浅谈自动化系统在祁南煤矿选煤厂的应用.doc

浅谈自动化系统在祁南煤矿选煤厂的应用 摘要安徽淮北矿业集团祁南煤矿选煤厂通过自动化控制改造，实现了对生产系统的有效集中控制，配煤系统的精确配料，确保了精煤质量，提高了生产率。同时强化了调度指挥系统，利用集控起停机，减少了电力消耗，延长了实际开机时间，有效提高了处理量和入洗能力。系统运行更加稳定可靠，收到较好的效果，为全厂优质高效的管理和生产奠定了基础。 关键词自动控制 生产系统 系统运行 提高效益。 祁南煤矿选煤厂隶属淮北矿业（集团）有限责任公司，位于祁南煤矿工业广场内。 祁南煤矿地面生产系统建有斜轮排矸车间，主要是对 13mm以上原煤块进行重介斜轮排矸，大块精煤破碎后和-13mm末煤一起作为动力煤由带式输送机运至装车仓。近年来，随着祁南煤矿技术改造的进行，矿井生产能力由每年180万吨/年，提高到240万吨/年，而且随着井下采场的延伸，原煤灰分逐年增高，现有的选煤厂各个系统。 如块煤斜轮排矸对煤质适应性差， 13mm筛分效率低，分选效果差，不能有效降低商品煤灰分，而且煤泥水处理煤泥回收能力低；原有集控系统不能满足生产需要，必须进行技术改造。根据淮北矿业集团对祁南煤矿选煤厂技术改造的设想，重点通过对生产集控系统的改造，形成网络化管理，进一步增加入洗能力，提高现代化水平，生产市场需要的动力电煤和炼焦配煤产品。祁南煤矿选煤厂从2008年开始陆续对集控系统、压滤车间、浓缩池等进行自动化改造，增设了生产集中控制系统，工业电视监控系统，计算机信息管理系统，调度通讯系统等全厂形成了网络化管理。经过近两年来的运行，效果显着。 1 全厂系统控制的组成 1.1 全厂集中控制系统 选煤厂集中控制系统由PLC集中控制系统和计算机调度监控系统组成。 PLC集中控制系统实现选煤厂的全厂设备的集中控制和自动化参数的调节过程。 PLC系统采用GE Fanuc PLC，PLC主站采用GE最新产品PAC7i，CPU选用IC698CPE010。分站选用GE90-30分站。主分站之间通过以太网光纤环网相连接。与原有的Fieldcontrol分站采用Genius总线连接。 计算机调度监控系统则以各种图形、数字、报表实时显示选煤厂的生产过程及重要的工艺参数过程。并作为人机接口实现对全厂的控制过程的操作。 计算机调度监控系统和PLC之间通过TCP/IP工业以太网通信，交换机采用MOXA工业型以太网交换机。 1.2 工业电视监控系统及大屏幕投影系统 工业电视监控系统，通过控制室的大屏幕投以直观的可视图像实现对全厂的工况的实时监视，并且其图像信号通过视频服务器接入矿务局域网从而实现信息共享。使相关领导在办公室即可观察现场的实际工况。 电视视频信号通过光纤传输的方案。控制室采用25”彩色监视器实现对现场电视信号监视。 1.3 计算机信息管理系统 计算机信息管理系统完成全厂综合信息管理系统。该系统通过和自动化系统联网可以实时观察选煤厂的生产过程信息，如每天的产量、当前煤质灰分、设备运转情况等。并可随时了解安全、生产、物质运销、效益等各种信息，实现全厂区统一调度、统一管理。并且可实现远程办公，即使出差在外通过互联网也可以了解工程信息。 1.4 调度通讯系统 新上数字程控调度交换机（120门）1套取代原有通讯系统。 调度电话通讯系统采用苏州山友通信公司的CR-95D 1024型数字交换机。 调度通讯系统CPU及供电系统均采用双套热备份工作，在系统自动倒换时不会影响。 2 各系统的主要功能 我们在该选煤厂的控制系统中，采用三层网络结构，控制网、监控网、信息管理网。控制网采用了远程RIO网。控制网完成对全矿设备运行状态、工艺参数等的数据采集以及设备控制和相关的调节过程。监控网采用以太网和PLC控制主机相连接，完成生产系统的监控管理功能。 与重介系统之间的接口全厂集中控制系统与重介系统之间采用以太网相连接，在中央控制室实现重介密度参数的监控。对于原来的重介密度调节系统纳入到新的控制系统中，通过监控计算机实现关于密度调节系统的监控操作。 2.1 PLC控制系统 在程序设计上，主控CPU能自动诊断所选系统的运行条件、各设备的输入状态及保护接点是否满足起车条件，若出现异常情况PLC向上位机给出相应的报警信息。 按工艺流程特点，控制系统分为原煤系统、跳汰系统、三产品重介旋流器系统、浓缩压滤系统、产品运输系统及产品煤装车系统等。系统在正常情况下均由控制操作员实现按程序自动停起车，所有集控设备均设有集控/就地/零位三种控制方式，“集中”用于正常生产，“就地”用于单机调试，“零位”用于设备检修和故障处理。浓缩和压滤设就地控制系统。 2.2 视频功能 工业电视系统主要有视频服务器，摄像机（18个摄像头）、云台、解码器、视频分配器、监视器等组成，用于监视各设备的运行情况。来自现场的视频信号经视频分配器分成两路，一路送至视频频矩阵控制器，一路送至视频服务器，视频服务器的输出信号一路通过视频同轴电缆送至监视器，一路通过厂矿信息管理网传至矿调度中心，厂矿领导及相关职能办公室，实现图像资源共享。集控室和各办公室可同时任选观看各监视点的现场生产情况。 集控室设置一套120大屏幕投影系统，通过视频主机的设置，能够自由灵活的在上位系统画面和工业电视监视画面之间切换。在大屏幕左右两侧，各设置三块尺寸为34寸液晶显示屏，每块显示屏均可以切换同时显示四路信号画面。 2.3 计算机监控系统功能 通过调度监控系统完成全厂工艺设备的监控，实时显示工艺设备的工作状态以及所采集的工艺过程参数（如贮存仓的料位和主要液位，入选原煤的煤量、灰分等）。通过以上信息，指导系统设备的开、停关及时调整生产过程；同时，通过工艺参数的采集处理，为逐步建立以工艺参数检测和人工实践知识为基础的智能监控系统创造条件。 2.4 生产数据的采集处理 对采集的生产过程数据进行处理分析、科学地指挥调度生产，使选煤厂做到节能、降耗。并逐步建立起人工智能监控系统。 2.5 工艺流程图形显示功能 系统采用立体动画图形对工艺设备进行描述，当设备处于停止状态时，代表该设备的图形是静态的，当设备处于运行状态时，系统会以动画的形式模拟设备运行；所有的流程线均采用不同颜色的线条进行描述等。 系统采用不同颜色来表示设备的各种运行状态。红色表示设备处于带电状态；绿色表示设备正在运行；黄色表示设备处于故障状态，所有的流程线均采用不同颜色的线条进行描述煤流用黑色、煤泥水用灰色、循环水用蓝色等。 系统集中显示全厂工艺流程系统图，也可以分系统显示各独立的工艺流程。也可以采用循环分页显示、定格及调出显示等方式。 不论在任何显示方式下，一旦设备发生故障，计算机自动调处故障设备发生故障的类型、时间等。 2.6 数据显示功能 数据显示功能主要以各种方式显示数据采集系统所采集的各种参数如煤量、灰分、压力、仓位、水位等。 煤量显示按流程显示原煤煤量、精煤煤量和其它产品煤的煤量，以图表方式显示瞬时值及累加值。 灰分显示以馅饼图、棒状图、图表方式显示精煤灰分； 仓位以直方图动态显示原煤仓、中煤仓、精煤仓仓位的连续变化，以煤仓的固有几何尺寸自动换算出为煤仓储煤量，并在直方图上实时显示，仓位设高低位超限报警； 水位以直方图动态显示合格介质桶、稀介质桶等液位的连续变化，以水池（桶）的固有几何尺寸自动换算出水池出水量，并直方图上显示水位设高低位超限报警； 电流/电压以传统的电压/电流表的方式或数字直观显示设备的电压/电流，并对重要设备的电流形成历史趋势曲线。 2.7 历史趋势功能 根据采集到的各参数性质，按类别形成多幅历史趋势曲线图，如煤量、灰分历史趋势图等，一些重要参数可记录在硬盘，随时可调盘显示，从而科学地指导生产。 2.8 声光报警系统 声光报警系统是由多媒体工业计算机完成的。全厂控制系统的各种预告方式、设备故障、以及各种计算结果、参数超限等状态均可由声音播放系统完成，且可方便的更改及增减。所有的报警记录和报警状态在报警状态表中都有详细的记录。 2.9 报表打印功能 调度监控系统能够根据采集到的过程工艺参数，根据要求定时打印班、日、月生产报表或事故报警状态表，并且也可由人工随时打印。 2.10 控制系统操作功能 通过人机接口计算机、键盘或鼠标设备对控制系统实施操作，下发工作指令，选择合适的工艺流程走向，设定工艺调节过程调节参数设定值和手动值。 3 系统运行效果 3.1 集中控制系统运行效果 集中控制系统的投入运行，使选煤厂生产过程的起停机时间大大缩短，减少了电力消耗，增加了生产时间，提高了处理量；工作人员在集控室通过模拟屏、即可随时掌握全厂的所有设备的运行情况，发现并及时与生产班队联系处理，生产效率大幅度提高。 3.2 配煤自动化控制系统运行效果及效益 选煤厂自动化控制系统实施以来，系统运行稳定，精煤硫分达到了规定要求。硫分合格率达到100，产生了巨大的社会效益。 ①调高了精煤质量，满足了用户要求，提高了产品的竞争力； ②精煤硫分稳定，可避免用户对超硫煤价或索赔等质量纠纷，杜绝了不合格品的发生，经济效益显着； ③精煤硫分在1.0以下，为减少使用地区的环境污染提高居民的生活质量起到了良好的作用。 3.3 生产和信息管理系统运行效果 选煤厂设生产电话及广播系统一套，在各值班室设有普通电话分机，生产管理快捷，实现了有效调度和指挥。 建立健全了信息管理网络，并开发了相应的系统管理软件，使全厂生产、安全、经营等各种事务管理实现了计算机化，非常便于生产经营管理人员以科学的手段组织合理的生产，并为领导决策提供了科学依据。该系统可根据生产原煤的质量变化及用户需求，优化产品方案，制定合理的产品结构和工艺流程，最大限度的提高了企业的经济效益。还可使生产统计，运销管理和技术管理中的各种报表及曲线由计算机自动完成，自动打印，从而减轻了劳动强度。健全的选煤厂信息管理系统局域网与矿信息网联网后，实现了全矿信息资源共享。 4 结束语 淮北矿业集团祁南煤矿选煤厂通过自动化系统控制改造后，关键生产过程均实现了自动化控制，这些控制系统是相互独立的，每个控制系统都能单独完成他的控制目标，同时他们之间又是相互联系的，小系统的控制及单机控制也可以通过集中控制系统达到集中控制，与集中控制之间进行数据交换。这些控制系统的使用，不仅使选煤厂的自动化水平明显提高，同时由于多种控制方式共存，使选煤厂的生产过程更具灵活性，精煤产品的质量显着提高。 配煤、分选等关键工艺过程实现自动化控制后使选煤厂的生产过程从入料的均匀性到工艺参数控制的准确性都得到了保障，确保了精煤质量，提高了生产效率。集控系统作为全厂的指挥中心，不仅能全面掌握和控制生产的各个环节，做到运筹帷幄，同时利用集控键起停机，大幅度缩短了起停机时间，减少了电力消耗，延长了实际开机时间，提高了处理量和单系统入洗能力。 参考文献 王晓敏.综合自动化系统在我国煤矿选煤厂的应用中国科技纵横.2011.5. 淮北矿业集团祈南煤矿选煤厂控制系统项目技术协议书.