选煤厂PLC控制系统改造升级的实践.pdf

2 0 1 2年第 3期 No ．3 2 01 2 煤 炭 科 技 C0AL SCI ENCE T ECHNOLOGY MAGAZI NE 8 1 文章编号 1 0 o 8 3 7 3 1 2 o 1 2 0 3 一 o o 8 1 0 2 选煤厂 l a 1 ． C控制系统改造升级的实践 孙汝敏， 王立芹 国投新集能源股份有限公司， 安徽 淮南2 3 2 0 0 1 摘要 对选煤 厂原煤 生产车 间集 中控制 系统升级改造 的过程进 行 了介绍 ，将 MO D I C O N E 9 8 4系统升级为施耐德 Q u n a t u m 系统的改造思路及其实施 细节进行 了详细说 明 ，对选煤 厂老旧集控系统升级改造具有一定的参照和借鉴意义。 关键词 控制技 术； 通信设置 ； 升级改造 中图分类号 T D 9 文献标志码 B 某选煤厂改造前 ，原煤生产系统的控制设备严 重老化 ，设备故障率偏高 ，严重影响矿井的正常生 产。 随着计算机及控制技术的发展 ， 宜采用先进 的控 制系统替代原技术落后、 硬件老化的控制系统。 1 原煤生产集控系统升级 改造的原因 某选煤厂原煤生产集 中控制 系统于 1 9 9 6年投 运， 由美国莫迪康公司生产的 M O D I C O N E 9 8 4 系列 P L C搭建 ， 具体包括一个本地站 原煤动筛主站 ， 两 个远程 U O分站 压滤远程 I ／ 0分站 、 原煤远程 U 0分 站 。主站 P L C， 两个远程 U O分站及上位机之 间的 数据采集、 传送、 交换由M B 通信网络实现。该系统 因投用年久 ， 硬件老化严重 ， 无备件支持 ， 近年来多 次出现控制系统故障而导致矿井输煤系统瘫痪的生 产事故。为此进行升级改造。 2 改造方案 集控系统升级改造必须在 7 d内完成 ，时间紧 形板 反应 区 停 留时间／ mi n 流速／ m s - - 沉 淀 区 表 面 负荷 率／ m mz h 一 上 升流速／ m m S - I 滤速／ m h 一 - 反冲 洗 强度／ L s 一 - 3 应用效果 8 O．6 0．5 井下水经过净化处理后 ， 达到国家饮用水标准。 任务重， 为确保技改顺利完成， 特制定以下方案 1 原 MO D I C O N E 9 8 4系列 P L C控制系统软硬 件全部升级为施耐德 Q u a n t u m系列产品。 2 保留原控制系统的布局方式不变 ， 在原设备 安装地点进行设备升级更换。 3 参控设备与 P L C 、 I ／ O模块间的接线方式， 控 制线线号及各参控设备 I ／ O点的分配原则上与原系 统保持一致 ， 控制电缆无须重新敷设。 4 升级后 的系统与原 系统的操作方式基本不 变 ， 保留集中操作和授权就地操作 的功能。 5 原系统 上位组 态及 P L C编程 软件 升级更 换。 2 ． 1 集控 系统 升级后的集控系统，主要对原煤输送及筛选系 统各设备进行集 中控制。该系统是在原系统基础上 实施改造 ，动筛主站及压滤分站的 F 0分配维持原 样 ， 原备用数字量输入点用于接人新增加的带式输 直接供工业广场工业用水及部分生活用水。解决了 污水排放带来的环境污染 问题 ； 有效利用净化水 ， 可 节省水资源； 通过对矿井水净化利用， 每年可节省资 金 7 1 ． 1 万元 其中节省水费 5 6 ． 7万元 ， 节省排污费 l 4 ． 4万元 ， 经济效益显著 。 作者简 介 许 树 广 1 9 7 1 一 ， 男， 黑 龙江鹤 岗人 ， 1 9 9 2年 毕业于鹤岗矿务局职工大学采矿工程专业， 吉林省宇光能源 股份有限公司九台营城矿业分公司工程师。 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 0 2 6 5 l 8 1 l l 6 I 8 2 煤炭科技 2 0 1 2年第 3 期 送机的各种保护。 原煤分站原 I ， 0模块及接 口模块安装在狭小 的 操作台内， 不便检修。 现将该分站所有模块进行组柜 安装并移至原煤配电点；更换的操作台保留原有按 钮手动控制方式 ， 增加 了原煤集控上位机操作 ， 操作 人员通过人机界面可对整个原煤生产设备的运行情 况进行监控， 该上位机通过以太网接入主控 P L C 。 调度集控室设有调度集控上位机，该机安装上 位组态软件 i F I X 4 ． 5及 P L C编程软件 c o n c e p t 2 ． 6 ， 通过 MB 网与 P L C进行数据交换并实现对 P L C的 在线编程和参控设备的远程控制。 2 ． 2系统工作 方式 改造后的集控系统有 以下 3 种工作方式 自动联锁 在集控室上位机组控制画面上按下 “ 启动预告” 按钮 ， 预告结束后 1 mi n内按下“ 系统启 动” 按钮 ， 原煤各生产设备按预选工艺流程的闭锁关 系逆煤流启动； 按下“ 系统停止” 按钮 ， 则各设备按预 选工艺流程的闭锁关系顺煤流停止 。 手动联锁 在集控室上位机组态控制画面上手 动启 、 停各单台设备 ， 设备间具备闭锁关系。 检修解锁 各单 台设备可手动启 、 停 ， 设备间不 具备闭锁关系。 2 ． 3硬件 配置 该控制 系统采用 了由 P L C与上位机组成 的二 级计 算机集 中控 制系统 ， P L C采用 Q u a n t u ml 4 0系 列 ， 设置 1 个主站和两个远程分站 动筛主站装设 P s电源模块 、 C P U模块 、 R I O接 口模块 、 以太网 N O E通信模块等各 1 块 ， I ／ 0模块 5 块 ；压滤远程 I ／ 0分站装设 P S电源模块 、 R I O接 口 模块等各 1 块 ， I ／ 0模块 5块 ； 原煤远程 I ／ 0分站有两 个机架 ， 基架装设 P s电源模块 、 R I O接 口模块 、 E B X 机架扩展模块等各 1 块 ， I ／ 0 模块 1 1 块 ； 扩展架装设 P S电源模块 、 E B X机架扩展模块等各 1 块 ， I ／ 0模块 8 块 。由于原煤分站控制的设备较多 ， 1 个机架所设 的 I ／ 0模块无法满足要求 ，必须通过两块 E B X机架 扩展模块扩展一个机架 ， 装备足够的 I ／ 0模块 ， 以满 足被控设备对控制系统 I ／ 0的实际需求。 2 ． 4通 信设置 系统有三层通信 第一层是 P L C原煤动筛主站 与压滤远程 I ／ 0分站 、原煤远程 I ／ 0分站间的通信 主站装有 1 块 C R P 9 3 1 0 0 R I O主站接 口通信模 块 ， 压滤分站 、原煤分站各装有 1 块 C R A 9 3 1 0 0 R I O分 站接口通信模块，此三块接口 模块与通信电缆构成 了主站与分站间的互联互通 。本 P L C控制 系统 的 R I O通信中 ， 主站的地址不可更改 ， 分站地址从 2 2 5 6 ， 设定压滤分站地址为 2 ， 原煤分站地址为 3 ， 该 设定必须与 P L C的硬件组态相对应。 第二层是 Mo d b u s P l u s 通信 M B ， 用于调度集 控室原煤监控上位机与原煤 P L C问 的通信。主站 C P U选用 1 4 0 C P U 4 3 4 1 2 A， 自带两个 Mo d b u s 接 口和 一 个 Mo d b u s P l u s 接 口， 通过 Mo d b u s P l u s 接 口将原 煤 P L C控制站接入二期选煤控制系统 的控制网络 MB 网络 。 MB 网络原已形成 ， 现连接在 MB 网络 中的设备有选煤厂主控 P L C、 原煤控制 P L C及调度 集控室内的 4台工控机。原煤 P L C的接入实现了 与 选煤厂主控 P L C的上位机监控程序的对接 ， 该 案 原煤 P L C的地址设为 5 。 第三层是以太网通信 T C P ／ I P ， 用于原煤 P L C 与原煤集控室上位计算机通信，也可以通过此以太 网接 口接入矿井 自动化网络。装在原煤 P L C主站的 N O E以太网模块地址设为 1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 ． 2 0 0 ， 上位机 的 I P地 址 须 设 在 一 个 网 段 的 不 同 地 址如 1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 ． 1 9 8 。 2 ． 5系统功 能特点 该系统上位组态软件采用 i F I X 4 ． 5。用该软件 开发人机监控界面， 具备完善的生产监控管理功能 ， 对胶带运输环节及相关辅助生产过程的实时数据进 行采集 、 处理 、 显示 、 趋势记录， 并可进行报表打印。 P L C编程软件采用 C o n c e p t 2 ． 6 。该方案采用梯 形 图编写 P L C应用程序 ， 程序 的运行可以通过梯形 图实时显示 ， 有助于实时对设 备进行监视 、 分析及对 程序进行优化调试 。通过 C o n c e p t 2 ． 6编程软件的离 线 、 在线操作 ， 可实现 P L C的组态配 置 、 程序 的建 立 、 修改 、 上传 、 下载 ， 以及程序的优化调试等功能 。 3 结语 改造后提高 了选煤厂原煤 P L C系统 软硬件 的 可靠性 ， 降低 了原煤生产系统的事故率 。改造至今 ， 未发生因 P L C故障导致的机 电事故 ， 保证 了矿井的 稳产 、 均产。 作 者简介 孙 汝敏 1 9 8 3 一 ， 男， 江 苏连 云港人 ， 2 0 0 6年 毕业于太原理工大学 电气工程及其 自动化专 业， 国投新 集能 源股份有限公 司工程 师。 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 5 1 8