基于PLC的选煤厂集控系统的设计与应用

1、基于PLC的选煤厂集控系统的设计与应用 摘要：介绍了基于PLC的选煤生产集控系统组成结构、系统功能及实现方法，讨论了PLC在该系统中的应用、各控制模块的功能以及通信网络等部分的设计方法。实际应用表明该系统在节能降耗、安全生产等方面取得了良好的效果。 关键词：PLC；选煤；集控系统 0 引言 重介质旋流器选煤技术以其分选效率高、处理能力大等优势越来越受到人们的重视， 市场份额逐年提高。为保证重介质选煤能够获得优质、稳定的产品及提高分选效率， 选煤过程中一些主要工艺参数必须控制在最佳范围内。因此， 不断提高与改进重介质选煤工艺参数自动测控系统的功能尤为关键。本文介绍一种基于PLC的选煤厂生产集中控制系统，该系统已取得较好的应用效果。 1 系统组成 该选煤集控系统采用SIEMENS S7-300系列PLC，上位计算机采用工业PC，网络为ROFIBUS-DP和ETHERNET。原煤生产系统及外调煤、上煤、反煤系统组成集中控制系统，用一块CPU模板来完成整个选煤线的顺序控制、闭环控制、状态监测及显示等所有任务。系统的顺序及逻辑控制由在配电室内的ET200M来进行控制。ET200系统与PLC S7

2、300通过PROFIBUSDP网络进行连接 1.1 PLC系统检测控制的主要内容 3500T原煤储煤仓煤位，1、2、3#原煤储煤仓煤位；设备的启停信号、集控/就地信号：系统可以实时收集生产过程中的有关参数，通过调用相关的子程序对数据进行显示、分析、统计和处理，向自动执行装置发出调整命令，或对操作人员发出提示信号；各设备故障信号、报警及故障指示：利用各监测装置设置各种监测点报警，或发出声光报警信号，或在工控机显示相应的文字说明或文字报警信号，记录故障性质、发生的时间、地点；皮带的各种保护。 1.2 PLC应用软件功能 编程语言有三种：语句表（Statement list）、梯形图（Ladder diagram）和控制系统流图（Control system flowchart）。通过编程器在Windows 2000的环境下对系统进行配置、程序编制、调试和监视，用户界面方便友好。软件功能包括：各系统设备之间的顺序联锁控制，开、停及保护；重介质自动测量及控制；设备上传上位控制机显示；根据不同设备的要求和信号的类别，划分三级控制深度：一级：报警、显示、联锁停车；二级：报警、显示；三级：显示。 1

3、.3 PLC应用程序框图 整个控制系统的应用软件程序结构如图2所示。OB100和OB101为启动块（Startup），在系统启动时调用。在本系统中，把液位和产量测量的地址及参数设定放在该块中。OB1作为循环扫描块（Scan cycle），每次执行完以后，再自动从头执行，周而复始。OB30OB38为定时扫描(或定时中断)程序块。系统定时的缺省时间分别设为10ms（OB38）-5s（OB30）。可以对这9个OB块的定时进行重新设定，其最高分辨率和最小值为1ms。 1.4 上位机工作站IPC 上位机工作站IPC，其配置与通用个人计算机相当，内装有WINDOW 2000操作系统和Wincc监控软件。该站主要用于各种过程变量的显示及故障诊断和显示。它通过工业以太网与S7-300 PLC相连，通过以太网从PLC接收过程数据。系统功能如下： 数据采集、过程控制；顺序控制；报警事件处理和操作记录；实时过程数据，图形或数据方式显示；过程变量趋势显示；生产过程模型图及动态数据更新；维护管理。 1.5 通讯网络 整个通信采用西门子公司的SIMATIC NET网络产品。PLC之间以及与分站系统之间，通过PRO

4、FIBUS-DP连接，S7-300 PLC与上位机工作站（IPC）和编程器之间采用工业以太网，它是基于国际标准IEE80213 的开放式网络，介质为双绞屏蔽电缆。这样就为工厂MIS系统预留了接口。由于系统采用PROFIBUS总线结构，以及成熟的以太网技术，使的现场管线敷设量很大程度的减少，同时也进一步减少了电气系统的安装工作量，电缆购置费用和安装主附材费用比传统控制方式降低3040%。 2 集控系统功能 2.1操作功能 正常启停车：集中时，按下启车按钮，发一分钟预告信号，如现场无故障，预告发完后，系统按逆煤流延时启车。如现场有故障，按下禁起按钮，则预告终止，启车过程停止，故障处理完毕，解除禁起后，系统再重新启车。当按下停止钮后，系统按顺煤流延时停车。事故停车：当操作人员发现紧急事故需停车时，按下急停钮，集控设备全部停车，事故处理完毕后，可按解锁钮，继续操作。当现场人员发现事故，按下就地箱上急停钮，则该设备来煤方向设备全部停止，集控室人员视情况确定其它设备是否停车。 2.2 就地箱功能 为保证系统正常运行以及进行调试检修工作，对参控设备都设置了就地箱。就地箱上设置集中/就地转换钮，用于集

5、中就地切换，集中时，由集控系统控制启停；就地启动、停止钮，用于就地启动和停止；急停禁启钮，此钮为自锁式，此钮即可作为故障急停又可作为禁启用。启动预告时，如有故障，现场司机按下此钮，即为禁启，启动过程被取消。故障处理好后，旋起此钮，启动将从新开始。运行时，如有故障，现场司机按下此钮，为故障停车，处来煤方向设备全总停车。此信号接入PLC，在上位机上可显示出来，便于操作人员进行处理。集中控制时，此钮也能停止设备。 2.3 保护功能 为使操作人员能及时处理生产中的事故，同时也是在多个选煤厂集控中厂家的要求，配电盘中热继电器常开点接入PLC系统，并在上位机显示。当由于过流热继保护动作，导致不能正常生产，操作人员能迅速判断故障所在并及时处理。皮带和刮板均需要有保护功能，皮带超过50米，要加跑偏开关，打滑开关可根据皮带长度和坡度决定。对于所有皮带均应加上拉线开关，以实现对皮带的保护。拉线开关信号、跑偏信号、打滑信号均进入PLC系统，并在上位机上显示。刮板根据实际可加入堆煤检测，以保证生产的顺利进行，同时也可防止事故的扩大。 3 结束语 由SIEMENS S7-300系列PLC实现的选煤厂集控系统，技术先进，生产可靠。该系统自2005年投入使用后，其自动化系统的投入率为100%，经过实际运行，整个系统运行良好，可靠性高，而且程序简洁，维护方便，保证了装置的长周期运行，为工厂取得了可观的经济效益。如要求更高的可靠性，可采用双 PLC 或三 PLC 冗余的方案，以达到更高的性能指标。 参考文献 1聂朋伟.可编程控制器在选煤自动化中的应用J.矿业工程，2005，(5). 2贾洪祥.自动监控系统在重介选煤过程的应用J.现代机械.2005，(4). 3胡良文.选煤技术与设备的选择J.科技情报开发与经济.2005，(8). 4戴少康. 选煤工艺设计的思路与方法M.北京:煤炭工业出版社，2003. 7

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