浅析集中控制系统

浅析选煤厂集中控制系统郜海根cnaghg@163.com目录1.系统介绍。2.集中（控制）系统。3.调度通讯系统。4.工业电视系统。5.信息管理系统。6.集控系统应考虑的几个问题。1.系统介绍

1.1.按系统分类1.2.按层次分类1.3.集控系统的特点和优点操作集中、可靠。设备控制、生产信息集中在一个屏幕上。设备开停采用PLC控制，信息反馈由软件自动生成。控制直观、灵活、智能。所有设备可在一个屏幕（组态）画面中直观显示，全厂生产中过程情况由一系列（饼、柱、线）图表显示。流程闭锁、解锁方便。工艺密度调节实现闭环自动控制。安全。控制原理上停车优先、就地优先、故障停车。生产纪录可查，可追溯性强。社会效益、经济效益显著。*减人提效。上下监督。*--当被控制产品与其相适应时1.4.集控系统的定义集控系统。采用必要软、硬件将现场生产中的设备和其相关联的方面，通过监、测、控、声、光等方法，实现安全生产、自动过程控制或按工艺需要进行运行的系统。1.6.集控系统的发展1.6.1.集控系统的发展

单纯的开关量控制---模拟量控制---组态软件的应用---工业电视、通讯、信息管理系统系统独立应用、各系统的融合。1.6.2.公司选煤厂集控系统的发展

1994*新庄矿原煤准备车间集控系统，15**台设备的集中控制。---目前每个选煤厂均有集控系统。*为94年左右**大约数。2.集中（控制）系统的组成梯形图和现场控制部分现场测、监反馈元件PLC组态软件2.1.1.集中（控制）系统定义利用计算机技术和可编程控制器，对被控设备进行智能控制和管理的系统。将原来分散控制和管理的设备有此套系统来集中控制和管理。2.1.2集中（控制）系统框图2.2.1.PLC----集中控制中的核心硬件PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable,是世界上公认的第一台PLC.从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、通讯模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

PLC优点：可靠性、易操作性、灵活性、功能模块的齐全、多样化

2.2.2.PLC中的CPUCPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等。2.2.3.PLC中的I/O模块PLC与电气回路的接口。I/O分为：DI，DO，AI，AO和特殊模块等模块。常用的I/O分类如下：

按电压水平分，220VAC、110VAC、24VDC

按隔离方式分，继电器隔离、晶体管隔离按信号类型分，（4-20mA,0-20mA）、（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。2.2.4.PLC中的其他模块电源模块通讯模块机架和背板2.2.5.选煤厂的PLC主要品牌有美国、德国、日本等不下十几家公司的产品。在选煤厂控制系统中应用较多的有：莫迪康（MODICON）公司的984系列PLC，MODICON公司的Quantum系列PLC；GE公司90系列PLC；德国西门子公司（SIEMENS）的S5、S7系列系列PLC，2.2.6.PLC的工作原理PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。2.2.7.当代PLC的发展PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架是操作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从站。冗余技术也不断发展，双冗余、三冗余、七冗余。运行方式上灵活分为冷备、热备和同步热备。应用尖端的电子技术，个人计算机的飞速发展，PC机变得稳定而可靠。软PLC，又称为软逻辑。在PC机上安装如Linux、WinCE等操作系统，而在操作系统中运行逻辑执行程序，作为PLC系统的主站。2.3.PLC常用程序设计语言简介

梯形图（LadderDiagram）程序设计语言布尔助记符（BooleanMnemonic）程序设计语言功能表图（SepuentialFunctionChart）程序设计语言功能模块图（FunctionBlock）程序设计语言结构化语句（StructuredText）描述程序设计语言2.3.1.梯形图程序设计语言的特点（１）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；（２）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；（３）梯形图中的能流（PowerFLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器；（４）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。2.3.2.单台设备起停梯形图2.3.3.单台设备正反转起停梯形图2.4.现场监、测反馈元件作用：将现场设备“状态”通过相应元器件采集后反馈到PLC中。特点：1、现场采集的全面，各种信息反馈的相应全面。2、元器件的可靠和适应程度，决定了向上“汇报”可靠程度。开关量反馈（0和1）。开、关、位置、跑偏、故障等。模拟量反馈。开启度、温度、料位、密度、流量等等。2.4.1.现场采集元件举例2.4.2.皮带机上的各种采集元件种类：跑偏、失速、堵塞、纵向撕裂、断带、烟雾、温度、打滑保护≠维护速度传感器皮带纵向撕裂保护传感器2.4.3.皮带机上的各种采集元件（续）（红外线）皮带断带保护器跑偏开关拉绳开关（红外线）温度传感器2.5.集中控制的人机对话平台—组态软件2.5.1.组态软件的主要作用设备监视和控制。通过显示器显示现场设备集中、就地、开、停、仓位、流量等信息状态，对可控设备实施开关和调节。设备的闭锁、解锁等控制。根据工艺特点实现流程启停，连锁参与运行。环节的闭环控制。重介密度控制、加压过滤机、快开压滤机、浓缩机等均实现了自动调节。调度信息的集中管理。显示、存储、统计、分析、打印生产信息如：设备状态；仓、池、桶液位；处理量；以图形和报表显示、打印；2.5.2.组态软件种类Intellution公司的iFIXGE公司的CimplicityWonderware公司的InTouchSiemens公司的WinCC

我国的--组态王3.调度通讯系统以指挥、组织、管理安全生产为职能，利用相关的语音通话设备，实现岗位相互之间信息沟通和传递的系统。指挥、组织职能。语音预告、故障报警、电话指挥等。管理职能。语音录音，电话会议等。主要产品。扩播、电话、对讲机、小灵通、普通电话等。3.1.系统具体功能的实现方法。岗位间信息传递。--普通电话或抗噪电话。启车时语音预告。--具有扩播功能电话。故障时语音报警。--扩播电话或广播网。点对点广播呼叫。--扩音功能电话。移动的点点沟通。--小灵通或对讲机。范围内短信沟通。--小灵通。3.2.语音、扩播、小灵通系统框图4.工业电视系统工业电视的作用。工业电视的组成。工业电视的发展。与控制系统结合。4.1.工业电视的作用及时发现各监控点的安全生产和工艺实施情况，为安全生产和集约生产提供硬件保障。为经营、管理提供监督依据。延伸管理人员的监督能力，如：夜视功能、门禁功能、远程监督管理等。4.2.1.工业电视的组成现场信号采集---摄像机图像控制与管理---镜头、红外照明、照明、云台、门禁等图像实时反馈---变、解码器，CRT，DLP，LED，DPD等软件处理---查询、浏览、控制软件4.2.2.工业电视的组成4.3.工业电视的发展早期----20世纪50-70年代工业电视实现方式，点对点，平行阻抗电缆或同轴电缆。中期---70-80年代末，点对点机械切换和云台控制。近期—90-2千年，点点间电子切换，分点录像，画面分割，远程控制等目前---存数字技术和半数字技术。存数字价格高，脱离了模拟技术。模拟--数字，传输方便，价格相对低。5.信息管理系统定义—是企业依靠智能化软件，实现企业正常生产、管理的软件集合。是现代管理理念和方法以及标准化管理手段的体现，是提高企业管理水平的必然之路。要求—按照选煤工艺和专业的自身特点，以系统论的观点整体规划，把不同类型的信息集成起来。目的--最终达到充分利用信息，实现科学生产、评估生产、指导生产的目的。5.1.信息管理系统的功能如实统计、分析工艺、设备运行情况。为决策者或管理者提供科学数据。处理繁琐的生产管理统计信息。为安全生产提供可追溯或可预警的数据、声音或图像信息。减员提效，提高企业管理水平，为效益挖潜提供了可能和基础。5.2.信息系统的组成生产运行—主要对生产过程、阶段进行生产管理，包括生产调度管理、设备运行管理、生产信息统计查询、设备管理等内容。技术评估—实现生产工艺指标考核，分析生产、评估等作用。由产率分析、能耗评定、计划执行联动、理论实际评估等组成。质量管理—实现对生产过程半成品、成品、批次、班组等情况进行统计管理。5.3.信息系统的成败因素信息系统的使用结果关键在于领导的决心，程序编码的设计只是系统建设的初级阶段，大量的精力主要投入在细致的调试修改过程中。系统的调试过程是艰巨、繁琐的，需要研究人员和使用人员密切配合。所以系统成败是领导决心和严格要求的结果。6.集控系统应考虑的几个问题总线的问题。元件通讯协议不一致带来的信息采集困难，有些甚至没有通讯功能。协议本身的缺点。简单介绍rs232、rs485、mb+、tcp/ip。独立自动控制设备的集控信息采集问题加压过滤机和快开压滤机与集控的联系。加压过滤机采用opc封包方式解决。快开采用取开关量方式解决。集控系统应考虑的几个问题（续）就地、集控优先的选择问题。就地优点，现场控制优先，及时处理现场问题。缺点，不利于调度人员集中管理，如停送电，现场试车等。PLC控制点隔离问题。优点。保证PLC的安全。缺点，由于多一个连接点，故障的可能多了。集控系统应考虑的几个问题（续）抗干扰的问题。由于选煤工艺向重介工艺发展，变频使用数量越来越多，控制线路应选择带屏蔽和独立屏蔽的接地系统。模拟量和特殊模块的问题。考虑和设计时模拟量和特殊模块应留有充分的余地。信息系统使用和管理问题。（略