选煤厂集中控制系统的改造

收稿日期:2010-04-07作者简介:李玉文(1969󰀁),男,山西阳泉人,助理工程师,2004年毕业于太原理工大学,现任国阳新能股份公司五矿选煤厂副厂长。选煤厂集中控制系统的改造

李玉文

(国阳新能股份有限公司五矿选煤厂,山西阳泉󰀂045209)

摘要:选煤厂原有生产指挥和运行操作系统分别为调度站指挥和集中控制操作,均为相互独立作业。信息沟

通靠电话联系,效率相对较低,不利于安全高效生产,为此对选煤厂集中控制系统进行了改造。此次改造实现了调度集控合并运行,提高了效率,节约了人力资源。关键词:选煤厂;集中控制系统;控制流程

中图分类号:TD948󰀂󰀂󰀂文献标识码:B󰀂󰀂󰀂文章编号:1003-0506(2010)08-0092-02

󰀂󰀂受传统影响和技术发展的制约,20世纪90年

代以前的选煤厂大都沿用调度站和集控室单独指

挥、操作。有的调度站和集控室都安装了庞大的设

备运行模拟显示屏,但有的调度站仍沿用陈旧的电

话联系方式从集控室了解设备运行情况,致使生产

指挥和操作系统庞大而繁琐。随着科学技术的高速

发展,这种粗放型的管理已越来越不适应现代企业

的发展,需要运用高科技手段向集约化方向发展,以

谋求效益的最大化。基于上述状况,国阳新能股份

有限公司对选煤厂集中控制系统进行了改造。

1󰀂改造前的状况

选煤厂集中控制室设置于洗煤车间+13m平

面,控制室内设有操纵台、可编程序控制柜、仪表继

电器柜和模拟屏。操纵台上装设有工艺流程和控制

方式选择开关,设备启、停、操作按钮,预告、禁启声

光监视信号等硬操作元件24只。

程序控制柜内装有欧姆龙程序控制器1套(包

括电源1个、CPU1台,底板1块,扩展槽1块,输入

模块18个,输出模块10个)。其主要功能是接收送

进来的输入信号(操作指令、系统设备开停运行状

态以及现场闸门、翻板位置信号),并按事先根据工

艺流程要求闭锁关系编入的控制程序进行运算,输

出信号驱动执行元件、继电器、交流接触器等实现对

整个生产系统设备的运行控制。

模拟屏显示所有运行设备的启停信号,集控操作员以此来监控设备运行状况。集控操作员在集中

控制室根据设备运行状况和调度指令执行设备的集

中启停车操作和运行监控。分3班作业,每班3名、

共9名操作工操作。

选煤厂调度站设置在厂办公楼一层,负责全厂

生产的统一协调、指挥,直接指挥集控员的操作和内

外生产协调联系。分3班作业,有5名操作工。调

度、指挥、控制流程如图1所示。

图1󰀂调度、指挥、控制流程

该信息反馈、指挥、操作流程存在以下弊端:

(1)集中控制室设置有设备运行模拟显示屏,

而调度站没有,造成集控的任何操作指令和运行状

态,均必须经过集控和调度之间仅有的一部电话与

调度进行信息反馈。调度不能实现对系统运行状况

的实时监控。

(2)集控操作员仅是简单的机械操作,系统如

何运行,运行是否合理,岗位现场状况如何,何时启

停,虽然集控员能及时了解,但受管理权限所限,也

只能先汇报调度裁定后再执行操作,使调度在生产

指挥上有时协调不够。

由此,在系统的操作和指挥上形成了不必要的

中间重复环节,造成信息反馈不及时、生产指挥不准

确,延工误时现象经常发生。

2󰀂改造方案

将集控操作系统由集控室移至调度站,实现调 92 2010年第8期󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂中州煤炭󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂总第176期度集控合并作业。在调度站设置系统设备模拟运行

信号显示装置,将原来集控室的手动机械手把操作

改为在调度站用触摸屏操作,在集控室进行控制系

统改造,实现调度站对设备运行和控制系统的远方

监视和操作。

利用欧姆龙先进的通信和控制技术,对原有控

制系统进行了改造和完善,将集控操作和调度指挥

合二为一,均移至调度站操作指挥,实现了扁平化管

理和生产指挥的高效运作。

改造后的指挥󰀁操作󰀁执行程序为:调度站󰀁

生产岗位(图2)。

图2󰀂改造后的调度、指挥、控制流程

3󰀂方案实施

(1)在调度站安装1台触摸屏。原集控室操作

台上的各类机械式操作开关、按钮和指示等均由触

摸屏代替操作。编制了触摸屏人机界面各图形(包

括转换开关、按钮、信号指示等)的软件程序,使人

机界面设置清晰、明了。

(2)在集控室新增加1套欧姆龙PLC控制系统

(包括1块电源单元、CPU单元、CPU底板,4块I/O

单元,1块通信单元)。将调度站触摸屏与集控室新

增加欧姆龙PLC控制系统用0󰀁75mm2!4屏蔽电

缆连接后,再与集控室旧欧姆龙PLC控制系统连

接,实现了控制系统的硬件连接。

编制了触摸屏代替操作台操作后的操作控制程

序:将触摸屏的操作信号通过0󰀁75mm2!4屏蔽电

缆输送至新增加的欧姆龙控制器中的IA222输入模

块,经过编制相应程序,由OC222输出模块输出原

操作台应有的控制信号给原PLC控制器,顺利实现

了触摸屏操作与原PLC控制系统的正常衔接。达

到了由触摸屏发出的软操作(控制信息)控制生产

系统运行的目的。

(3)在调度站新增1台工控机。在集控室新安

装的PLC控制器的CPU机架底板上安装1块

LK202󰀂V1通信模块,集控模拟屏的设备运行模拟信

号通过欧姆龙C200HE控制器转换,并经LK202󰀂V1

通信单元传输到调度站工控机上,对设备运行进行

模拟显示。(4)编制了工控机模拟运行显示流程图软件程

序。由集控室传输而来的各设备运行显示数字信

号,在整个控制系统硬件及软件的支持与解读下,清

晰、明了地呈现在工控机显示器上。调度员即可根

据工控机显示器上∀设备#的运行情况,在触摸屏人

机界面上轻轻点击∀就地#、∀集中#、∀启车#、∀预

告#、∀停车#、∀报警#等转换、操作按钮,便可轻松、

可靠地实现原机械型的、复杂、繁琐的操作台操作。

(5)完善原控制系统中的缺陷部分。对未接入

原控制系统中的现场就地控制设备的反馈信号,通

过电缆引至集控室的模拟屏端子,再通过信号中继

器的辅助触点将信号引至欧姆龙控制器IA222输入

模块,并进行设备信号的地址编码,保证了所有设备

运行信号在调度站工控机上全部显示。

改造前后的控制流程如图3、图4所示。

4󰀂改造效果

(1)将原来操作台上的机械触点操作开关更新

为触摸屏无触点自动控制。提高了自动化控制水平

和系统运行的可靠程度,降低了维护量,避免了因触

点氧化、老化和损坏等故障(下转第95页) 93 2010年第8期󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂李玉文:选煤厂集中控制系统的改造󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂总第176期斗到位信号传输至卸载位置操作台。经过数据处理

实现提升箕斗内滞煤量的检测。在设定的时间内,

若检测提升箕斗为空,关闭提升信号通道,否则启动

空气炮清理提升箕斗内的滞煤。

3󰀂系统结构

主井定重装卸载控制系统由显示单元、卸载操

作台、装载控制器、装载操作台、传感器和执行机构

等几部分构成。主井定重装卸载控制系统的构成及

控制信号如图1所示。主井车房显示单元、主井卸

载操作台、主井装载控制器及操作台间采用RS󰀂485

总线传输监控数据及信号联络,形成装卸载系统统

一架构,实现整个主井定量装卸载控制系统的自动化控制与信号传输。

图1󰀂主井定重装卸载控制系统的构成及控制信号

3󰀁1󰀂主井定重装卸载装载控制部分

定重装卸载系统装载控制部分由装载控制器、

本安操作台、本安电源、液压称重装置、执行机构等

组成。安装于定量斗下方的液压称重装置将装载煤

量输出为4~20mA电流信号,通过PLC的A/D转

换模块转换为定量斗的量信号。操作台主要用来显示井底装载设备的运行状态、信号状态、定量斗装煤

量以及控制装载设备和提升信号,同时完成数据的

远程传输。

3󰀁2󰀂主井定重装卸载控制系统卸载信号操作台

主井定重装载控制系统卸载信号操作台用来转

发提升机提升信号,它可显示2个提升箕斗内煤位

置距离与打点信号。操作台上安装有定铃按钮、左

提煤按钮、右提煤按钮、联络信号和备用信号按钮,

并且有相应的指示灯和电铃声与之对应。

3󰀁3󰀂主井定重装卸载显示单元

主井定重装卸载控制系统显示单元由显示面

板、专用继电器和工控计算机3部分组成。该单元

主要用于绞车房监视显示主井装载设备的运行状

态、信号状态、定量斗装煤量以及参数设置,并且完

成数据的远程传输。

4󰀂结语

主井定重装卸载控制系统主要解决主井装载系

统的自动装煤、提升箕斗卸载煤炭的检测,保障提升

箕斗安全运行,能够实现自动化生产,最终实现主井

定重装卸载自动控制系统的无人值守。该系统称重

监测稳定、可靠,能及时反映箕斗内的余煤量,并可

根据需要及时清理,增加了系统的安全可靠性,降低

了电耗和生产成本,缩短了提升循环时间,直接提高

了经济效益。

参考文献:

[1]󰀂姚洪,杨寅威,黄嘉兴.矿井自动装载装置的设计[J].煤矿机电,2006(4):26󰀂27.[2]󰀂何凤有,谭国俊.矿井直流提升机计算机控制技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.(责任编辑:刘欢欢)

(上接第93页)󰀂对生产的影响。

(2)实现了集控、调度操作合二为一。调度、操

作员可通过工控机设备运行情况显示及时掌握设备

运行情况,减少了生产指挥的中间环节,便于对生产

的协调指挥,提高了工作效率。

(3)改造后,系统有效运转时间同比每天可延

长30min以上,系统设备实用功率6000kW,按每

天减少空运行30min,效率提高50%计,年节约电

费328320元。

(4)实现了网络化浏览。通过∀力控Auto#软件的网络化控制,实现了设备运行情况的在线浏览。

处于联网中的任何一台计算机,都可通过网络来查

看实时的设备运行情况。

(5)实现了设备运转时间的自动统计。通过在

工控机内建立的设备档案数据库,利用∀力控Auto#

软件的自动监控功能,对设备的运行时间进行了实

时统计,完善了系统功能。

(6)节省了人力资源,优化了人力资源配置。

调度、集控操作员由原来的14人优化为9人,分流

化转5人,实现了减人提效。(责任编辑:刘欢欢) 95 2010年第8期󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂刘󰀂辉等:主井定重装卸载及信号控制系统技术改造󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂总第176期