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煤礦洗煤廠自動(dòng)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(jìn)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(dá)到降低成本的目的，提高勞動(dòng)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(shí)現(xiàn)選煤自動(dòng)化之路，通過自動(dòng)化建設(shè)實(shí)現(xiàn)減員增效、降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而選煤自動(dòng)控制系統(tǒng)是煤礦自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分。

隨著計(jì)算機(jī)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(diǎn)，在確保先進(jìn)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(yùn)輸皮帶、給煤機(jī)、破碎機(jī)及振動(dòng)篩等原煤系統(tǒng)設(shè)備配備傳感器、保護(hù)裝置、擴(kuò)音、視頻等設(shè)備組成選煤自動(dòng)控制系統(tǒng)。該自動(dòng)控制系統(tǒng)可有效地保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，減少安全隱患，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，加快啟、停車進(jìn)程，縮短設(shè)備的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、洗煤工藝介紹

洗煤廠的設(shè)計(jì)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(zhǔn)備：包括原煤的接受、儲(chǔ)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(jìn)行干燥，一般在比較嚴(yán)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(chǔ)存、動(dòng)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(dòng)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(kuò)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(jì)算機(jī)監(jiān)控管理站、集控調(diào)度控制臺(tái)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、大屏幕工業(yè)控制顯示器等組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)安裝Windows操作系統(tǒng)和洗煤廠自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)軟件，系統(tǒng)完成原煤準(zhǔn)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(jì)算機(jī)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(tái)，完成所需的圖形監(jiān)控、動(dòng)態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報(bào)警等諸多功能。通過OPC、FTP等接口，將監(jiān)控主機(jī)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(jī)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(tái)，利用單模普通光纜，通訊計(jì)算機(jī)與環(huán)網(wǎng)平臺(tái)間傳輸介質(zhì)采用光纜或阻燃信號(hào)電纜（帶雙絞功能）進(jìn)行傳輸。PLC監(jiān)控柜之間的通訊采用礦用阻燃信號(hào)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(hào)采用傳感器信號(hào)電纜或礦用阻燃信號(hào)電纜；控制設(shè)備起停等信號(hào)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(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原煤準(zhǔn)備、主廠房水洗、煤水處理等分系統(tǒng)，在每個(gè)分系統(tǒng)的PLC 分站點(diǎn)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(dāng)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(hào)采用進(jìn)口中間繼電器隔離，隔離繼電器有吸合指示、強(qiáng)制閉合功能，觸點(diǎn)容量不低于AC220V 10A。模擬量信號(hào)也采用隔離器進(jìn)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(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在“集控”位置時(shí)，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(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在“就地”位置時(shí)，該設(shè)備由崗位操作人員就地控制；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在“停止”位置時(shí)，就地和集控均無法實(shí)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(dòng)產(chǎn)生禁起信號(hào)，使系統(tǒng)的安全性得到了保證。就地控制箱的防護(hù)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(jì)資料后進(jìn)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(fù)壓、流量、灰份、開度、轉(zhuǎn)速等）生產(chǎn)計(jì)量（如入洗量、外運(yùn)量、產(chǎn)品分類計(jì)量、用電量等）、皮帶保護(hù)（如堵煤、打滑、縱撕、拉繩、跑偏、煙霧等）。

三、系統(tǒng)特點(diǎn)

● 產(chǎn)品均為工業(yè)級設(shè)計(jì)，并通過濕熱、振動(dòng)、沖擊、碰撞試驗(yàn)，安全性和可靠性具有權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。

● 工業(yè)化組態(tài)軟件，可由用戶隨時(shí)在線設(shè)計(jì)、編輯、修改系統(tǒng)界面；有遠(yuǎn)程服務(wù)軟件，可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程服務(wù)，及時(shí)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(jì)、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(jìn)行選擇。

● 系統(tǒng)自動(dòng)控制功能齊全，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(dòng)聯(lián)鎖啟、停車控制，故障停車，緊急停車，斷點(diǎn)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(hù)、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(jī)電流及溫度監(jiān)測保護(hù)等），信號(hào)監(jiān)控，動(dòng)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(jìn)的綜合診斷功能，能快速準(zhǔn)確識(shí)別模塊配置錯(cuò)誤、線路斷線等故障。

● 可減少看護(hù)人員，并可充實(shí)設(shè)備維護(hù)檢修隊(duì)伍，提高維護(hù)質(zhì)量，減少事故發(fā)生，變發(fā)生事故后的被動(dòng)檢修為主動(dòng)的定期檢修，提高設(shè)備的使用率，實(shí)現(xiàn)減人增效。

● 有效地保護(hù)選煤機(jī)電設(shè)備，延長使用壽命，減少事故停機(jī)時(shí)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(kuò)大。

四、系統(tǒng)功能

● 起動(dòng)預(yù)告功能：系統(tǒng)起動(dòng)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(dòng)預(yù)告信號(hào)，以提醒現(xiàn)場工作人員注意安全。

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

● 起動(dòng)/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(dòng)延時(shí)起動(dòng)皮帶，延時(shí)時(shí)間可以方便設(shè)定。在起車過程中，若有一臺(tái)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(shí)一定時(shí)間，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，已起動(dòng)的設(shè)備不停，若故障能短時(shí)排除，可以繼續(xù)起車，否則，瞬時(shí)停止已起動(dòng)的設(shè)備，當(dāng)故障消除后，系統(tǒng)將能自動(dòng)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(yùn)行過程中，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障設(shè)備至煤源測各設(shè)備立即停車，故障點(diǎn)沿煤流方向以后的設(shè)備在煤流運(yùn)空后延時(shí)停車。若故障能盡快處理，現(xiàn)場人員可解除故障，這時(shí)停車過程自動(dòng)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(dòng)預(yù)告信號(hào)，預(yù)告結(jié)束后，自動(dòng)起車至煤源，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)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(dòng)操作方式和檢修方式。集中操作方式包括集中-手動(dòng)和集中-自動(dòng)兩種方式，是本系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單機(jī)手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)方式包括集中-手動(dòng)和集中-自動(dòng)兩種方式，是本系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單機(jī)手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障情況，檢修工作方式則確保維護(hù)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(dòng)和集中-自動(dòng)。

● 集中-手動(dòng)方式：即通過計(jì)算機(jī)觸摸屏或鼠標(biāo)器，結(jié)合工控機(jī)大屏幕彩顯，實(shí)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(yùn)行和檢修，也可以作為正常生產(chǎn)時(shí)的操作方式。

● 集中-自動(dòng)方式：即通過計(jì)算機(jī)觸摸屏或鼠標(biāo)器，結(jié)合工控機(jī)大屏幕彩顯，選擇適合的工序流程，實(shí)現(xiàn)選定的流程內(nèi)工藝設(shè)備的自動(dòng)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(shí)的主要操作方式。

● 現(xiàn)場單機(jī)手動(dòng)操作方式

現(xiàn)場單機(jī)手動(dòng)操作方式是通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的手動(dòng)控制，該操作方式主要供單機(jī)調(diào)試和系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)使用。在此工作方式下，設(shè)備的操作獨(dú)立于系統(tǒng)，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)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(hù)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?yàn)轫樏毫鞣较蚍纸M延時(shí)停止各設(shè)備，停車時(shí)間可以方便設(shè)定。停車流程可選擇。

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

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

● 保護(hù)及故障報(bào)警功能

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

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障停車或傳感器監(jiān)測點(diǎn)報(bào)警（例：堵塞、跑偏、倉滿、倉空等）時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)報(bào)警的設(shè)備和部位作出相應(yīng)的停機(jī)處理，避免故障的發(fā)生和擴(kuò)大。顯示屏上同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的文字報(bào)警信號(hào)，語音終端也發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)能自動(dòng)顯示、記錄或打印故障性質(zhì)、故障地點(diǎn)及發(fā)生故障的時(shí)間。

● 語音廣播功能

系統(tǒng)具有全自動(dòng)的語音預(yù)告和報(bào)警功能，集控室可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的語音廣播和現(xiàn)場單點(diǎn)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(jī)可實(shí)現(xiàn)對重要生產(chǎn)崗位的工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并可通過工控機(jī)控制攝像機(jī)動(dòng)作，選擇監(jiān)控畫面。當(dāng)重要崗位發(fā)生故障時(shí)，工控機(jī)上的視頻監(jiān)控畫面自動(dòng)切換到故障畫面，并可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)錄像。

● 圖像觀察功能

可以自動(dòng)或手動(dòng)方式對攝像機(jī)進(jìn)行左右360^。、上下90^。旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控地點(diǎn)的全方位控制。

可以通過遙控鏡頭實(shí)現(xiàn)取景大小、遠(yuǎn)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(gè)不同的輸出；切換方式可分為自動(dòng)或手動(dòng)方式，在自動(dòng)方式下，切換的時(shí)間間隔可任意設(shè)定。

● 系統(tǒng)生成及實(shí)時(shí)修改功能：能對系統(tǒng)所測控設(shè)備的名稱、安裝地點(diǎn)、測點(diǎn)性質(zhì)、圖形畫面、數(shù)據(jù)報(bào)表等參數(shù)進(jìn)行定義及實(shí)時(shí)修改。

● 顯示功能：以表格、曲線、直方圖、模擬圖、聲光報(bào)警形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)。

● 打印功能：系統(tǒng)自動(dòng)生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、各種報(bào)表；按操作指令打印各種報(bào)表、圖形、曲線。

● 歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)一年。

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

● 網(wǎng)絡(luò)接口功能：系統(tǒng)具備接入遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)OPC軟件接口，可以與其它礦用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫鏈接，從而實(shí)現(xiàn)全礦井的管控一體化。