选煤厂集中控制系统优化改造浅析

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摘要：针对山西某选煤厂集中控制系统通信速率低、各系统通信协议不同等问题，采用工业以太网改造集中控制系统，改善了选煤厂控制系统效率并简化操作流程。对选煤厂重介系统过载保护以及应急控制等功能进行优化、对集中控制系统优化改造后，选煤厂生产效率以及安全保障能力得到有效提升。

关键词：选煤厂;集中控制;工业以太网;重介系统;PLC

引言

选煤厂主要用以对矿井生产的原煤进行加工、处理以及洗选，可去除原煤中的矸石、灰分等成分，改善原煤的品质[1-3]。随着选煤设备及工艺的不断更新，选煤厂已基本实现机械化控制，对集中控制系统提出了更高的要求[4-6]。因此，根据选煤厂的实际生产情况对集中控制系统进行优化改造，在满足选煤厂煤炭洗选需要的同时，提高集中控制系统故障定位能力、通信效率以及控制系统的灵活性，为选煤厂高效生产创造良好条件。

1选煤厂洗选及集中控制系统概况

山西某选煤厂设计洗选能力为280万t，洗选流程为：块煤（粒径25~200mm）用重介浅槽分选，末煤（粒径1.5~25mm）用重介旋流器分选，粗煤泥（粒径0.2~1.5mm）用粗煤泥离心机脱水，细煤泥（粒径0.2mm以下）用加压过滤机脱水回收。选煤厂各个系统控制均采用SLC500系列单片机进行控制，基本实现了各个环节自动化生产。选煤厂集中控制系统可实现洗选系统设备的启停、联锁控制。选煤厂采用浮选通知系统，可提升选煤厂精煤产量，提升产品品质。万吨仓控制系统可提升选煤厂原煤存储、运输能力，并依据煤仓内实际情况控制给煤机、带式输送机工作状态，实现煤仓储煤量调节。随着选煤厂洗选设备以及工艺改造更新，传统的集中控制系统在数据传输速率、传输效率等方面已无法满足当前煤炭洗选设备的需求，需要对集中控制系统进行升级改造，以便提升控制系统与现场设备间的通信能力、故障定位能力，达到控制系统灵活性目的，提高煤炭洗选效果。

2集中控制系统优化改造

2.1优化改造方案

导致选煤厂集中控制系统通信能力不足的主要原因是系统通信协议多样，且现场分控制系统有其各自对应的上位机，不仅增加了现场控制难度，而且容易导致误操作。由于现场控制的工控机均不同程度地存在使用时间长、反应速度慢、可靠性差以及抗干扰能力不强等问题，因此，提出下述两种优化方案。2.1.1优化改造方案一通过DH+网络对选煤厂集中控制系统通信系统进行统一管理，并根据现场控制需要将通信网络结构划分为上位机系统（信息层）、控制层以及PLC设备层等，具体现场改造后的集中控制系统结构如图1所示。该技术方案的改造原理是：在原集中控制系统中增加控制层，控制层可对原控制系统中的不同通信协议进行整合。采用此改造方案具有改造成本低的优点，但是通信系统传输速率仍旧为10Mbit/s，存在效率低的问题，同时未能彻底解决原集中控制系统中存在的通信速度慢、系统可靠性差等问题。2.1.2优化改造方案二优化改造方案二是在方案一的基础上，通过升级现有的控制设备来实现集中控制系统优化，升级的主要设备为PLC控制器内部的CPU。具体改造内容包括如下：1）将选煤厂的集中控制系统主控分站、浮选系统以及重介旋流器分选等PLC控制设备中的CPU型号，由L542型升级改造为L551型。2）将万吨仓控制系统从选煤厂集中控制系统中取出，并依据现场控制需要，在万吨仓控制系统中增加1727-SN扫描模块、1747-ASB配适器模块。采用优化改造方案后选煤厂集中控制系统结构如图2所示。采用以太网通信系统将选煤厂浮选系统以及重介旋流器分选等系统上位机集中到集中控制系统上位机上，集中控制系统可实现选煤厂各个洗选系统设备运行状态、参数等的实时监测、记录以及控制。通过将各个系统集中控制连接到集中控制系统后，可有效解决多个上位机误操作和信息无法融合等问题。同时采用以太网通信技术可大幅提升集中控制系统中数据的传输速率，由10Mbit/s提升至1000Mbit/s，可为后续选煤厂智能化构建提供坚实基础。通过综合分析，最终确定采用方案二作为选煤厂集中控制系统改造方案。

2.2重介分选控制系统优化

重介系统是选煤厂系统的重要组成部分，现场调研发现，选煤厂重介系统存在过载保护功能不全问题，当PLC故障时难以有效控制系统启停。为此，重点对重介系统控制系统进行优化。2.2.1过载保护优化。选煤厂带式输送机具备跑偏、拉绳以及遗煤保护功能，同时上位机可显示带式输送机运行故障类型，但是现实应用过程中，受继电器故障影响，往往会导致系统停止运行，但是上位机上却未能及时报警并反映故障类型。因此，需要将继电器真实动作信号反映到上位机上，具体优化改造方案为：在PLC控制器上增加专用开关量并确认开关量地址信息；当继电器动作后，与热继电器对应的PLC开关闭合信号会传输给上位机操作系统，并通过PLC控制下位机，确保系统可平稳停止运行；考虑到选煤厂使用的继电器设备老旧，为确保重介系统安全运行，对继电器二次配电接线方式进行改造，提升二次保护能力。通过上述改造后，系统可真实获取到停机信号，并将信号传输给控制系统上位机，为后续的故障排查以及修复提供指导，以利于提升选煤厂生产效率。2.2.2应急控制系统优化。作业人员可通过上位机控制重介系统运行，但是当上位机控制系统运行失效时，若采用短接方式控制重介系统运行，则存在一定的安全隐患。为此，对重介系统短接控制进行优化，如图3所示。由图3可以看出，将21号/23号短接时后可配有KM、FR等保护装置，确保重介系统在无PLC控制时仍可安全运行。

3结语

随着选煤厂煤炭洗选设备以及洗选工艺的不断改进，在一定程度上提升了选煤厂的生产效率。集中控制系统作为选煤厂自动化控制的核心，系统运行的可靠性以及运行效率直接影响选煤厂的生产效益和安全保障能力。文中针对山西某选煤厂集中控制系统存在的通信速率差、重介系统可靠性不足等问题，采用工业以太网对控制系统进行改造，将系统传输速率由10Mbit/s提升至1000Mbit/s，为后续选煤厂智能化建设提供基础。对重介系统故障保护以及紧急控制进行改造，提高了重介系统运行可靠性。

作者:欧阳子文 单位:西山煤电马兰矿选煤厂