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02-PLC在选煤厂集中控制系统的应用

PLC 在选煤厂集中控制系统的应用 摘要:PLC 专用于工业自动化控制,在选煤厂集中控制系统中已得到广泛应用。 基于 PLC 与计算机及网络通信技术的融合, 是选煤厂集中控制系统结构的主要组 成部分, 而 PLC 也在选煤厂集控系统中发挥着关键作用。本文主要就 PLC 在选煤 厂集中控制系统中的实际应用作了进一步的分析和探讨。 关键词:PLC;选煤厂;集中控制系统 可编程逻辑控制器(PLC)专用于工业控制计算机,通过内部存储程序,执 行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字 或模拟式输入/输出控制机械或生产过程。目前 PLC 在选煤厂集中控制系统中已 得到广泛应用。 本文将就 PLC 在煤厂集中控制系统中的实际应用作进一步的分析 和探讨。 1.选煤厂集中控制系统的结构组成 选煤厂集控系统工程分为计算机信息管理系统、全厂设备集中控制系统、单 机自动化/闭环控制系统、检测/计量设备 4 部分。全厂总体网络设计可分为 3 层网络结构。上层为公司网络,作为信息层,选煤厂计算机信息管理系统定位为 企业管理信息系统的一个组成部分。中间层是控制层,由全厂生产集中控制系统 和工艺参数闭环控制系统组成。 作为全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制 系统人机界面的监控计算机, 采用了工业等级的计算机并通过百兆以太网上联全 厂信息管理系统。最底层通过 10 兆以太网下连可编程逻辑控制器 PLC,与密度 自动控制、浮选自动加药、原煤、主洗、浮选、上仓、装车、及其它辅助生产系 统的 PLC 站构成车间设备层网络。 选煤厂的不同等级原煤分别堆放, 由 PLC 和变频器控制的抓煤机根据不同要 求的精煤要求,分别按一定比例抓取原煤。配煤系统用核子秤进行计量,上位机 进行配料自动控制,建立配料模型,统计打印。下位机采用 PLC 进行电机、皮带 顺序控制、料流计量、圆盘速度的控制。最终由调速称重传送带统一送到主皮带 上,再由主皮带送往煤仓混合,见图 1 所示。

图 1 系统结构图

2.PLC 在选煤厂集中控制系统中的应用 2.1 PLC 在监控系统中的应用 选煤厂监控系统全部由 PLC 主机组成。大型选煤厂集控系统总的规模大,全 部建成后 PLC 总的 I/O 点数可达 7000~8000 点,为保证生产正常进行,降低系

统风险, 可采用分散型控制系统结构构建选煤监控系统。下面是某选煤厂集控系 统 PLC 站设置情况。 (1)原煤系统 PLC 站:主机设在 1RS,在 2RS、74V 及仓上配电室设 I/O 站 (2)I 系统 PLC 站:设在 3RS3 (3)II 系统 PLC 站:设在 3RS2 (4)浮选系统 PLC 站:设在 3RS1 (5)主、再洗重介密度控制系统 PLC 站 (6)浮选调节系统 PLC 站 (7)压滤(含浓缩、事故沉淀池、清水泵房、油库)系统 PLC 站:设在 5RS。 (8)精、中煤仓(含矸石仓、装车站)PLC 站。 上述 PLC 站、 上位监控系统的 2 台计算机监控管理站、数据采集站都通过环 型光纤以太网通信,构成控制层网络。该层网络共配置 9 台交换机,为提高系统 的性能及可靠性,控制层网络采用环型光纤以太网。现场层则采用 PROFI-BUS 总 线。该总线系统由传输技术(RS485、RS485-IS、光纤、MBP,MBP-IS、MBP-LP 等)、 通讯技术协议、 通用行规和专用行规组成。由于 PROFIBUS 拥有统一的通信协议, 并在此基础上发展了不同的通用应用行规和专用应用行规,使得 PROFIBUS 可以 广泛地应用煤矿业各个工艺段的现场设备层。 I 系统 PLC 站设在 3RS3 配电室,负责对 3RS3 所辖的参控设备的监控及相关 信号的监测。 PLC 主机选用 S7-300 系列的 CPU315-2DP。 本 PLC 站共配置 5 面 PLC 控制柜。 II 系统 PLC 站设在 3RS2 配电室,负责对 3RS2 所辖的参控设备的监控及相 关信号的监测。 PLC 主机选用 S7-400 系列的 CPU414-2。 本 PLC 站共配置 8 面 PLC 控制柜。 浮选系统 PLC 站设在 3RS1 配电室, 负责对 3RS1 所辖的参控设备的监控及相 关信号的监测。 PLC 主机选用 S7-300 系列的 CPU315-2DP。 本 PLC 站配置 4 面 PLC 控制柜。 压滤系统 PLC 主机(CPU)站设在 5RS 配电室,负责对压滤、浓缩、事故沉淀 池、 清水泵房及油库系统参控设备的监控及相关信号的监测,在各相关系统配电 室设置 I/O 控制柜。PLC 主机选用 S7-300 系列的 CPU315-2DP。压滤系统 PLC 站 共配置 7 面 PLC 控制柜。 精、中煤仓(含矸石仓、装车站)系统 PLC 站的 PLC 主机(CPU)站设在 78RS 配电室, 负责对精中煤仓、 矸石仓及装车站系统参控设备的监控及相关信号的监 测,在各相关系统配电室设置 I/O 控制柜。 2.2 PLC 在其它子系统中的应用 (1)密度自动控制系统 密度自动控制系统自成一个独立的子系统,其 PLC 主机配置一块以太网通讯 模块,将该子系统接入控制层环网。 (2)浮选药剂自控系统 浮选系统采用 PLC 构成药剂自控系统, 通过以太网通讯模块、 以太网交换机, 将药剂自控系统作为子系统接入控制层环网。联网后,可通过集控室的上位机对 浮选药剂自控系统进行参量设定和系统控制。 (3)压滤机单机自控系统 压滤机系统实行单机自控, 其运行状况接入压滤系统 PLC 站,实现对压滤机 的监控。

3.PLC 在选煤厂集控系统的应用价值 集控系统采用由 PLC 主站、 分站组成的网络结构,实现了选煤厂数据的分散 采集、集中控制,并可实现全厂的自动启停车、故障检测处理、语音自动提示、 数据历史记录及自动生成报表。 操作员在集控室内即可直接控制设备的起停及调 节过程参数, 在上位机界面中直观地显示各种设备的起停状态及故障状态,便于 及时掌握现场情况。 通过网络, 可以将生产过程中的各种过程参数传送至调度室, 从而实现自动、安全、高效的生产。PLC 应用于集中控制系统大大提高了选煤厂 的生产效率和经营效益,是选煤厂实现生产自动化控制的关键组件。 选煤厂集中控制系统通过 PLC 及通讯网络不仅可方便地采集现场设备的开/ 停、故障状态、变频器输出频率、电机电流、煤仓煤位、液位、流量、介质密度 等实时数据,统计主要设备运行时间和故障状态,同时显示在工控机大屏幕上, 还可以利用这些实时数据参与系统控制, 通过网络将这些数据发往更高级管理层 作为安排设备检修以及有关生产任务的参考。 采用可兼容和通讯的系统部件及统 一的编程组态软件, 可将块煤重介质密度自动调节系统及旋流器密度自动控制系 统纳入全厂集控网络后, 不但可在集控室实现对子系统的监视,还可使用同一套 软件实现对子系统的编程、调试和控制任务,不但降低了购买备品备件的费用, 而且在人员培训、工程调试、设备运行和维护上大大降低了相关费用。 参考文献:
[1]武兵伟.陶二煤矿储装运系统供配电改造设计[J].中国科技博览,2012,(22):159-159. [2]胡勇,文均,张晓庆等.PLC 控制在自控轧钢机控制系统的应用[J].科技传播,2010,(15):140,144. [3]顾森,邢月华,燕文娟等.基于西门子 S7-300PLC 集中控制系统在晓明矿选煤厂的应用[J].煤矿机 械,2012,33(4):214-216.DOI:10.3969/j.issn.1003-0794.2012.04.095. [4]刘存喜,徐中伟,耿勇等.选煤厂监控系统的自动化改造[J].工矿自动化,2010,36(2):97-99. [5]张永清.基于 PLC 的集中控制系统在王家岭选煤厂的应用[J].选煤技术,2012,(4):82-84.


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