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煤礦洗煤廠自動控制系統(tǒng),

一、系統(tǒng)簡介

煤炭洗選是利用煤和矸石的物理,、化學(xué)性質(zhì)的差異,，通過物理和表面化學(xué)方法將原煤中的可燃物和非可燃物（灰分）進行分離，使洗遷產(chǎn)品中的灰分,、硫分,、水份盡可能降低，以滿足煤炭燃燒對大氣地面環(huán)境的污染控制要求,，并加工成質(zhì)量均勻,、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術(shù)。高產(chǎn),、優(yōu)質(zhì),、安全、節(jié)能,、省力,，減少崗位人員，*終達到降低成本的目的,，提高勞動生產(chǎn)率以獲取**利潤是今后煤炭企業(yè)在競爭中生存的基礎(chǔ),，煤礦要發(fā)展、要生存,，必須走安全,、高產(chǎn)、高效,、實現(xiàn)選煤自動化之路,，通過自動化建設(shè)實現(xiàn)減員增效、降低成本,，提高勞動生產(chǎn)率,，而選煤自動控制系統(tǒng)是煤礦自動化的一個重要組成部分。

隨著計算機控制技術(shù)及以微處理器為核心的可編程序控制器的普遍應(yīng)用,，結(jié)合選煤系統(tǒng)的特點,，在確保先進性與可靠性的基礎(chǔ)上，采用PLC控制器龐大的軟硬件資源,，對運輸皮帶,、給煤機、破碎機及振動篩等原煤系統(tǒng)設(shè)備配備傳感器,、保護裝置,、擴音,、視頻等設(shè)備組成選煤自動控制系統(tǒng)。該自動控制系統(tǒng)可有效地保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運行,，減少安全隱患,，降低工人勞動強度，加快啟,、停車進程,，縮短設(shè)備的空運轉(zhuǎn)時間，從而降低電能消耗及設(shè)備磨損,，為選煤廠安全,、高效生產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ),。

二,、洗煤工藝介紹

洗煤廠的設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模一般為1000萬～20000萬噸，與礦井原煤生產(chǎn)能力相適應(yīng),。

煤炭洗選可分為跳汰選煤,、重介質(zhì)選煤和浮選選煤三種主要方式；

主要工藝組成部分：

（1）原煤準備：包括原煤的接受,、儲存,、破碎和篩分。

（2）原煤的分選：主要分選工藝包括跳汰--浮選聯(lián)合流程,；重介--浮選聯(lián)合流程,；跳汰--重介--浮選聯(lián)合流程；塊煤重介--末煤重介旋流器分選流程,；此外還有單跳汰和單重介流程,。

（3）粉煤脫水：包括塊煤和末煤的脫水，浮選精煤脫水,，煤泥脫水,。

（4）粉煤干燥：利用熱能對煤進行干燥，一般在比較嚴寒的地區(qū)采用,。

（5）煤泥水處理,。

（6）粉煤裝車。

按工藝要求劃分為與之相對應(yīng)的：原煤儲存,、動篩車間,、主洗車間、濃縮壓濾車間,、裝車系統(tǒng)等部分,。

三、系統(tǒng)組成

煤礦洗煤廠自動控制系統(tǒng)是由五部分組成：地面監(jiān)控設(shè)備,、傳輸信道,、洗選監(jiān)控設(shè)備,、及可選擴音通訊、視頻監(jiān)控設(shè)備,。系統(tǒng)組成框圖如下：

● 地面監(jiān)控設(shè)備：

上位監(jiān)控管理系統(tǒng)由計算機監(jiān)控管理站,、集控調(diào)度控制臺、工業(yè)控制計算機,、大屏幕工業(yè)控制顯示器等組成,。監(jiān)控計算機安裝Windows操作系統(tǒng)和洗煤廠自動控制系統(tǒng)組態(tài)軟件，系統(tǒng)完成原煤準備,、洗選,、煤泥水處理設(shè)備的監(jiān)控和對裝車站設(shè)備的監(jiān)測，裝車站可設(shè)置計算機完成對裝車系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控,。

● 組態(tài)軟件：選用主流組態(tài)軟件（西門子Wincc）,，工作于Window 2000/XP 以上平臺，完成所需的圖形監(jiān)控,、動態(tài)圖形顯示,、歷史數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)趨勢圖,、自診斷,、報警等諸多功能。通過OPC,、FTP等接口,，將監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)上傳輸?shù)狡渌块T，以共享監(jiān)測數(shù)據(jù),。

● 傳輸信道：

地面調(diào)度中心站監(jiān)控主機至洗煤廠現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸信道基于千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺,，利用單模普通光纜，通訊計算機與環(huán)網(wǎng)平臺間傳輸介質(zhì)采用光纜或阻燃信號電纜（帶雙絞功能）進行傳輸,。PLC監(jiān)控柜之間的通訊采用礦用阻燃信號電纜或Profibus專用電纜傳輸,，支持Profibus-DP總線協(xié)議；接入PLC監(jiān)控柜的模擬量及開關(guān)量信號采用傳感器信號電纜或礦用阻燃信號電纜,；控制設(shè)備起停等信號采用KVV或MKVV系列控制電纜,；

● 洗選監(jiān)控設(shè)備：

● PLC 控制柜

整個控制系統(tǒng)設(shè)計原煤準備、主廠房水洗,、煤水處理等分系統(tǒng),，在每個分系統(tǒng)的PLC 分站點設(shè)置PLC 控制柜；柜內(nèi)安裝電源裝置,、PLC 分站,、I/O 模塊及隔離繼電器。設(shè)有后備交流電源凈化裝置,，當系統(tǒng)電網(wǎng)掉電后,，柜內(nèi)設(shè)備保持正常工作,，以保證系統(tǒng)工作可靠性和控制的連續(xù)性；接線端子均使用德國菲尼克斯端子,。柜體尺寸為800×2000×600,、前后單開門。

為避免來自現(xiàn)場的干擾電壓竄入PLC 系統(tǒng)損壞PLC 的開關(guān)量模塊,，PLC 的所有開關(guān)量I/O 與現(xiàn)場信號采用進口中間繼電器隔離,，隔離繼電器有吸合指示、強制閉合功能,，觸點容量不低于AC220V 10A,。模擬量信號也采用隔離器進行隔離。

● 就地控制箱（按鈕箱）

現(xiàn)場控制箱的主要作用是提供靈活的控制功能,，控制箱上有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān),，當轉(zhuǎn)換開關(guān)在“集控”位置時，該設(shè)備由集控系統(tǒng)控制,，現(xiàn)場可以停車,，但不可以開車；當轉(zhuǎn)換開關(guān)在“就地”位置時,，該設(shè)備由崗位操作人員就地控制；當轉(zhuǎn)換開關(guān)在“停止”位置時,，就地和集控均無法實現(xiàn)對該設(shè)備的控制,。此外，通過轉(zhuǎn)換工作方式,，系統(tǒng)還能自動產(chǎn)生禁起信號,，使系統(tǒng)的安全性得到了保證。就地控制箱的防護等級不低于IP54,。

● 傳感器

現(xiàn)場傳感器的配置待獲得選煤廠工藝設(shè)計資料后進行,，配置的傳感器主要用于檢測供電狀況、關(guān)鍵設(shè)備電流,、過程參數(shù)（諸如壓力,、溫度、倉位,、液位,、密度、負壓,、流量,、灰份、開度,、轉(zhuǎn)速等）生產(chǎn)計量（如入洗量,、外運量,、產(chǎn)品分類計量、用電量等）,、皮帶保護（如堵煤,、打滑、縱撕,、拉繩,、跑偏、煙霧等）,。

三,、系統(tǒng)特點

● 產(chǎn)品均為工業(yè)級設(shè)計，并通過濕熱,、振動,、沖擊、碰撞試驗,，安全性和可靠性具有權(quán)威機構(gòu)認證,。

● 工業(yè)化組態(tài)軟件，可由用戶隨時在線設(shè)計,、編輯,、修改系統(tǒng)界面；有遠程服務(wù)軟件,，可通過網(wǎng)絡(luò)遠程服務(wù),，及時為用戶升級、修改,、編輯系統(tǒng)軟件,；幫助用戶充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的管理作用，創(chuàng)造經(jīng)濟,、安全效益,。

● 系統(tǒng)中具有集控/就地/檢修三種工作方式，可根據(jù)現(xiàn)場需求進行選擇,。

● 系統(tǒng)自動控制功能齊全,，是實現(xiàn)整個選煤廠生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)鎖啟停控制（電氣設(shè)備啟,、停車預(yù)告,，按流程自動聯(lián)鎖啟、停車控制,，故障停車,，緊急停車，斷點啟車，流程選擇,，故障診斷等）,，狀態(tài)監(jiān)視（包括：皮帶監(jiān)測保護、煤倉煤位檢測,、液位檢測,、灰分檢測、流量檢測,、壓力檢測,、電源狀態(tài)、電機電流及溫度監(jiān)測保護等）,，信號監(jiān)控,，動態(tài)流程顯示，數(shù)據(jù)顯示,、記錄,、處理等功能。

● 系統(tǒng)可以方便地選擇作業(yè)流程,，根據(jù)工藝要求,，選擇相應(yīng)范圍內(nèi)的設(shè)備投入生產(chǎn)。

● 系統(tǒng)具有先進的綜合診斷功能,，能快速準確識別模塊配置錯誤,、線路斷線等故障。

● 可減少看護人員,，并可充實設(shè)備維護檢修隊伍,，提高維護質(zhì)量，減少事故發(fā)生,，變發(fā)生事故后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設(shè)備的使用率,，實現(xiàn)減人增效,。

● 有效地保護選煤機電設(shè)備，延長使用壽命,，減少事故停機時間,，提高排水能力。

● 有效地提高突發(fā)事故的應(yīng)急處理能力,，防止故障的擴大,。

四、系統(tǒng)功能

● 起動預(yù)告功能：系統(tǒng)起動前,，設(shè)備起車預(yù)告,，通過鈴、語音等設(shè)備向現(xiàn)場發(fā)起動預(yù)告信號，以提醒現(xiàn)場工作人員注意安全,。

● 設(shè)備禁止起動：在預(yù)告期間,，自動控制系統(tǒng)上位機若接收到現(xiàn)場禁止起動信號，則禁止起動設(shè)備,，并自動記錄設(shè)備號,，否則按逆煤流順序起動。

● 起動/暫停功能：在集中控制方式下,，按工藝流程逆煤流方向?qū)崿F(xiàn)自動延時起動皮帶,，延時時間可以方便設(shè)定。在起車過程中,，若有一臺設(shè)備故障或禁起,，系統(tǒng)立即暫停起車過程，閉鎖上游皮帶來煤設(shè)備,，延時一定時間,，在延時時間內(nèi)，已起動的設(shè)備不停,，若故障能短時排除,，可以繼續(xù)起車，否則,，瞬時停止已起動的設(shè)備,，當故障消除后，系統(tǒng)將能自動改成逆煤方向起車,，以避免發(fā)生堆煤生產(chǎn)事故,。

● 事故處理、暫停/解除功能：在設(shè)備運行過程中,，當某臺設(shè)備發(fā)生故障時,，故障設(shè)備至煤源測各設(shè)備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設(shè)備在煤流運空后延時停車,。若故障能盡快處理,，現(xiàn)場人員可解除故障，這時停車過程自動停止,，未停完的設(shè)備不再繼續(xù)停車,。系統(tǒng)向各設(shè)備重新發(fā)起動預(yù)告信號,，預(yù)告結(jié)束后,，自動起車至煤源,，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，以減少設(shè)備的頻繁起停,，降低設(shè)備的損壞率,。

● 分布式控制系統(tǒng)功能

分布式控制系統(tǒng)有三種控制操作方式,，即集中控制操作方式、現(xiàn)場手動操作方式和檢修方式,。集中操作方式包括集中-手動和集中-自動兩種方式,，是本系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單機手動操作方式主要用于設(shè)方式包括集中-手動和集中-自動兩種方式,，是本系統(tǒng)的主要操作方式,，現(xiàn)場單機手動操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障情況，檢修工作方式則確保維護人員的人身安全,。

● 集中操作方式

集中操作方式又可分為集中-手動和集中-自動,。

● 集中-手動方式：即通過計算機觸摸屏或鼠標器，結(jié)合工控機大屏幕彩顯,，實現(xiàn)對單條設(shè)備的監(jiān)控和干預(yù),。在此種方式下，設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系可以方便地設(shè)定或取消,。該方式主要用于設(shè)備的試運行和檢修,，也可以作為正常生產(chǎn)時的操作方式。

● 集中-自動方式：即通過計算機觸摸屏或鼠標器,，結(jié)合工控機大屏幕彩顯,，選擇適合的工序流程，實現(xiàn)選定的流程內(nèi)工藝設(shè)備的自動啟停,。在此種方式下,，設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系可以方便地設(shè)定或取消。該工作方式作為正常生產(chǎn)時的主要操作方式,。

● 現(xiàn)場單機手動操作方式

現(xiàn)場單機手動操作方式是通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕,，實現(xiàn)單臺設(shè)備的手動控制，該操作方式主要供單機調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時使用,。在此工作方式下,，設(shè)備的操作獨立于系統(tǒng)，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障情況下,，不影響正常生產(chǎn),。

● 檢修方式

設(shè)置檢修工作方式是為了確保維護人員的人身安全。

● 停止功能

● 正常停車功能：在作業(yè)完成后,，停止該作業(yè)流程。停止順序為順煤流方向分組延時停止各設(shè)備,，停車時間可以方便設(shè)定,。停車流程可選擇。

● 故障停車功能：當現(xiàn)場的故障檢測裝置動作以后,，故障設(shè)備以及上游皮帶立即停止運行,，其下游設(shè)備經(jīng)延時，待煤流排清以后依次停止運行。

● 緊急停車功能：出現(xiàn)緊急情況,，按下工控機上的緊急停止按鈕,，所有設(shè)備立即停止運行。

● 保護及故障報警功能

當設(shè)備發(fā)生起車故障時,，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警,。起車過程暫停，顯示器上發(fā)出相應(yīng)的文字報警信號,語音系統(tǒng)也發(fā)出相應(yīng)的語音報警信號,。

當系統(tǒng)發(fā)生故障停車或傳感器監(jiān)測點報警（例：堵塞,、跑偏、倉滿,、倉空等）時,，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。系統(tǒng)自動根據(jù)報警的設(shè)備和部位作出相應(yīng)的停機處理,，避免故障的發(fā)生和擴大,。顯示屏上同時發(fā)出相應(yīng)的文字報警信號，語音終端也發(fā)出相應(yīng)的報警信號,。系統(tǒng)能自動顯示,、記錄或打印故障性質(zhì)、故障地點及發(fā)生故障的時間,。

● 語音廣播功能

系統(tǒng)具有全自動的語音預(yù)告和報警功能,，集控室可以實現(xiàn)對現(xiàn)場的語音廣播和現(xiàn)場單點語言通信功能。

● 工業(yè)電視系統(tǒng)功能

● 圖像監(jiān)視功能

系統(tǒng)具有圖像監(jiān)視功能,，通過工控機可實現(xiàn)對重要生產(chǎn)崗位的工況進行實時監(jiān)視,，并可通過工控機控制攝像機動作，選擇監(jiān)控畫面,。當重要崗位發(fā)生故障時,，工控機上的視頻監(jiān)控畫面自動切換到故障畫面，并可自動實現(xiàn)錄像,。

● 圖像觀察功能

可以自動或手動方式對攝像機進行左右360^,。、上下90^,。旋轉(zhuǎn),，實現(xiàn)對監(jiān)控地點的全方位控制。

可以通過遙控鏡頭實現(xiàn)取景大小,、遠近,、前后的變化

● 圖像切換觀察功能

可以對多路圖像任意切換至多個不同的輸出；切換方式可分為自動或手動方式,，在自動方式下,，切換的時間間隔可任意設(shè)定,。

● 系統(tǒng)生成及實時修改功能：能對系統(tǒng)所測控設(shè)備的名稱、安裝地點,、測點性質(zhì),、圖形畫面、數(shù)據(jù)報表等參數(shù)進行定義及實時修改,。

● 顯示功能：以表格,、曲線、直方圖,、模擬圖,、聲光報警形式顯示系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù),、運行狀態(tài),、報警狀態(tài)。

● 打印功能：系統(tǒng)自動生成實時數(shù)據(jù),、歷史數(shù)據(jù),、各種報表；按操作指令打印各種報表,、圖形,、曲線。

● 歷史數(shù)據(jù)存儲功能：以**值,、平均值和*小值形成歷史曲線,，所有數(shù)據(jù)可存儲一年。

● 自診斷功能：系統(tǒng)具備自診斷功能,，及時發(fā)現(xiàn)各種監(jiān)測傳感器,、PLC故障故障，并予以報警,。

● 網(wǎng)絡(luò)接口功能：系統(tǒng)具備接入遠程終端和圖形工作站的能力,，可以直接接入礦局域網(wǎng)，具備向上一級網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的能力,。

● 軟件接口：系統(tǒng)具有標準OPC軟件接口,，可以與其它礦用系統(tǒng)實現(xiàn)無縫鏈接，從而實現(xiàn)全礦井的管控一體化,。