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煤礦洗煤廠自動控制系統,
一、系統簡介
煤炭洗選是利用煤和矸石的物理、化學性質的差異，通過物理和表面化學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境的污染控制要求，并加工成質量均勻、用途不同的煤炭產品的一種加工技術。高產、優質、安全、節能、省力，減少崗位人員，*終達到降低成本的目的，提高勞動生產率以獲取**利潤是今后煤炭企業在競爭中生存的基礎，煤礦要發展、要生存，必須走安全、高產、高效、實現選煤自動化之路，通過自動化建設實現減員增效、降低成本，提高勞動生產率，而選煤自動控制系統是煤礦自動化的一個重要組成部分。
隨著計算機控制技術及以微處理器為核心的可編程序控制器的普遍應用，結合選煤系統的特點，在確保先進性與可靠性的基礎上，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設備配備傳感器、保護裝置、擴音、視頻等設備組成選煤自動控制系統。該自動控制系統可有效地保證生產設備的正常運行，減少安全隱患，降低工人勞動強度，加快啟、停車進程，縮短設備的空運轉時間，從而降低電能消耗及設備磨損，為選煤廠安全、高效生產奠定堅實的基礎。
二、洗煤工藝介紹
洗煤廠的設計生產規模一般為1000萬～20000萬噸，與礦井原煤生產能力相適應。
煤炭洗選可分為跳汰選煤、重介質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--浮選聯合流程；重介--浮選聯合流程；跳汰--重介--浮選聯合流程；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的：原煤儲存、動篩車間、主洗車間、濃縮壓濾車間、裝車系統等部分。
三、系統組成
煤礦洗煤廠自動控制系統是由五部分組成：地面監控設備、傳輸信道、洗選監控設備、及可選擴音通訊、視頻監控設備。系統組成框圖如下：
● 地面監控設備：
上位監控管理系統由計算機監控管理站、集控調度控制臺、工業控制計算機、大屏幕工業控制顯示器等組成。監控計算機安裝Windows操作系統和洗煤廠自動控制系統組態軟件，系統完成原煤準備、洗選、煤泥水處理設備的監控和對裝車站設備的監測，裝車站可設置計算機完成對裝車系統設備監控。
● 組態軟件：選用主流組態軟件（西門子Wincc），工作于Window 2000/XP 以上平臺，完成所需的圖形監控、動態圖形顯示、歷史數據采集、狀態趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能。通過OPC、FTP等接口，將監控主機的數據在局域網上傳輸到其它部門，以共享監測數據。
● 傳輸信道：
地面調度中心站監控主機至洗煤廠現場的數據傳輸信道基于千兆工業以太環網平臺，利用單模普通光纜，通訊計算機與環網平臺間傳輸介質采用光纜或阻燃信號電纜（帶雙絞功能）進行傳輸。PLC監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總線協議；接入PLC監控柜的模擬量及開關量信號采用傳感器信號電纜或礦用阻燃信號電纜；控制設備起停等信號采用KVV或MKVV系列控制電纜；
● 洗選監控設備：
● PLC 控制柜
整個控制系統設計原煤準備、主廠房水洗、煤水處理等分系統，在每個分系統的PLC 分站點設置PLC 控制柜；柜內安裝電源裝置、PLC 分站、I/O 模塊及隔離繼電器。設有后備交流電源凈化裝置，當系統電網掉電后，柜內設備保持正常工作，以保證系統工作可靠性和控制的連續性；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。
為避免來自現場的干擾電壓竄入PLC 系統損壞PLC 的開關量模塊，PLC 的所有開關量I/O 與現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換開關，當轉換開關在“集控”位置時，該設備由集控系統控制，現場可以停車，但不可以開車；當轉換開關在“就地”位置時，該設備由崗位操作人員就地控制；當轉換開關在“停止”位置時，就地和集控均無法實現對該設備的控制。此外，通過轉換工作方式，系統還能自動產生禁起信號，使系統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
現場傳感器的配置待獲得選煤廠工藝設計資料后進行，配置的傳感器主要用于檢測供電狀況、關鍵設備電流、過程參數（諸如壓力、溫度、倉位、液位、密度、負壓、流量、灰份、開度、轉速等）生產計量（如入洗量、外運量、產品分類計量、用電量等）、皮帶保護（如堵煤、打滑、縱撕、拉繩、跑偏、煙霧等）。
三、系統特點
● 產品均為工業級設計，并通過濕熱、振動、沖擊、碰撞試驗，安全性和可靠性具有權威機構認證。
● 工業化組態軟件，可由用戶隨時在線設計、編輯、修改系統界面；有遠程服務軟件，可通過網絡遠程服務，及時為用戶升級、修改、編輯系統軟件；幫助用戶充分發揮監控系統的管理作用，創造經濟、安全效益。
● 系統中具有集控/就地/檢修三種工作方式，可根據現場需求進行選擇。
● 系統自動控制功能齊全，是實現整個選煤廠生產設備的聯鎖啟停控制（電氣設備啟、停車預告，按流程自動聯鎖啟、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），狀態監視（包括：皮帶監測保護、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、電機電流及溫度監測保護等），信號監控，動態流程顯示，數據顯示、記錄、處理等功能。
● 系統可以方便地選擇作業流程，根據工藝要求，選擇相應范圍內的設備投入生產。
● 系統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，并可充實設備維護檢修隊伍，提高維護質量，減少事故發生，變發生事故后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設備的使用率，實現減人增效。
● 有效地保護選煤機電設備，延長使用壽命，減少事故停機時間，提高排水能力。
● 有效地提高突發事故的應急處理能力，防止故障的擴大。
四、系統功能
● 起動預告功能：系統起動前，設備起車預告，通過鈴、語音等設備向現場發起動預告信號，以提醒現場工作人員注意安全。
● 設備禁止起動：在預告期間，自動控制系統上位機若接收到現場禁止起動信號，則禁止起動設備，并自動記錄設備號，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實現自動延時起動皮帶，延時時間可以方便設定。在起車過程中，若有一臺設備故障或禁起，系統立即暫停起車過程，閉鎖上游皮帶來煤設備，延時一定時間，在延時時間內，已起動的設備不停，若故障能短時排除，可以繼續起車，否則，瞬時停止已起動的設備，當故障消除后，系統將能自動改成逆煤方向起車，以避免發生堆煤生產事故。
● 事故處理、暫停/解除功能：在設備運行過程中，當某臺設備發生故障時，故障設備至煤源測各設備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設備在煤流運空后延時停車。若故障能盡快處理，現場人員可解除故障，這時停車過程自動停止，未停完的設備不再繼續停車。系統向各設備重新發起動預告信號，預告結束后，自動起車至煤源，使系統恢復正常運行，以減少設備的頻繁起停，降低設備的損壞率。
● 分布式控制系統功能
分布式控制系統有三種控制操作方式，即集中控制操作方式、現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，是本系統的主要操作方式，現場單機手動操作方式主要用于設方式包括集中-手動和集中-自動兩種方式，是本系統的主要操作方式，現場單機手動操作方式主要用于設備的調試和系統發生嚴重故障情況，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，結合工控機大屏幕彩顯，實現對單條設備的監控和干預。在此種方式下，設備之間的聯鎖關系可以方便地設定或取消。該方式主要用于設備的試運行和檢修，也可以作為正常生產時的操作方式。
● 集中-自動方式：即通過計算機觸摸屏或鼠標器，結合工控機大屏幕彩顯，選擇適合的工序流程，實現選定的流程內工藝設備的自動啟停。在此種方式下，設備之間的聯鎖關系可以方便地設定或取消。該工作方式作為正常生產時的主要操作方式。
● 現場單機手動操作方式
現場單機手動操作方式是通過現場控制箱上的按鈕，實現單臺設備的手動控制，該操作方式主要供單機調試和系統發生嚴重故障時使用。在此工作方式下，設備的操作獨立于系統，確保在控制系統發生嚴重故障情況下，不影響正常生產。
● 檢修方式
設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：在作業完成后，停止該作業流程。停止順序為順煤流方向分組延時停止各設備，停車時間可以方便設定。停車流程可選擇。
● 故障停車功能：當現場的故障檢測裝置動作以后，故障設備以及上游皮帶立即停止運行，其下游設備經延時，待煤流排清以后依次停止運行。
● 緊急停車功能：出現緊急情況，按下工控機上的緊急停止按鈕，所有設備立即停止運行。
● 保護及故障報警功能
當設備發生起車故障時，系統發出聲光報警。起車過程暫停，顯示器上發出相應的文字報警信號,語音系統也發出相應的語音報警信號。
當系統發生故障停車或傳感器監測點報警（例：堵塞、跑偏、倉滿、倉空等）時，系統發出聲光報警。系統自動根據報警的設備和部位作出相應的停機處理，避免故障的發生和擴大。顯示屏上同時發出相應的文字報警信號，語音終端也發出相應的報警信號。系統能自動顯示、記錄或打印故障性質、故障地點及發生故障的時間。
● 語音廣播功能
系統具有全自動的語音預告和報警功能，集控室可以實現對現場的語音廣播和現場單點語言通信功能。
● 工業電視系統功能
● 圖像監視功能
系統具有圖像監視功能，通過工控機可實現對重要生產崗位的工況進行實時監視，并可通過工控機控制攝像機動作，選擇監控畫面。當重要崗位發生故障時，工控機上的視頻監控畫面自動切換到故障畫面，并可自動實現錄像。
● 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，實現對監控地點的全方位控制。
可以通過遙控鏡頭實現取景大小、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定。
● 系統生成及實時修改功能：能對系統所測控設備的名稱、安裝地點、測點性質、圖形畫面、數據報表等參數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的實時數據、歷史數據、運行狀態、報警狀態。
● 打印功能：系統自動生成實時數據、歷史數據、各種報表；按操作指令打印各種報表、圖形、曲線。
● 歷史數據存儲功能：以**值、平均值和*小值形成歷史曲線，所有數據可存儲一年。
● 自診斷功能：系統具備自診斷功能，及時發現各種監測傳感器、PLC故障故障，并予以報警。
● 網絡接口功能：系統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，具備向上一級網絡傳送數據的能力。
● 軟件接口：系統具有標準OPC軟件接口，可以與其它礦用系統實現無縫鏈接，從而實現全礦井的管控一體化。
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