快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張新敬

（西山煤電（集團(tuán)）有限公司東曲選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

壓濾機(jī)是選煤廠煤泥壓濾系統(tǒng)中的核心部件，利用壓力差原理將礦漿中的固液兩相通過濾布實(shí)現(xiàn)固液分離，對(duì)煤泥回收、洗水循環(huán)以及環(huán)境保護(hù)具有重要意義。傳統(tǒng)壓濾機(jī)為板框式結(jié)構(gòu)，工作效率低、濾餅含水量高、處理能力低、維護(hù)成本高。東曲選煤廠引進(jìn)的KMZG450/2000-U 型快開隔膜壓濾機(jī)是一種間歇性操作的加壓過濾設(shè)備，能夠自動(dòng)完成濾板壓緊、濾板松開、壓榨、反吹等多個(gè)工序，實(shí)現(xiàn)礦漿固液分離，具有分離效果好、操作簡(jiǎn)單、安全可靠的特點(diǎn)[1-2]。常規(guī)快開隔膜壓濾機(jī)控制系統(tǒng)位于現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)，可自動(dòng)或者手動(dòng)完成操作?？扉_隔膜壓濾機(jī)運(yùn)行過程中噪聲大、環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響壓濾機(jī)司機(jī)職業(yè)健康[3]。為改善壓濾機(jī)司機(jī)工作環(huán)境，保護(hù)壓濾機(jī)司機(jī)職業(yè)健康，基于King SCADA 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，快開隔膜壓濾機(jī)智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)建立CAN 總線通信連接，將快開隔膜壓濾機(jī)運(yùn)行時(shí)的所有數(shù)據(jù)傳送給集中控制系統(tǒng)[4-5]?？扉_隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)定義并分配內(nèi)存空間對(duì)接收到的通信幀進(jìn)行解析并完成與本地變量的映射。利用本地變量，完成快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)畫面、動(dòng)作以及顯示設(shè)計(jì)過程?？扉_隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有用戶登錄界面，不同用戶權(quán)限不同。輸入正確的用戶名、密碼后進(jìn)入主畫面。在主畫面可查看對(duì)應(yīng)壓濾機(jī)的控制狀態(tài)、過程控制狀態(tài)、按鈕指示狀態(tài)、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載控制狀態(tài)、故障信息等，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鈕后可查詢各壓濾機(jī)的歷史故障信息、歷史參數(shù)曲線信息、日?qǐng)?bào)表等。

圖1 快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 通信設(shè)計(jì)

根據(jù)壓濾機(jī)煤泥水入料、煤泥水壓濾以及濾餅處理三個(gè)步驟，設(shè)計(jì)快開隔膜壓濾機(jī)智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)間CAN 總線通信協(xié)議，詳細(xì)如表1 所示。每一條連接ID 可發(fā)送的字節(jié)數(shù)為8，波特率為250 kbit/s，CAN2.0A 標(biāo)準(zhǔn)幀格式。

表1 快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)CAN 總線通信協(xié)議

CAN 總線通信連接0x181 中第5～6 字節(jié)的手動(dòng)控制標(biāo)志具體釋義如下頁表2 所示，完成濾板松開、取板、拉板、壓緊、進(jìn)料、壓榨、吹風(fēng)、復(fù)位等動(dòng)作，對(duì)應(yīng)bit 位值為1 時(shí)，表示該位有效；對(duì)應(yīng)bit 位值為0 時(shí)，表示該位無效。過程控制標(biāo)志與手動(dòng)控制標(biāo)志類似，詳細(xì)在畫面設(shè)計(jì)中表述。

表2 手動(dòng)控制標(biāo)志釋義

CAN 總線通信連接0x281 中第1～2 字節(jié)的控制柜按鈕標(biāo)志具體釋義如下頁表3 所示，完成對(duì)壓濾機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)的顯示以及程序啟動(dòng)、程序暫停、手動(dòng)控制、進(jìn)料結(jié)束、故障復(fù)位等控制過程，對(duì)應(yīng)bit 位值為1時(shí)，表示該位有效；對(duì)應(yīng)bit 位值為0 時(shí)，表示該位無效。

表3 控制柜按鈕標(biāo)志釋義

2.2 地址映射設(shè)計(jì)

快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)接收到智能控制系統(tǒng)發(fā)送的CAN 總線數(shù)據(jù)后，按照既定的CAN 總線通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至在King SCADA 軟件平臺(tái)數(shù)據(jù)詞典中定義的變量。如在數(shù)據(jù)詞典中定義內(nèi)存整型變量uFilterPressID，將CAN 總線數(shù)據(jù)幀 ID 為 0x181 的第 1～2 字節(jié)內(nèi)容映射至King SCADA 軟件平臺(tái)本地變量uFilterPressID。對(duì)于手動(dòng)控制標(biāo)志、過程控制標(biāo)志、控制柜按鈕標(biāo)志等可在King SCADA 軟件平臺(tái)的數(shù)據(jù)詞典中定義內(nèi)存離散型變量，實(shí)現(xiàn)bit 位地址映射過程?？扉_隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)地址映射過程可定義的變量類型還包括內(nèi)存字符串型、內(nèi)存實(shí)型、內(nèi)存長(zhǎng)整型、IO 離散型、IO 字符串型等，完全滿足設(shè)計(jì)的CAN 總線通信數(shù)據(jù)映射要求。

2.3 畫面設(shè)計(jì)

按照快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的畫面包括用戶登錄、主畫面、控制畫面、過程控制畫面、按鈕指示畫面、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載控制畫面、故障報(bào)警畫面、歷史故障信息查詢畫面、歷史參數(shù)曲線查詢畫面、日?qǐng)?bào)表查詢畫面等。圖2 所示為快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)主畫面，可監(jiān)視并控制1～3 號(hào)壓濾機(jī)以及1～4 號(hào)運(yùn)輸轉(zhuǎn)載機(jī)，實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)自動(dòng)/手動(dòng)遠(yuǎn)程集中控制功能。通過點(diǎn)擊“總流程”按鈕，可查看1～3 號(hào)壓濾機(jī)運(yùn)行詳細(xì)流程；通過點(diǎn)擊“1 號(hào)壓濾機(jī)”“2 號(hào)壓濾機(jī)”“3 號(hào)壓濾機(jī)”按鈕，可查看各壓濾機(jī)的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息以及歷史故障信息、歷史參數(shù)曲線以及日?qǐng)?bào)表等。

圖2 快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)主畫面

3 應(yīng)用效果分析

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的快開隔膜壓濾集中控制系統(tǒng)的正確性和實(shí)用性，在西山煤電（集團(tuán)）有限公司東曲選煤廠進(jìn)行了為期6 個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為2021 年3—8 月。東曲選煤廠使用的快開隔膜壓濾機(jī)的型號(hào)為KMZG450/2000-U，主要技術(shù)參數(shù)如表4 所示。

表4 KMZG450/2000-U 型快開隔膜壓濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

采用快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、安全、高效、故障發(fā)生率小，礦漿處理能力明顯增強(qiáng)，同時(shí)滿足原煤處理要求，為該選煤廠智能化建設(shè)提供參考。壓濾機(jī)操作人員可在遠(yuǎn)程操作，基于集中控制平臺(tái)完成對(duì)壓濾機(jī)的操作和控制，避免了壓濾機(jī)運(yùn)行過程中刺耳噪聲的侵害；通過集控控制平臺(tái)，可完成壓濾機(jī)自動(dòng)控制過程，縮短了進(jìn)料、卸料、壓濾時(shí)的無效等待時(shí)間，當(dāng)?shù)V漿入料濃度為350 g/L 時(shí)可將壓濾周期縮短至25 min 以內(nèi)，壓榨濾餅含水率減少至18%以內(nèi)，單臺(tái)處理礦漿量為20～25 t/h，壓榨效率提供4 倍以上，年節(jié)約人力費(fèi)用、設(shè)備維修費(fèi)用約115 萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)論

1）以CAN 總線通信模式實(shí)現(xiàn)快開隔膜壓濾機(jī)智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳送，可以保證數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，據(jù)此設(shè)計(jì)了CAN2.0 A標(biāo)準(zhǔn)幀通信協(xié)議。

2）以King SCADA 組態(tài)軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了快開隔膜壓濾機(jī)集中控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了主畫面、過程控制畫面、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載控制畫面等，實(shí)現(xiàn)了壓濾機(jī)全過程的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

3）運(yùn)用 CAN 總線通信、King SCADA 組態(tài)軟件平臺(tái)對(duì)壓濾機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，對(duì)于改善壓濾機(jī)司機(jī)工作環(huán)境、提高壓濾機(jī)運(yùn)行效率提供了技術(shù)思路。