一、系統(tǒng)概述
目前，中國(guó)選煤廠的自動(dòng)化屬于局部生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化較多，如跳汰機(jī)層自動(dòng)控制、重懸浮液密度自動(dòng)測(cè)量與調(diào)控、浮選工藝參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)與控制等。只有少數(shù)廠實(shí)現(xiàn)了全廠主要生產(chǎn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和全廠設(shè)備集中控制、數(shù)據(jù)采集和工業(yè)電視監(jiān)視的綜合自動(dòng)化統(tǒng)一管理。因此，進(jìn)一步推廣選煤廠自動(dòng)化成果，發(fā)展全廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化，是今后的發(fā)展方向。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)如圖(1)。它是一種多層的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：
圖(1)選煤廠安全生產(chǎn)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)圖
⑴ 第一級(jí)：管理信息網(wǎng)絡(luò)
主要掛接管理站、管理服務(wù)器和視頻服務(wù)器，并負(fù)責(zé)與企業(yè)外部的接口。
⑵ 第二級(jí)：監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)
包括兩層：
●遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)級(jí)：集控系統(tǒng)的CPU主站與PLC分站之間采用遠(yuǎn)程I/O分站方式連接。
●工業(yè)以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)：集控系統(tǒng)的各CPU主站及其上位機(jī)之間通過(guò)環(huán)形工業(yè)以太冗余網(wǎng)絡(luò)相連。其它監(jiān)控上位機(jī)(如單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)上位機(jī)、灰分儀上位機(jī))也通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)相連，構(gòu)成完整的集控調(diào)度監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)。并經(jīng)過(guò)防火墻與管理信息網(wǎng)絡(luò)相連，構(gòu)成企業(yè)Intranet網(wǎng)絡(luò)。
將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)分開(kāi)，構(gòu)成兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)防火墻、隔離設(shè)備、增設(shè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)等手段保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。同時(shí)在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，PLC集控站之間，集控上位機(jī)與各集控站之間皆是通過(guò)以太網(wǎng)相連。原煤、動(dòng)篩和洗煤系統(tǒng)中，采用分站總線冗余的措施，通過(guò)此網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可靠性大為提高。
上位監(jiān)控軟件選用力控組態(tài)軟件ForceControl，將系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)通過(guò)畫(huà)面直觀顯示，方便對(duì)系統(tǒng)的控制監(jiān)視，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)用戶管理、故障報(bào)警處理、報(bào)表查詢與打印等功能。工控機(jī)通過(guò)網(wǎng)線連接到交換機(jī)，彼此互為備用，其中兩臺(tái)構(gòu)成軟件冗余，確保安全生產(chǎn)，能夠保證歷史數(shù)據(jù)的完整。利用ForceControl的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，通過(guò)發(fā)布服務(wù)器向局域網(wǎng)發(fā)布系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面和各種報(bào)表，可以更加方便及時(shí)的了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與參數(shù)，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
三、系統(tǒng)功能
采用最新編程軟件對(duì)集控系統(tǒng)PLC進(jìn)行編程、采用先進(jìn)組態(tài)軟件作為集控上位機(jī)軟件，以適應(yīng)當(dāng)前工藝改造的集控要求，以及選煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。該系統(tǒng)主要包括集控功能和信息集成功能。
3.1 集控功能
實(shí)現(xiàn)集控靈活性(保護(hù)、流程選擇、加解鎖等)、故障快速定位、故障回溯、接點(diǎn)抖動(dòng)軟件消除以及局部工藝環(huán)節(jié)自動(dòng)控制等功能。比如：
(1)啟動(dòng)預(yù)告功能：系統(tǒng)啟動(dòng)前，設(shè)備啟車預(yù)告功能通過(guò)笛、鈴和語(yǔ)音向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，以提醒工作人員注意安全。
(2)具有設(shè)備禁止啟動(dòng)功能：在預(yù)告期間，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)若接收到現(xiàn)場(chǎng)禁啟信號(hào)，則禁止啟動(dòng)設(shè)備，并自動(dòng)記錄禁啟設(shè)備號(hào)，否則按逆煤流順序啟車。
(3)啟動(dòng)/暫停功能：在啟車過(guò)程中，若有任一臺(tái)設(shè)備故障或禁啟，系統(tǒng)立即暫停啟車過(guò)程，閉鎖來(lái)煤設(shè)備，延時(shí)一定時(shí)間。在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，已啟動(dòng)的設(shè)備不停，若故障能短時(shí)排除，可繼續(xù)啟車;否則，瞬時(shí)停止已啟動(dòng)的設(shè)備。
(4)事故處理、暫停/解除功能：在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)設(shè)備至煤源側(cè)各設(shè)備立即停車，故障點(diǎn)沿煤流方向以后的設(shè)備延時(shí)停車。若故障能盡快處理，現(xiàn)場(chǎng)人員可解除故障。這時(shí)停車過(guò)程自動(dòng)停止，未停完的設(shè)備不再繼續(xù)停車。系統(tǒng)向各設(shè)備重新發(fā)啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，預(yù)告結(jié)束后便自動(dòng)啟車至煤源，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，以減少設(shè)備的頻繁啟停，降低設(shè)備的損壞率。
(5)診斷功能：系統(tǒng)具有先進(jìn)的綜合診斷功能，能對(duì)設(shè)備和參數(shù)異常作出識(shí)別和診斷，能快速正確地識(shí)別模塊配置錯(cuò)誤、模擬量超限、線路斷線等故障，并自動(dòng)報(bào)告異常與故障。
(6)閉環(huán)控制功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)。
(7)監(jiān)視功能：實(shí)現(xiàn)各工藝流程圖形的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視，模擬量棒狀圖、趨勢(shì)圖及餅圖的實(shí)時(shí)顯示，生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的直觀顯示，并在故障時(shí)自動(dòng)調(diào)出故障的設(shè)備所在畫(huà)面。歷史數(shù)據(jù)顯示打印、故障語(yǔ)音報(bào)警等。
(8)通訊功能：具有直接通訊、高速對(duì)等通訊和開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)通訊功能，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送、記錄與集成。
操作方式分自動(dòng)、手動(dòng)及就地三種方式：
(1)自動(dòng)方式：自動(dòng)方式的所有操作均可通過(guò)工控機(jī)鍵盤和操作員接口實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行人員根據(jù)工藝要求，可在CRT上調(diào)出預(yù)選流程菜單，輸入相關(guān)指令。如果流程選擇錯(cuò)誤，上位機(jī)應(yīng)能自動(dòng)顯示“選程錯(cuò)誤”而不允許啟動(dòng)。
(2)手動(dòng)方式：手動(dòng)方式有兩種：一種是聯(lián)鎖手動(dòng)，另一種是解鎖手動(dòng)。解鎖手動(dòng)在就地操作箱上操作，聯(lián)鎖手動(dòng)遠(yuǎn)方操作。聯(lián)鎖手動(dòng)是運(yùn)行人員按逆煤流方向一對(duì)一啟動(dòng)設(shè)備，按順煤流的方向一對(duì)一停止設(shè)備，流程內(nèi)設(shè)備存在聯(lián)鎖關(guān)系。解鎖手動(dòng)是運(yùn)行人員可隨意啟停任一臺(tái)設(shè)備，此時(shí)無(wú)任何聯(lián)鎖關(guān)系，此控制方式下不能帶負(fù)荷運(yùn)行。
(3)就地方式：就地方式是在就地控制箱上進(jìn)行操作，此時(shí)主控室對(duì)設(shè)備不起控制作用。
3.2 操作站功能
(1)對(duì)工藝系統(tǒng)流程、全廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及閘門位置等實(shí)施動(dòng)態(tài)圖形顯示。
(2)設(shè)備流程圖;以不同顏色表示設(shè)備的運(yùn)行、停止和故障狀態(tài)。
(3)煤位、水位棒狀圖，顯示煤倉(cāng)煤位、水池水位、閘門位置等變化趨勢(shì)。
(4)生成各種報(bào)表。
下圖為實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面：
下圖為實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面
3.3 信息集成功能
集控系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)集中控制的基本功能外，還包括自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)督與分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、信息集成等部分。
建立生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控監(jiān)督與分析平臺(tái)：主要是處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理、故障診斷和分析、性能計(jì)算、分析和優(yōu)化運(yùn)行等。它的側(cè)重點(diǎn)是整合全廠各生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息，為運(yùn)行管理提供基于優(yōu)化分析的實(shí)時(shí)生產(chǎn)指導(dǎo)，是生產(chǎn)調(diào)度要首先實(shí)現(xiàn)的基本功能。
構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)：增設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)器，提供一個(gè)生產(chǎn)信息的公共訪問(wèn)點(diǎn)，一個(gè)開(kāi)發(fā)上層應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)平臺(tái)、以及一個(gè)連接信息系統(tǒng)的通用接口。實(shí)現(xiàn)集控、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、單機(jī)等自動(dòng)化系統(tǒng)的集成。
實(shí)現(xiàn)綜合信息瀏覽：采用B/S模式，在計(jì)算機(jī)終端綜合顯示各種調(diào)度管理和生產(chǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用導(dǎo)航。用戶可以通過(guò)一個(gè)單一的、個(gè)性化的、基于Web的接口訪問(wèn)相關(guān)企業(yè)信息。它可以把現(xiàn)有的業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)事件和Web內(nèi)容集成到一個(gè)統(tǒng)一的信息窗口中。
企業(yè)級(jí)報(bào)警系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)故障、事故的自動(dòng)報(bào)警與通知。連接工業(yè)自動(dòng)化軟件，提供實(shí)時(shí)智能報(bào)警通知，數(shù)據(jù)采集，并可通過(guò)各種通信裝置遠(yuǎn)程控制。可以智能地將報(bào)警信息變成語(yǔ)音，通過(guò)揚(yáng)聲器、內(nèi)部通信系統(tǒng)、廣播和電話等等有線和無(wú)線通信方式傳送到指定的電話，還可以發(fā)送文字到指定的手機(jī)，并由電話或手機(jī)進(jìn)行各種參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)定和控制。
四、結(jié)語(yǔ)
采用選煤廠集中控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)選煤設(shè)備的充分自動(dòng)控制和生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使設(shè)備在最佳條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮其效能、確保產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量及其它工藝指標(biāo)的穩(wěn)定，提高精煤的回收率，進(jìn)而達(dá)到最佳控制目的，從而確保企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
