洗煤厂集控系统设计方案

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1、洗煤厂集控系统设计方案洗煤厂集控系统设计方案一、概述选煤厂自动化控制系统的任务是完成各生产设备的控制及闭锁、洗选 工艺自动调节以及信息上传和共享，是生产自动化和信息化的重要部 分。洗煤厂自动化控制系统按照安全、实用、可靠、先进、开放指导 思想进行设计，吸收以往洗煤厂成功的经验，选用先进的技术和设备 来保证整个系统安全可靠正常地运行。传统的洗煤厂集中控制系统一般采用逻辑元件实现集控，通过硬接线 实现联锁。由于元件的特性不一，在生产过程中经常会出现烧毁元件 的现象，对生产影响很大。若需要修改联锁关系时，必须改变柜内的 接线方式，灵活性不高。由计算机实现的集中控制系统能对全厂设备实现自动化管理，由

2、操作员在集控室内直接控制设备的起停及过程参数的调节。在上位机 界面中能够直观地显示各种设备的起停状态及故障状态，便于操作员 及时的掌握现场情况。通过以太网，可以将生产过程中的各种产品指数和过程参数传送 至调度室，从而使全矿能够统一地安排人力资源及物力资源，实现安 全、高效的生产。选煤厂由于环境恶劣，对设备及设备的控制水平要求较高。一般情况下系统采PLC+计算机+总线模块等组成工业控制网络，提高系统的管 理水平。二、设计原则和依据“先进、实用、经济”为系统总体原则。选煤厂工艺为原煤重介煤 泥重介浮选浓缩压滤洗水闭路。建设工程要求配备的集中控制 系统达到技术先进、自动化程度高、设备运行可靠，最终实

3、现技术先 进、设备性能安全可靠、配置合理、经济，并确保设备和人身安全、 满足系统实时性、开放性、互换性、可用性、易操作性、易维护性的 要求，达到自动化程度高的现代化生产管理模式。1、设计原则1) 系统性能可靠、技术成熟、能长期、稳定、连续的运行。2) 技术先进。3) 设计、选型兼容性及可扩展性。4) 经济、实用性。2、设计规范1) 煤炭工业选煤厂设计规范2) 选煤厂集控装置选择的技术规范3) 煤炭工业调度信息化总体规划纲要4) “九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要5) 煤炭调度信息化装备6) 选煤厂设备流程图7）选煤厂供配电系统图三、质量保证我们向用户承诺合同所提供的所有产品将严格执行IS

4、09001质量体系 程序，从技术设计、施工设计、元器件采购及检验、产品加工及检验、 现场指导安装、调试等方面，严格进行产品质量控制，确保提供符合 行业标准的优质产品，使产品性能完全满足或超过合同及技术协议的 要求。1、安全可靠性硬件：双层隔离：模块与继电器隔离，继电器与现场隔离；操作 保护：就地、集中手动、自动，互相闭锁；双电源热备供电，互为备 用，在线自动切；通讯电缆双路冗余，自动检测，在线实时切换。 软件：采用安全性、稳定性较高的运行平台；完善的系统自诊断功能； 实时完成事故处理2、系统性配置：充分利用PLC、计算机、网络、现场总线等技术和优势，提高系统的性能/价格比。组态：采用先进、实用

5、、可靠的技术（PLC、计算机、网络、现场总线等技术）四、选煤厂工艺简介 一般选煤厂生产系统根据洗选工艺可分为跳汰+浮选、重介+浮选、跳 汰+重介+浮选等形式，具体可分为仓前（预备）系统、跳汰（水洗） 系统、重介选矸系统、浮选系统、压滤系统、配煤系统、循环水处理 系统等。按照工艺要求可以分为以下几个子系统（图1、图 2）：a）原煤系统： 原煤仓中的原煤经过破碎机破碎后，通过皮带、锚链 等设备将其送至跳汰机上面的缓冲仓。b）跳汰系统： 在跳汰机中经过风和水联合作用，将原煤分为矸石、 中煤和粗精煤三种产品。c）重介系统：在混料桶中将粗精煤和介质混合，通过控制介质密度， 将粗精煤分为精煤和中煤两种产品

6、。d）浮选系统： 从生产过程中产生的煤泥里，回收一部分精煤。e）运输系统： 将精煤、中煤和矸石三种产品，通过皮带、锚链等设 备送至各自的仓中。图 1 选煤厂工艺流程图 1图 2 选煤厂工艺流程图 21、筛分 用带孔的筛面把颗粒大小不同的混合物料分成各种粒极的作业叫筛 分。筛分所用的机器叫筛分机或者筛子。在选煤厂中，筛分作业广泛地用于原煤准备和处理上。按照筛分方式 不同，分为干法筛分和湿法筛分。2、破碎把大块物料粉碎成小颗粒的过程叫做破碎。用于破碎的机器叫做破碎机。在选煤厂中破碎作业主要有以下要求：1）适应入选颗粒的要求；精选机械所能处理的煤炭颗粒有一定的范 围度，超过这个范围的大块要经过破碎才

7、能洗选。2）有些煤快是煤与矸石夹杂而生的夹矸煤，为了从中选出精煤，需 要破碎成更小的颗粒，使煤和矸煤分离3）满足用户的颗粒要求，把选后的产品或煤快粉碎到一定的粒度 物料粉碎主要用机械方法，有压碎、劈碎、折断、击碎、磨碎等几种 主要方式。3、选煤 是利用与其它物质的不同物理、物理化学性质，在选煤厂内用机械 方法去处混在原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以适 应不同有户的需求。按照选煤厂的位置与煤矿的关选煤厂可以分为：矿井选煤厂、群矿选 煤厂、中心选煤厂和用户选煤厂；我国现有的洗煤厂大多是矿井洗煤厂。现代 化的洗煤厂是一个由许多作业组成的连续机械加工过程。4、跳汰选煤 在垂直脉动的介质中

8、按颗粒密度差别进行选煤过程。跳汰选煤的介质 是水或空气，个别的也用悬浮液。选煤中以水力跳汰的最多。 跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料按密度大小分选为精煤、中煤 和矸煤等产品设备。5、重介选煤在密度大于 1g/cm 的介质中，按颗粒密度的的大小差异进行选煤，叫 做重介质选煤或重介选煤。选煤所用的重介质有重液和重选浮液两类 重介选煤的主要优点是分选效率高与其它选煤方法；入选力度范围宽 分选机入料粒为1000-6mm,漩流器为80-0.15mm生产控制易于自动 化。重介选煤的缺点是生产工艺复杂，生产费用高，设备磨损快，维 修量大。重介选煤一般都分级入选。分选块煤一般在重力作用下用重介质分选 机进行

9、；分选沫煤在离心力作用下用重介质漩流器进行。6、存储7、储煤仓：为调节产、运、销之间产生的不平衡，保证矿井和运输部门正常和均 衡生产而设定的有一定容量的煤仓，接受生产成品煤炭，保证能顺利 出厂，进入最后的装车阶段。8、装车:包括装车（船）、吊车和计量。五、系统结构1、系统集控范围 根据选煤厂工艺系统的特点及要求，全厂系统分为五个子系统：（1）原煤系统：包括受煤，筛分破碎至三产品重介质旋流器以前的 输送设备。（2）重介分选系统：包括三产品旋流器以后的脱介筛、磁选机至产 品堆放场以前的运输设备。重介分选系统又进一步分为原煤重介、煤 泥重介两个分选系统。（3）浮选系统：包括浮选入料泵及以后的矿浆预处

10、理器、浮选机、 精煤压滤机、运输等生产设备。（4）浓缩、压滤尾煤回收系统：包括浓缩机、离心机、搅拌桶、泵、 压滤机及煤泥运输等设备。（5）产品储运系统：包括给料机和带式输送机等设备。2、系统硬件构成1） 主要硬件设备上位机采用研华工控机610H,内装高性能以太网卡，便于系统间连 接。下位机采用德国 SIEMENS 公司 S7-300 系列可编程控制器，通 过 PROFIBUS 网络组成分布式控制系统。上位机与下位机之间通过 SIEMENS 公司的工业以太网连接。PLC 控制柜内装可编程控制器与输入、输出继电器，可以根据要求安 装于现场或集控室内。机旁操作箱可根据需要安装于现场，便于检修 人员的

11、操作。2）系统硬件结构整个系统（图3、图 4、图 5）分为两层。上层是控制层，由全厂生 产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统组成；下层为设备层，即现 场级仪表、传感器、执行元气件等。作为全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统人 机界面的监控计算机，通过下连PLC,与密度自动控制系统、原煤系 统、主洗系统、浮选系统、浓缩系统、压滤系统、及其它辅助生产系 统的PLC站构成车间设备层网络；该层采用了当今国际上应用最为广 泛的PROFIBUS总线技术。全厂监控系统全部由德国SIEMENS公司的 S7系列PLC主机组成，构建了选煤厂自动化系统。全厂集控（含闭环） 系统设置下列PLC站：图 3 集控系

12、统整体结构（1）原煤准备系统 PLC 站：设在原煤车间配电室，主要对给煤机、 破碎机、胶带运输机除铁器、分级筛、排污泵等设备进行监控及相关 信号的检测；（2）重介分选控制系统PLC站；设在主厂房配电室，设CPU主站， 对工艺过程参数进行过程控制；（3）浮选系统PLC站：设在浮选厂房配电室，设CPU主站，对工艺 过程参数进行过程控制；（4）浓缩、尾煤压滤系统PLC站：设在尾煤车间配电室，主要对尾 煤压滤系统和相关的泵、皮带、刮板进行监控；（5）压滤系统统PLC （含浓缩、事故沉淀池、清水泵房、油库）系统PLC 站：设在浓缩车间配电室；（6）主厂房 PLC 站：设在主厂房配电室,设 CPU 主站和

13、扩展站。对 主厂房的设备进行监控及相关信号的检测。（7）产品储运系统PLC站：设在储运厂房配电室。主要对皮带等设 备控制和检测。上述PLC主站、上位监控系统计算机监控管理站、数据采集站都通过 以太网或者光纤通信，构成控制层网络。现场层则采用 PROFI- BUS 总线。该总线系统由传输技术、通讯技术协议、通用行规和专用行规 组成。由于 PROFIBUS 拥有统一的通信协议，并在此基础上发展了不 同的通用应用行规和专用应用行规，使得PROFIBUS可以广泛地应用洗 煤厂各个工艺段的现场设备层。3、系统软件构成1）上位机软件上位机软件采用非常成熟的工业组态软件SIEMENS公司WINCC系列 软件

14、进行编程，界面美观，组态灵活。主要实现对现场设备的自动启、停控制；设备的运行状态监视和故障 报警；工艺流程监视；过程参数实时、历史曲线；过程参数数据库查 询以及棒图动画显示。通过两台 24”大屏幕液晶显示器，利用变色、 旋转、曲线、表格等形式反应和监视全厂的设备运行状态；利用填充、 柱状棒图、曲线、表格等形式反映全厂各工艺参数的变化、趋势行进 等情况。根据实际情况和客户要求可以实现系统配置画面、系统工艺流程画面、 水洗系统监控画面、浮选系统监控画面、重介系统监控画面、中煤系 统监控画面以及其他设备工艺的监控画面。方便、直观的反映生产情 况。2）下位机软件下位机软件采用西门子的Step7 V5.

15、3，对下位的S7-300PLC进行逻辑梯形图（LAD）编程和PID 功能块编程，对于逻辑控制的设备主要采用梯形图语言进行编程， 对于密度、粘度、给煤机和各个桶的液位等过程控制则采用PID控制， 每个PID块都有手动和自动操作模式，根据实际需要灵活选择。Step7 V5.3 软件功能齐全，操作方便。4、系统控制系统主站PLC通过现场工业总线实现对各个分控的无缝连接，达到对 各个分控系统的所有设备的集中控制（图 4）。集控设备的控制方式 采用集中联锁和就地解锁两种控制方式。且此两种控制方式可灵活地 转换,在转换过程中不影响整个系统的运行。参加集控的工艺设备按工艺要求延时开车 ,按工艺要求延时停车方式 进行控制。起停车的延时时间根据工艺设备和电气设备的要求设定。 可进行辅助设备的解锁或联锁设置及主设备的检修设置。 灵活可靠的工艺流程任意设定与选择；设备任意启停（减少了系统公 用部分设备频繁启动,提高设备寿命及降低维护费用）；辅助设备与皮 带传感器的解锁运行；大设备（不允许频繁启停的设备）联启不联停。 图 4 集控系统控制结构六、 系统功能 成功的集控系统不仅可以控制现场使用设备也可以扩展到其他范围 （见图 5），为企业全自动化生产起到积极的作用，真正意义上实现 无人值 守。 系统主要功能如下。图 5