选煤厂自动化发展的进程

选煤厂自动化发展的进程

1主要生产环节的监控和监测20世纪90年代末以来，中国在新建的大型煤炭处理厂配备了一套简单的全工厂设备集中控制和一些工艺环节自动化系统，包括煤炭设备的产品质量在线控制和主要生产区的自动化。用于检测和测试不同生产过程中的各种工艺参数的机器、设备和传感器。整个工厂的集中过程、数据采集和运营状态的监控，以及煤炭行业的微型信息信息信息。但是,我国在选煤厂自动化方面还比较落后,上述自动化项目无论功能的完善性还是运行的可靠性,与国外选煤厂的自动化系统相比,还存在着较大差距。2控制系统的改造以东庞矿选煤厂为例,其自动化发展的进程很有代表性地体现了中国选煤业自动化发展的进程。在建厂初期,东庞矿选煤厂就采用了单片机制作跳汰选煤自动控制系统,实现了跳汰机液压部分的自动控制和自动排料功能。进入20世纪90年代采用了小型PLC实现了主要生产环节和生产设备的监控。在2001年成功地完成了全自动化重介质选煤系统。日前在逐步对全厂的自动控制系统进行改造,实现1套对所有设备实现监视、控制;对所有生产参数监测、调节;对重要的工艺环节实现闭环控制的全面工业自动化控制系统。实现上述功能后,系统所采集的信息经过计算机的分析处理,通过网络实现共享,使得管理层能及时得到有关生产的第一手资料,合理调度生产,最终实现选煤厂生产的管理自动化。东庞选煤厂现有自动化系统可划分为以下几块。(1)设备起车、机控停车包括以下车间:水煤浆控制系统,工艺流程中所有设备的运行状况和工艺参数通过PLC传送至上位机显示输出,所有设备手动起车、机控停车,联锁停车;重介系统为全自动控制系统,既可以全部由上位机实现运行操作,也可由操作工人就地操作;压滤系统,为小型PLC自动控制系统。(2)图像监控和通信网络可实现全厂重点生产环节监视,操作指令传送,各控制系统信息交换。(3)信息实现的子系统之间的通讯。在整个主在上述基础上建立了全厂监控系统,即东庞矿选煤厂DCS系统。此系统加强了各子系统之间,子系统与主系统之间的通讯联络,各生产工艺环节工艺参数的控制,能实现生产信息的共享。并逐步建立选煤厂生产管理系统,与集团公司的生产管理网络连接,实现生产管理统一调度。3国内4年生产厂家进口无砂混凝土产品集散控制系统,既DCS(DistributedControlSystem)问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起,首先由大型设备成套进口中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,我国主要行业石化、建材的DCS基本全部进口。20世纪80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。3.1压滤车间生产管理系统根据东庞矿选煤厂生产工艺的特点,本系统的控制由3个工艺流程组成,分别是精煤线、中煤线和矸石线,细分到单独工艺,划分为跳汰、浮选、压滤、原煤准备系统、灰分传报和生产信息管理系统。此外,选煤厂原有重介选煤系统、选煤机控制系统和加压过滤机系统经过改造也集成到此系统中,建成选煤厂生产管理自动控制系统。建成后的系统将集中控制和显示跳汰、浮选、压滤、原煤准备、重介、选煤机、加压过滤机的生产过程和详细生产参数,同时运行灰分传报和生产信息管理系统。(1)总体方案按工艺流程分精煤线设备控制,中煤线设备控制和矸石线设备控制。(2)按系统构成分新建系统和原有系统集成。新建系统包括:生产车间设备控制和显示;浮选系统设备运行状态显示;压滤车间设备运行状态显示及压滤机生产计数;原煤准备系统设备控制和显示;灰分传报系统;生产信息管理系统。原有系统集成包括:重介车间自动控制系统;加压过滤机自动控制系统;选煤厂生产监视及工业电视系统。(3)按系统功能分设备控制,生产报文处理和远程信息管理。3.2软件属性软件系统包括2部分即PLC和上位机组态。3.2.1套教材PLC软件实现设备的起停控制,各种现场数字量和模拟量数据的采集,具体如下。(1)现场设备执行信息的收集包括所有参控和参显设备的运行信息(设备是否备妥、是否故障),模拟量的转换等。(2)控制设备的运行在集控状态下设备按照逆煤流启车、顺煤流的方式起/停车,其它在集控状态下的起停设备也要通过PLC设备来实现。(3)联锁设备联锁实线本系统控制方式分为3种:集控方式——所有的操作由控制系统完成,无需现场操作工人干预;就地解锁联锁方式——按原煤、精煤、中煤线上的设备联锁运行,其它设备由现场机旁控制箱人工控制;就地解锁方式——系统只监视设备的运行状态,不发出控制指令。(4)错误捕获此操作捕捉设备运行过程中出现的故障信息,并判断是否发出报警或停车指令。这些信息有急停、电机过热等报警信号。(5)选择从系统设备启动汽车在生产系统中有一些设备属于并行设备,在起车过程中需预先选择要起车的设备,确定后执行下一步的操作。(6)报警信息的处理在集控起车过程中某些设备出现异常,发出报警信息时有3种处理方式:停止、暂停和继续。总之,PLC直接面向现场设备,PLC的软件也是面对现场控制设备的最基层软件。3.2.2组态模块的实现上位机软件是人机交互的渠道,通过上位机软件实现对现场设备运行状态的监视,下达操作指令,分析精煤产品的灰分趋势等。在系统中上位系统的组态主要通过WinCC(一种组态软件)来完成,在WinCC中组态好的流程画面、数据报表,报警事件、趋势报表等可以保存到系统的数据库中去,并可以在人机界面上显示出来。本系统的上位机组态包括组态工艺流程界面,组态报警信息与存档,组态趋势图、设备状态、生产参数与存档,组态生产日报、月报等几方面。3.2.3设备监控状态在此控制系统中,操作人员在集控室通过上位机下达操作指令,监视设备运行,精煤产品的灰分趋势分析,与选煤厂子系统和单机控制系统通讯连接,最终实现所设备的监视和一些主洗设备的控制。在此控制系统中按工艺流程,系统主要控制以下设备。(1)原煤运输设备。将矿井提升原煤输送至主洗跳汰机,包括一些皮带和刮板。对于这些设备,控制系统监视设备的运行状态,控制设备的运行,并且在故障或有其它影响设备正常运行的情况发生时,按照顺煤流的方向设备联锁停车。(2)提升设备、脱水设备。跳汰机洗出产品含水较大,这些设备主要用于精煤和中煤的脱水。(3)精煤、中煤产品运输设备,同原煤运输。(4)单机设备和子系统,此控制系统通过PROFIBUSDP(一种通讯协议)或工业以太网与其进行通讯,监视系统中设备的运行状态,但不干预设备运行。(5)模拟量显示。选煤厂的原煤、中煤、精煤仓位以及一些液位的监视,原煤、中煤、精煤的煤量监视,生产出精煤灰分监视及分析。系统的控制策略是:总控制方式分3种,一集控状态,所有参控设备的运行为自动控制运行方式;二就地联锁状态,设备按照原煤、中煤、精煤3条线联锁运行,不参加联锁的设备可由操作工人在现场控制;三就地解锁状态,一般用于检修,即设备的运行完全由现场控制,控制系统不再发出控制指令,对其实行操作。根据上述区分,设备的起/停车逻辑如图1、图2所示。所有设备的运行在正常状态下自动起停。4控制系统体系结构的变化近年来自动化技术发展迅速,新的设备和控制思想不断出现,随着选煤厂技改项目的进行,这些新技术也将逐渐应用到现场的选煤生产中。由于3C(Computer、Control、Communication)技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS(FieldbusControlSystem)。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,必将给传统的工业自动化控制系统的体系结构带来革命性的变化。现场仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展,主要表现在:仪器仪表向智能化方向发展,产生智能仪器仪表;测控设备的PC化,虚拟仪器技术将迅速发展;仪器仪表网络化,产生网络仪器与远程测控系统。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合,产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下,为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构,有效弥补了有线网络的不足,进一步完善了工业控制网络的通信性能。工业控制软件正向先进控制方向发展。工业控制软件作为一种应用软件,随着PC机的兴起而不断发展。工业控制软件主要包括人机界面软件(HMI),基于PC的控制软件以及生产管理软件等。作为工控软件的重要组成部分,近几年,在国内人机界面组态软件研制方面取得了较