冯殿聚
神东洗选中心电气维修中心 陕西省榆林市神木市 719315
摘要：选煤厂是对原煤进行再处理、加工的场所，可改善原煤的煤炭质量，进而提升其销售价格。近年来，随着选煤工艺和选煤设备的不断改进与更新，对选煤厂控制系统的自动化水平也提出了更高的要求。因此，急需对选煤厂控制系统进行改造，并且在改造的同时兼顾用时最短、改造成本低以及确保改造效果的原则。本文将对选煤厂控制系统的数据传输速率、重介质控制系统以及应急系统进行改造完善，从而保证选煤厂控制系统通讯方式的统一、提高快速定位系统故障的能力以及系统自身的灵活性。
关键词：选煤厂；集中控制系统；优化
引言
现阶段，选煤厂的选煤系统都是通过人工来操作控制的，系统的自动化程度较低，而且不能做到对现场设备的统一有效管理，大大降低了选煤的效率[1]，潞安某选煤厂的处理能力是6.0Mt/年，集中控制系统承担原煤处理、重介质分选、装车等任务，系统结构复杂、涉及环节较多，随着工艺设备的改进，单纯依靠人工操作的控制系统已经不能满足生产的需要，一些先进的计算机、传感器等技术的发展，更是推动选煤控制系统朝着智能化、集成化的方向发展。
1选煤厂的特点
选煤是煤炭生产工作中一种十分重要的生产环节,而选煤场则是这个环节中一项十分重要的步骤企业。由于煤炭在生产过程中其工艺环境较为复杂,并且生产工艺具有一定的独立性和复杂性,这就导致各个生产车间在运用过程中相对分散,通过管道和栈桥相互连接,这就导致在实际工作过程中流程较为复杂并且具有一定的时序性。同时无论是煤炭生产还是选煤,都会产生较大的噪音,而各种外界的干扰都有可能对集控系统的稳定性产生一定的影响。所以在相关工作人员进行实际工作时,需要明确集控操作系统的重要性,并且意识到集控操作系统的运行特点和应用优势分析各个子系统的功能,这样才能有助于提升选煤厂的工作质量。
2选煤厂集中控制系统概述
该选煤厂原煤的洗选能力为９０万ｔ／年，原煤处理能力为２１４ｔ／ｈ，其所采用的选煤工艺为不脱泥全重介选煤。选煤厂生产系统主要由重介系统、浮选系统、加压系统以及万吨仓系统组成。选煤厂对应各分生产系统采用ＳＬＣ５００系列ＰＬＣ控制器进行控制。其中，重介集中控制系统可对系统中涉及的设备进行启停、事故连锁控制等，主要包括重介密度控制系统、监控系统、计量称重系统以及通讯系统等；浮选通知系统可进一步提升选煤厂生产系统对精煤的回收率，从一定程度上提升选煤厂精煤产量，以保证最终产品质量；万吨仓控制系统可提升原煤的存储能力，并根据煤仓中的实时情况对给煤机和皮带机的运行状态进行精准控制。目前，随着选煤厂选煤工艺和选煤设备的改进与更新，传统集中控制系统的数据传输速率已经无法满足当前选煤设备及自动化的需求。
3改造前状况
1）系统集成化程度低。选煤厂在前期布局时，由于缺少科学合理的判断，洗煤过程中的原煤处理系统、重介质分选系统、装车系统等的每个作业都是单独安装，没有充分考虑各个环节间的协调运行，每个系统都有自己独立的线路和控制开关，无法进行统一管理，在其中一个环节出现问题后，排查的工作量较大，时间较长，在排查时相关作业要停止工作，效率较低，容易造成较大的损失。2）系统维护成本高。随着技术的不断升级，综合考虑经济成本，一般企业会针对性地更换机器设备，或是进行软件升级，这样就会出现多种规格的设备，造成系统的版本互不兼容等问题，现场越来越多的设备使得供电系统也变得很复杂，加大了故障检测和设备运行监控的负担，在设备和线路出现老化故障时，增加了维修成本，影响经济效益。
4系统的总体方案设计
一般情况下，选煤厂生产控制系统的设计要充分考虑矿区不同的煤质，掌握不同煤质分选的难点，以便选择最有效的方法完成选煤任务。根据液体中不同密度的煤粒的不同浮力分层取样，一般情况下，所选的悬浮介质是重浆和重液。其中在放置或使用一段时间后，重质悬浮液失去其物理特性，而分解形成一些固体颗粒和水分，其中较高的颗粒密度在放置后沉入底部，导致上下溶液密度不均匀。重质液体的化学性质非常稳定，分为有机盐和无机盐两类。由于回收重质液体比较困难，另一部分含有有毒物质，而且价格较高，很少用于工业生产，主要是实验室。重介质选煤法可以替代手工传统的废物收集，分选效果非常好，产量高。
5改造方案
5.1原煤预处理系统
原煤预处理系统是对原煤进行去杂质处理，将原煤中的砂石、木块等杂质剔除，为下一步的选煤工艺提供质量合格、性质稳定的原煤，确保精煤的质量。在对原煤进行预处理时，选用的控制器是西门子PLC-4000系列[3]，通过工业局域网来实现对各个生产设备的监控；通过I/O口控制，将PLC主站和分站联系起来，实现对通讯系统的扩展；通过上位机可以监控设备的启停和运行状态；选用的主电机是ABB的ACS800系列变频器，可以对多段速度进行控制，系统采用IC编程软件，根据主电机的特性合理控制机器设备，实现设备的自动化运行。
5.2控制系统的软件设计
控制系统的软件组成部分是整个控制系统的灵魂，整套控制系统可以通过它来完成不同的工作，控制整个选煤过程。该集中控制系统软件主要由PLC控制软件和上级监控程序两部分组成，这两部分是在与中央处理器兼容的软件RockwellRSlogix5000的基础上编写的，该软件的具体编程由第三方合作伙伴完成，在第三方合作伙伴中，程序控制语言不再经常描述。在控制系统程序中，需要将不同的硬件处理和控制编写成不同的嵌入式控制语言，实现对各个子系统的控制。软件操作系统应实现各种设备控制功能，包括启动、停止、信号传输控制、通信实现、终端传感器数据采集、关键设备控制，同时还需注意软件系统对设备的控制和调节精度问题。因此，在方案拟订过程中，必须不断修订方案，以确保整体管理系统的可靠性。
5.3PLC控制的硬件设计
本系统采用6个sm 321 I/o模块，192个模块I/o输入，设计中除使用的I/o点外，还有21个I/o点作为备用扩展。使用SM322输出扩展模块，每个模块的输出点为32。此外，该系统还有一个12位8通道模拟扩展模块。根据硬件配置，选煤设备的控制设计为4个系统:(1)第一个系统是原煤分级，系统主要位于原煤分级的工作间，设备主要由1套主机架和1套扩展机架组成，主要是原煤控制分选设备。(2)第二系统为煤块分选，系统主要安装在主工作间，由1套主机机架和1套扩展机架组成。(3)第三系统为末煤分选，系统主要安装在主工作间，由1套主机机架和3套扩展机架组成。(4)第四系统为煤泥分选，系统主要安装在主工作间，由8个模块组成。主机通过KingSCADA软件对选煤厂进行现场监控，控制室设置1台计算机，并对4个系统进行监控。计算机和4西门子PLCS7-300通过100M以太网实现数据信息共享。
5.4自动装车系统
自动装车系统可实现精煤的自动化装运，确保精煤的装载率，控制精煤的装载量。根据控制要求，为装车系统配置精煤煤仓液压闸门、皮带、称重检测、车号识别、监控系统等，实现对精煤的自动装车，自动装车系统包括信息管理层、调度监控层和现场控制层三层网络，根据实际生产的需要，可以对自动装车系统进行单机控制，也可以进行集中控制，在单机控制时主要是进行系统设备调试，在集中控制时，主要实现系统对所有设备的集中统一控制，实现相互闭锁功能。
5.5PLC的网络通讯优化
为了有效提高PLC网络带宽，选煤厂PLC优化了系统建立后的网络通信优化，利用工业以太网替代传统PLC设计中采用的DP总线中的中继器，这种设置和方式使操作更加方便，同时提高了传输数据的水平。
结束语
集控系统随着近年来计算机技术的不断发展和通信技术的不断发展及信息查询能力和辅助决策能力都有了一定的提升,能够更好的为企业高层领导进行现代化的科学管理提供服务,同时这种控制系统还能够顺应时代的发展,为企业的发展和经营制定更为有效的策略,提供真实可靠的数据,这样能够帮助相关管理人员做好相应的决策,对于选煤行业的发展来说有积极意义,也是我国煤矿行业发展的必然趋势。
参考文献
[1]杨正东.选煤厂自动化系统的研究与设计[J].机械管理开发，2019（7）：241-242.
[2]张权峰.太原选煤厂集中自控系统的优化设计[J].水力采煤与管道运输，2019（1）：53-54.
[3]张志伟.选煤厂集中自控系统的优化设计[J].煤矿机械，2019（8）：36-38.
[4]杨新明.煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计[J].煤矿现代化，2019（2）：131-132．