綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在岱莊煤礦選煤廠的應(yīng)用

榮獲“2004年度工控及自動(dòng)化領(lǐng)域優(yōu)秀典型應(yīng)用”有獎(jiǎng)評(píng)選活動(dòng)　　二等獎(jiǎng)

專家點(diǎn)評(píng)： 作者介紹了山東淄礦集團(tuán)岱莊礦選煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。其中，利用了“二次回路控制原理”，與傳統(tǒng)控制方式不同，減少了接線和中間環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的可靠性。并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析。系統(tǒng)提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使選煤廠現(xiàn)代化管理水平得到了很大提高。這一應(yīng)用是近年來國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化大型選煤廠的一個(gè)突出熱點(diǎn)。案例符合國(guó)家發(fā)改委“2004年度當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南”的要求和行業(yè)發(fā)展需求，也是國(guó)家產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。具有典型意義。作為基本能源第一線的作者能夠結(jié)合國(guó)家急需選擇“綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”的題目，應(yīng)當(dāng)說是難能可貴！文章不足之處在于：缺少加強(qiáng)論述的系統(tǒng)框圖、并對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分析應(yīng)當(dāng)更加詳細(xì)一些！

0 引言 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的推廣應(yīng)用是近年來國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化大型選煤廠的一個(gè)突出特點(diǎn)。它明顯提高了大型工礦企業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化管理水平，對(duì)提高企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善工人的工作環(huán)境、增強(qiáng)企業(yè)效益具有重要意義。 淄礦集團(tuán)岱莊礦選煤廠是一座設(shè)計(jì)年處理能力150萬噸的現(xiàn)代化礦井型選煤廠，實(shí)際能力達(dá)到300萬噸。主要承擔(dān)入洗岱莊礦井原煤，入洗煤種為氣煤,洗煤產(chǎn)品主要為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤和煉焦配煤。洗煤工藝為 40mm采用動(dòng)篩排矸，-40mm采用跳汰---浮選聯(lián)合流程。動(dòng)篩排矸系統(tǒng)引進(jìn)德國(guó)威達(dá)格.洪堡特KHD公司生產(chǎn)的動(dòng)篩跳汰機(jī)，該機(jī)性能可靠，分選效果優(yōu)良，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化。水洗系統(tǒng)洗煤機(jī)和浮選機(jī)分別選用煤科總院唐山分院研制的自動(dòng)化程度較高的SKT96型跳汰機(jī)和XJQM-14（4）型浮選機(jī)。 岱莊礦選煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)，一期工程實(shí)現(xiàn)動(dòng)篩車間、裝車站和濃縮壓濾車間的綜合自動(dòng)化，二期工程實(shí)現(xiàn)主廠房和產(chǎn)品倉(cāng)上的綜合自動(dòng)化。一期系統(tǒng)于2000年3月份投入正常使用，二期系統(tǒng)于2001年3月份投入使用。該系統(tǒng)自使用以來，運(yùn)行正常，基本達(dá)到了技術(shù)協(xié)議要求，實(shí)現(xiàn)了減人提效的目的，年節(jié)約開支516萬元；集控系統(tǒng)的投運(yùn)減少了啟停車時(shí)間，年節(jié)約資金18.92萬元；先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確判斷出事故地點(diǎn)和事故原因，減少事故處理時(shí)間，年減少損失50.4萬元，該系統(tǒng)的投運(yùn)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)介紹 1.1概況 選煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)局長(zhǎng)建設(shè)高產(chǎn)、高效、高技術(shù)含量選煤廠的指示投入的,按照精簡(jiǎn)、優(yōu)化、低投資、高效率的原則配置整個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)，包含三個(gè)網(wǎng)絡(luò)：控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)?？刂葡到y(tǒng)選用施耐得公司的QUANTUM系列PLC，在主廠房控制室、動(dòng)篩車間控制室、裝車控制室、壓濾車間控制室設(shè)立CPU站點(diǎn)，在主廠房配電室、動(dòng)篩車間配電室、濃縮車間配電室、原煤倉(cāng)下配電室、產(chǎn)品倉(cāng)上/下配電室設(shè)立遠(yuǎn)程I/O分站，它與CPU站組成RI/O網(wǎng)絡(luò)，CPU站之間組成MB 網(wǎng)，CPU與上位機(jī)組成以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)I/O負(fù)責(zé)設(shè)備的啟停和生產(chǎn)信息的采集，CPU負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算和信息的處理，上位機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和操作。本系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置32臺(tái)攝象機(jī)和12臺(tái)彩色電視機(jī)，通過矩陣切換主機(jī)可在電視機(jī)上固定循環(huán)顯示或調(diào)出某個(gè)攝象機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)畫面，可將工業(yè)電視視頻信號(hào)傳輸?shù)?個(gè)管理終端，采用快速以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選煤廠管理信息的綜合處理。通過與控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，動(dòng)態(tài)顯示選煤廠設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，與礦井管理網(wǎng)絡(luò)連接，礦調(diào)度室可方便地查看選煤廠管理信息。 1.2控制范圍及主要控制環(huán)節(jié) 原煤及地銷煤系統(tǒng)：礦井箕斗倉(cāng)下給煤機(jī)至動(dòng)篩車間、原煤倉(cāng)上、塊精煤倉(cāng)及地銷裝車給煤機(jī)，參控設(shè)備34臺(tái)，電機(jī)42臺(tái)。 濃縮壓濾系統(tǒng)：從濃縮機(jī)底流泵、壓濾車間到煤泥皮帶機(jī)，受控設(shè)備30臺(tái)。 裝車系統(tǒng)：原煤倉(cāng)下給煤機(jī)、221皮帶、裝車倉(cāng)下給煤機(jī)及裝車設(shè)備，受控設(shè)備40臺(tái)。 水洗系統(tǒng)：入洗皮帶至產(chǎn)品倉(cāng)上設(shè)備，受控設(shè)備50臺(tái)。 事故停車采用事故點(diǎn)設(shè)備至煤流源側(cè)急停，事故點(diǎn)到煤流方向設(shè)備依次延時(shí)停車。 原煤系統(tǒng)以動(dòng)篩跳汰機(jī)為中心實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制單元自動(dòng)；。水洗系統(tǒng)以跳汰機(jī)為中心實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制單元自動(dòng)化，濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)濃度控制單元自動(dòng)化，各種運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化。 對(duì)主要的料位、液位、閘門位置、翻板位置、濃度、流量、40千瓦以上的電機(jī)電流、溜槽堵塞實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，設(shè)定常值、超值報(bào)警。 1.3科學(xué)的二次回路控制原理 選煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次控制回路原理與傳統(tǒng)控制方式不同，減少了接線和中間環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的可靠性；啟車前，控制室能清楚的知道設(shè)備主回路是否正常；停車按鈕的輸入可在上位機(jī)里面方便地記錄下故障設(shè)備的名稱、故障類型、故障時(shí)間等內(nèi)容；PLC輸出與控制回路隔離，通過中間繼電器驅(qū)動(dòng)接觸器線圈，提高了系統(tǒng)的可靠性，并延長(zhǎng)了I/O模塊的使用年限；二期工程由于設(shè)備集中/就地均由PLC驅(qū)動(dòng)，對(duì)工藝流程控制的修改完全由軟件來完成，無需變動(dòng)硬接線，提高了系統(tǒng)的靈活性；二期工程中，設(shè)備的工作狀態(tài)由控制室統(tǒng)一調(diào)度決定，便于生產(chǎn)管理；在啟車預(yù)告過程中，對(duì)已選擇集中啟車的設(shè)備，由停車按鈕完成禁起指令的發(fā)送，并在硬接線中封鎖PLC出口，提高了系統(tǒng)的安全性；完善的皮帶綜合保護(hù)系統(tǒng)為迅速查找故障提供了保證；安全轉(zhuǎn)換開關(guān)為檢修人員安全提供了保證。 1.4靈活的控制方式：集控/就地/單起 集控方式下PLC執(zhí)行用戶程序的全部控制功能；就地方式下PLC僅執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和模擬顯示功能；單起方式下，在集控室可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的啟停車，并具有聯(lián)鎖、解鎖功能；設(shè)置就地操作設(shè)施，該設(shè)施不通過PLC控制。 1.5實(shí)現(xiàn)功能 本系統(tǒng)形成后，可以取消各種崗位工，工人由操作工變?yōu)檠矙z工，不參與設(shè)備的控制（事故狀態(tài)除外），可實(shí)現(xiàn)如下功能： 1） 控制功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制方式和工藝流程選擇、啟車預(yù)告、系統(tǒng)單起/程序啟停、系統(tǒng)運(yùn)行的閉鎖、過程參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 2） 診斷功能，能快速正確地識(shí)別模塊配置錯(cuò)誤、模擬量超程、線路斷線等故障，自動(dòng)報(bào)告總線通訊錯(cuò)誤還是網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤。 3） 冗余功能，采用不間斷電源雙回路供電自動(dòng)投入。選擇冗余通訊模塊，實(shí)現(xiàn)PLC和CPU的雙機(jī)熱備功能，主輔機(jī)同類切換，系統(tǒng)不間斷工作。 4） 網(wǎng)絡(luò)通訊功能，利用光纖將全廠PLC分站連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，各分站所采集的信息全匯集到主廠房控制室，在上位機(jī)上顯示，同時(shí)，也可將指令通過網(wǎng)絡(luò)傳至PLC分站。 5） 各種檢測(cè)和保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種料位、水位、閘閥位置、水量、電量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，并用圖形軟件在屏幕上顯示出動(dòng)態(tài)畫面；實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備保護(hù)信號(hào)的檢測(cè)。 6） 單機(jī)自動(dòng)化與系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能，通過PLC-/I/O接口實(shí)現(xiàn)與單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備的聯(lián)機(jī)。 7） 啟停車聲光預(yù)告和語音報(bào)警功能，啟停車前可利用廣播系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)預(yù)告；系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在上位機(jī)提示故障并語音報(bào)警。 8） 工業(yè)電視功能，通過集控室電視墻畫面對(duì)全廠重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)視，并通過視頻網(wǎng)絡(luò)將圖象傳至礦井調(diào)度室，使生產(chǎn)調(diào)度和管理人員及時(shí)獲取大量豐富的視覺信息，極大地提高了管理效率和自動(dòng)化水平，為選煤廠減人提效、安全生產(chǎn)提供了保障。 9） 計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)，使生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理人員以科學(xué)的手段組織合理的生產(chǎn)，通過建立管理信息系統(tǒng)局域網(wǎng)，與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)，形成廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選煤廠管理信息的綜合處理，使選煤廠的管理具有高度的科學(xué)性和技術(shù)性，達(dá)到現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理水平。 2技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析 2.1減少啟停車時(shí)間，降低電耗 為更好的應(yīng)用岱莊礦選煤廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開停車的需要，通過不斷完善調(diào)整啟停車程序，最大限度的減少啟停車時(shí)間，對(duì)于單臺(tái)小設(shè)備考慮同時(shí)啟車，縮短了啟車時(shí)間；詳細(xì)計(jì)算閉鎖關(guān)系的設(shè)備停車時(shí)間，盡量縮短停車時(shí)間，降低了電耗，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)測(cè)算如下： 原煤系統(tǒng)設(shè)備總有功功率為711.3KW，按平均每天啟停車3次，每次節(jié)省20分鐘，每年為300個(gè)工作日，每度電為0.45元，則每年可節(jié)約電費(fèi)20?3?588.73?300?0.45/60=7.95萬元； 水洗系統(tǒng)設(shè)備總功率為1169.35KW，按平均每天啟停車3次，每次節(jié)省20分鐘，每年為300個(gè)工作日，每度電為0.45元，負(fù)荷計(jì)算系數(shù)為0.6，則每年節(jié)約電費(fèi)20?3?300?1169.35?0.6?0.45/60=9.47萬元； 裝車系統(tǒng)設(shè)備總功率為380.5KW，按平均每天裝一列火車，每次節(jié)省時(shí)間30分鐘，每年為300個(gè)工作日，每度電為0.45元，負(fù)荷計(jì)算系數(shù)為0.6，則每年節(jié)約電費(fèi)30?300?380.5?0.6?0.45/60=1.5萬元； 則每年可節(jié)約電費(fèi)18.92萬元。 2.2先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，減少事故處理時(shí)間 該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維修量小，其先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在事故發(fā)生時(shí)，能及時(shí)準(zhǔn)確的找出事故發(fā)生地點(diǎn)，方便調(diào)度人員采取正確果斷的處理措施，縮短事故處理時(shí)間，按平均每月事故處理減少1小時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)約12小時(shí)，按350噸/小時(shí)計(jì)算，每年可減少損失4200噸原煤；按120元/噸計(jì)算，可減少損失資金4200?120=50.4萬元。 2.3減人提效 由于全廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的投運(yùn)，可大幅度減少崗位人員配置，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。全廠人員將從原計(jì)劃的412人減至154 人，每人每年的消耗按2萬元考慮，每年可減少人員開支516萬元。 2.4增強(qiáng)管理效益 集控系統(tǒng)是全廠綜合自動(dòng)化的核心，是實(shí)現(xiàn)各種單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)全廠生產(chǎn)設(shè)備集中控制，對(duì)各種參數(shù)的檢測(cè)，它產(chǎn)生的效益是多方面的、綜合性的。 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)投運(yùn)后，可顯著提高選煤廠的現(xiàn)代化裝備和管理水平，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)管理，降低設(shè)備事故率，