誤檢測潛在風(fēng)險并及時處理問題的最佳時機，確保選煤廠設(shè)備運行的高效性和安全性。監(jiān)控系統(tǒng)觀察到的煤樣情況與設(shè)備運行狀態(tài)，通過通訊功能及時反饋給操作管理人員，讓工作人員根據(jù)反饋信息采取對應(yīng)的措施消除潛在風(fēng)險。

3.3 抗干擾應(yīng)用

具有穩(wěn)定性、可靠性的PLC系統(tǒng)應(yīng)用于選煤廠自動生產(chǎn)中可有效避免電壓、電源等干擾因素的影響，因為PLC自動化控制本身有抗干擾設(shè)計。從選煤廠電源結(jié)構(gòu)分析可知，PLC自動化一側(cè)安裝有隔離變壓器，主要針對存在于運行環(huán)節(jié)中的工頻干擾，電源結(jié)構(gòu)上至少有兩側(cè)隔離保護來應(yīng)對單層靜電、寄生電容等問題。應(yīng)用于選煤廠自動控制系統(tǒng)的PLC特意采用了高級接地裝置，其主機結(jié)構(gòu)中有獨立的接地系統(tǒng)，可聯(lián)合選煤廠動力裝置實現(xiàn)最大化的接地保護功能。

3.4 調(diào)控耦合電壓

其一，由于傳統(tǒng)控制模式中存在參數(shù)分散、模擬信號弱等問題，所以干擾信號造成的消極影響被不斷放大，嚴重限制了模擬信號傳輸。因此有必要及時啟動自動化控制屏蔽裝置，在信號傳輸與接收過程中做好接地處理，確保直流接地。需要注意的是一旦交流接地就會引起電位差，具體表現(xiàn)為屏蔽層噪音，直接抑制了對電源的干擾作用。其二，針對開關(guān)信號的調(diào)控，最好選用關(guān)電隔離器來控制輸入信號干擾，如果繼電器節(jié)點選擇受到了輸入信號干擾，線圈就會接入吸收回路，無法發(fā)揮克服繼電器的作用[3]。其三，用合理的電纜連接來調(diào)控耦合電壓，控制系統(tǒng)中模擬信號傳輸電纜幾乎都具有屏蔽層，通過全塑控制來抑制開關(guān)信號的干擾。

3.5 流程與工序的控制

選煤廠的經(jīng)濟效益與能源效益在很大程度上受到工藝控制技術(shù)選擇的影響，由于我國近年來提倡走有效利用資源、保護環(huán)境的持續(xù)發(fā)展道路，因此選煤廠開始傾向于創(chuàng)新改革工藝控制技術(shù)，達到降低污染物排放量的目的。選煤廠電子生產(chǎn)流程中一旦有規(guī)劃不合理的情況存在，就會出現(xiàn)資源利用不充分的問題，還會排放更多污染物[4]。對于這種情況，在選煤廠電氣自動化控制系統(tǒng)中引入PLC技術(shù)，就能集中性的將各大電氣系統(tǒng)統(tǒng)一起來，相關(guān)工作人員通過PLC管理系統(tǒng)即可控制所有流程，從整體角度去合理規(guī)劃、使用資源。

3.6 網(wǎng)路管理功能的應(yīng)用

由PLC、上位機和多個分站一并建立的控制微機局域網(wǎng)，一方面能有效監(jiān)視選煤廠的每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，調(diào)取歷史運行記錄;另一方面還能幫助廠級領(lǐng)導(dǎo)人員管理整個生產(chǎn)流程。就管理功能來說，實時顯示選煤廠生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，收集、歸納并存儲全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報表等，讓領(lǐng)導(dǎo)人直觀清晰的掌握生產(chǎn)情況，以便制定合理的管理計劃。

4 結(jié)語

總而言之，PLC在選煤廠電子自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，因高效、安全的控制方法讓選煤廠經(jīng)濟利益和能源效益都得到了顯著提升。選煤廠的生產(chǎn)運行有必要全面落實PLC自動化控制應(yīng)用，優(yōu)化選煤廠運行模式，提升社會經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]劉瓊.PLC在選煤廠電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].石化技術(shù)，2020，27（02）：267+270.

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[3]蘭大江.PLC技術(shù)在選煤廠自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用探析[J].百科論壇電子雜志，2019，000（019）：459.

[4]宗志林，成凌飛.基于PLC的集中控制系統(tǒng)在趙固二礦選煤廠的應(yīng)用[J].輕松學(xué)電腦，2019，000（004）：1-3.