选煤厂控制系统的研究与设计

摘要：随着煤矿自动化水平的提高，监视系统和集中控制技术的日益完善，煤矿选煤厂大都安装了集中控制系统，该文从实际出发研究了煤矿选煤厂控制系统在煤矿生产中中所起到的作用，分析了系统的特点、功能和组成。

关键词：煤矿；选煤厂；集控

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)30-0615-02

The Research and Design of Centralized Control of Preparation Plant in Coal Mine

LI Yan-mei

(Anhui Mengzhuang Mine Coal Co. Ltd, Suzhou 234000,China)

Abstract: With the progress of automation,surveillance systems and technology of centralized control in mine,most preparation plant introduced centralized control,this passage from reality in studying the Mine centralized control System in the preparation plan to play the role of the system's features, functions and composition.

Key words: coal mine; preparation plant; centralized control

1 引言

胶带输送机和转载输送机是煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效地运行，直接决定着煤矿机电设备的开机率和产量。煤矿选煤厂生产系统分为原煤系统和主洗系统，拥有大量的机电设备。我们认为在洗煤厂实现生产集中控制和监控显得很有必要。

本着“先进、安全、可靠、高效”等基本原则，根据对现场情况的调研分析，我们提出以下设计观点：实现设备的安全、高效运行，不仅要有单部胶带输送机（设备）的独立控制分系统，更需要能够完全容入已有系统，对主煤流集中控制、地面调度监测监控（含工业电视）等环节进行组网控制，这是洗煤厂控制的主要思想。

随着计算机技术的飞速发展，工业电视的广泛应用和各种机电设备的不断完善，世界先进采煤国家利用计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、光纤通信技术和传感器技术，实现了对机电设备的远程集中控制，取得了良好的经济效益和社会效益。

针对煤矿的特点，根据减员提效、可靠先进的设计原则和目前运行设备的集控要求，提出了一套能够保证洗煤厂可靠、高效运行的集控系统。

该系统为集散型控制系统结构，用来实现原煤系统和主洗系统的各种设备的集中控制和监测，目前国内比较先进的集控系统均采用此模式，可实现包括顺／逆煤流程序控制和运输系统的优化控制和洗煤厂的集中可靠控制。系统与工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的控制、监测，可提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。

2 集控系统方案实施综述

2.1 洗煤厂及生产运输集控系统的结构

该系统采用的现场总线其特点是简明, 用一根总干线从控制中心连接到控制分站，总线电缆从主干电缆分支到现场的低压配电设备处，控制分站扫描所有I/O站上的输入，必要时还可发送信息到输出通道。在这种总线结构下，可实现多主式和对等式通信，可以两个控制器共享同一个系统中的信息和I/O站。另外，不需关闭总线系统就可以把一个I/O设备从总线上拆下，这给总线系统的维修带来了很大方便。

系统的控制和监测部分是由高性能的工控计算机和控制分站组成,其结构如图1。

控制分站为 PLC,由功能强大的CPU模块和丰富的扩展模块组成。能满足现场电机等设备的自动化控制和各种传感器数据采集的要求，同时还具有功能强大的指令集和丰富强大的通讯功能；控制中心的上位机采用研华高性能工控机,通过现场总线接口设备使工控机与现场总线相连。这样工业PC机与现场总线就连接为能完成组态、运行、操作等功能的完整的控制网络系统。

系统的软件结构部分包括Windows 2000 操作系统、下位机编程软件、上位机监控软件。下位机编程软件本系统采用PLC的配套编程软件，实现硬件组态、参数设置、PLC程序编制、测试、调试和文档处理。上位机监控软件采用实时性高、功能强大的工控组态软件IFIX3.5,用来保证系统的高可靠性和高稳定性。该软件集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身，包含动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件，提供一个友好的用户界面，使用户可根据实际生产需要生成相应的应用软件。

3 选煤厂集控系统具体实施和实现功能

3.1 选煤厂集控系统具体实施

根据选煤厂的电控系统和各种保护等其他装置的实际情况，该系统主要有控制部分和监控部分。

控制部分：整个系统采用分布式控制方式，在监控室实现胶带运输机组、给煤机和筛子等设备的自动化控制。调度室设置两台工控计算机，每台工控计算机都配有两台液晶显示器。两台计算机分为原煤生产和主洗系统集控，主控计算机可以进行显示、控制和记录历史数据库，两台计算机通过标准通讯协议相互通信。操作人员在监控室通过计算机的键盘或鼠标控制各胶带、给煤机和筛子等设备的顺序启、停控制，实现集中自动控制。

1) 集控室控制方式

集中自动控制（远方自动）,这种控制方式下，操作人员通过集控室的工控机发送控制指令（以键盘和鼠标），实现各洗煤设备和新增入仓皮带的顺序控制。在相应的设备无报警情况下，实现各设备的顺序启动和停止。这种控制方式为主要控制方式，正常情况下，系统都以集中自动控制方式对各设备进行控制。

2) 集中手动控制（远方手动）

在这种控制方式下，操作人员通过集控室的工控机发送控制指令（以键盘和鼠标），在各设备无报警的情况下实现单台设备的有闭锁启、停，各设备都单独控制 。

操作人员可在控制分站或皮带机头对皮带和给煤机进行控制，有三种工作方式。（一般在皮带检修时采用。）

① 就地手动控制

这种方式为单台皮带和给煤机的启停，皮带组的闭锁关系及皮带和给煤机的闭锁关系有效。

② 就地试验控制

这种方式为单台皮带或给煤机的启停，皮带组的闭锁关系及皮带和给煤机的闭锁关系无效，它是在分站对皮带进行控制，主要用于皮带检修。在这种方式工作时，因此操作人员必须保证相应给煤机或皮带处于无煤状态，否则会发生堆煤事故。

③ 纯手动控制

这种方式为直接控制电机开关来启动皮带或给煤机。它是在PLC不工作的非常情况下，为了不影响煤炭运输而采用的措施。

3) 生产系统控制原则

① 逆煤流启动，顺煤流停车。

② 皮带停止后，相应给煤机应立即停车，来煤方向皮带也应立即停车。

③ 任意一条皮带若存在两个以上的来煤皮带，则所有来煤皮带相互闭锁。

④ 在皮带接到报警信号后（如堆煤）应立即停车,也可对一些报警信号进行只报警不停车处理。

胶带运输机的保护部分：主要具有堆煤、沿线急停、超温、烟雾、撕带、速度、跑偏等保护。

4) 堆煤检测保护：选用KGX-MI堆煤传感器。传感器一般吊挂在机头胶带卸载入口处，或机头的煤仓内，当卸载点发生堆煤时，滞留的积煤触及堆煤传感器，使它发生倾斜，系统可以报警并急停。

① 沿线急停闭锁检测保护：选用KG9001A-ZJ拉绳急停闭锁开关，用于胶带输送机沿线紧急闭锁保护，没有故障地点识别功能。当闭锁开关动作，控制机报警并发急停命令。

② 超温检测保护：选用KGX-W1温度传感器，该传感器可对减速器高速轴、电机机壳、传动滚筒轴承座等温度检测保护，当超温时，控制分站报警或停车。

③ 烟雾检测保护：选用KGN1烟雾传感器。烟雾传感器安装在驱动滚筒的斜上方（下风），当皮带和滚筒打滑冒烟时，控制分站报警并急停。

④ 胶带纵向撕带检测保护：选用DJSBA-1纵撕传感器。传感器安装在装载点（给煤机或搭接皮带）的出口，当胶带发生纵撕故障，传感器动作，控制分站报警并急停。

⑤ 速度检测保护：选用KG5007型速度检测传感器。检测胶带输送机速度，实现低速打滑和断带保护。传感器滚轮与胶带输送机软连接，采用光电检测原理，测速范围广，低速性能好，抗干扰能力强。

⑥ 胶带跑偏保护：选用KGX-PJ型胶带跑偏开关。用于运输机胶带跑偏检测和保护，成对使用。当二级跑偏动作时，控制分站报警并执行急停命令。

3.2 洗煤厂集控系统实现的功能

1) 显示功能：在地面集控室由工控机显示各皮带的运行状态、显示设备的各种运行参数。设有各设备的故障信号显示，并伴有报警，提示值班人员采取有关措施。

2) 控制分站的PLC控制程序可以在计算机中方便地修改，调试。

3) 集中自动/手动控制方式下，一旦设备因故停止运行，相应设备急停。

4) 有报警信号时，设备不能启动。

5) 集中控制方式下，设备在运行的过程中，若分站出现通讯错误，各种设备应及时停止运行。

6) 程序设计中，报警信号自动保持，即一旦报警、即使经维修后报警信号消失，计算机内仍然保持报警状态，这时清零命令或井下清零按钮可清除报警保持信号。

7) 分站与主站通讯出错后计算机上显示分站方式为自锁。

8) 设备运行时，计算机不能改变分站方式。

9) 报警时，计算机不能下发启动命令。

10) 操作人员必须登录后，才可以对系统进行有关操作。

11) 用户权限设为操作员、管理员、程序员三种。程序员和管理员能进行：用户管理、软件配置、分站配置。

3.3 其它功能：

1) 联网功能

地面上位机预留Internet网络接口，提供通讯协议，使联上Internet网的计算机可以随时查看各皮带的运行状态。

2) 报表管理功能

进行生产管理，包括事件记录、运行日志报表、各设备累计运行时间、各设备起、停时间等。

3) 打印功能

实现各种报表的打印，打印有关资料，如各设备运行日志报表、运行时间，停运时间，故障信息等。

4) 扩展功能

该系统具有强大的扩展功能，可以方便地增加保护装置，对系统可方便地增加被控皮带数，也可以与别的控制系统联网，形成更大的监控网。

4 结束语

随着煤矿自动化水平的提高， 煤矿选煤厂的集中控制系统在煤矿生产中发挥着越来越大的作用，提高了员工工作效率，降低了工作难度、强度；达到了安全、高效、可靠生产的目的，节省了大量人力资源，具有显著的经济效益。

参考文献：

[1] 成继勋,孟祥忠.煤矿用现场总线标准的研究[J].煤炭学报,2001,26(6):657-662.

[2] 芦建军.Profibus-DP现场总线在煤矿设备监控系统中的应用[J].煤,2005,14(3):30-31.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文