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   1 系統概述

   目前，中國選煤廠的自動化應用情況屬于局部生產系統自動化較多，如跳汰機層自動控制、重懸浮液密度自動測量與調控、浮選工藝參數自動檢測與控制等。只有少數選煤廠實現了全廠主要生產系統計算機、自動化和全廠設備集中控制、數據采集和工業電視監視的綜合自動化統一管理。因此，進一步推廣選煤廠自動化成果，發展全廠生產系統自動化，是非常有必要的。

   2 系統設計方案

   根據現場實際情況，自動化系統結構框圖設計如圖1所示。它是一種多層的二級網絡結構。
  
                        
                                    圖1 選煤廠安全生產自動化結構圖

   2.1 第一級：管理信息網絡

   主要掛接管理站、管理服務器和視頻服務器，并負責與企業外部的接口。

   2.2 第二級：監控信息網絡

   包括兩層：

   （1）遠程I/O網絡級：集控系統的CPU主站與PLC分站之間采用遠程I/O分站方式連接。

   （2）工業以太環形網絡：集控系統的各CPU主站及其上位機之間通過環形工業以太冗余網絡相連。其它監控上位機（如單機自動化系統上位機、灰分儀上位機）也通過工業以太網絡相連，構成完整的集控調度監控信息網絡。并經過防火墻與管理信息網絡相連，構成企業Intranet網絡。

   將監控網絡與信息網絡分開，構成兩層網絡結構，并通過防火墻、隔離設備、增設監控數據庫等手段保證監控系統的安全性。同時在這種系統結構中，PLC集控站之間，集控上位機與各集控站之間皆是通過以太網相連。原煤、動篩和洗煤系統中，采用分站總線冗余的措施，通過此網絡架構設計，系統可靠性大為提高。

   上位監控軟件選用力控組態軟件ForceControl，將系統運行過程中的數據通過畫面直觀顯示，方便對系統的控制監視，同時能實現用戶管理、故障報警處理、報表查詢與打印等功能。工控機通過網線連接到交換機，彼此互為備用，其中兩臺構成軟件冗余，確保安全生產，能夠保證歷史數據的完整。利用ForceControl的網絡發布功能，通過發布服務器向局域網發布系統組態畫面和各種報表，可以更加方便及時的了解現場設備運轉狀態與參數，保證系統安全穩定運行。

   3 系統功能

   采用最新編程軟件對集控系統PLC進行編程、采用先進組態軟件作為集控上位機軟件，以適應當前工藝改造的集控要求，以及選煤系統安全生產自動化的要求。該系統主要包括集控功能和信息集成功能。HHHHH3.1 集控功能HHHH實現集控靈活性（保護、流程選擇、加解鎖等）、故障快速定位、故障回溯、接點抖動軟件消除以及局部工藝環節自動控制等功能。例如：

   （1）啟動預告功能：系統啟動前，設備啟車預告功能通過笛、鈴和語音向現場設備發出啟動預告信號，以提醒工作人員注意安全。

   （2）具有設備禁止啟動功能：在預告期間，監控系統上位機若接收到現場禁啟信號，則禁止啟動設備，并自動記錄禁啟設備號，否則按逆煤流順序啟車。

    （3）啟動/暫停功能：在啟車過程中，若有任一臺設備故障或禁啟，系統立即暫停啟車過程，閉鎖來煤設備，延時一定時間。在延時時間內，已啟動的設備不停，若故障能短時排除，可繼續啟車；否則，瞬時停止已啟動的設備。

   （4）事故處理、暫停/解除功能：在設備運行過程中，當某臺設備發生故障時，故障點設備至煤源側各設備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設備延時停車。若故障能盡快處理，現場人員可解除故障。這時停車過程自動停止，未停完的設備不再繼續停車。系統向各設備重新發啟動預告信號，預告結束后便自動啟車至煤源，使系統恢復正常運行，以減少設備的頻繁啟停，降低設備的損壞率。

   （5）診斷功能：系統具有先進的綜合診斷功能，能對設備和參數異常做出識別和診斷，能快速正確地識別模塊配置錯誤、模擬量超限、線路斷線等故障，并自動報告異常與故障。

   （6）閉環控制功能：實現對工藝環節的自動閉環調節。

   （7）監視功能：實現各工藝流程圖形的動態實時監視，模擬量棒狀圖、趨勢圖及餅圖的實時顯示，生產過程參數的直觀顯示，并在故障時自動調出故障的設備所在畫面。歷史數據顯示打印、故障語音報警等。

   （8）通訊功能：具有直接通訊、高速對等通訊和開放性標準通訊功能，完成實時監控數據的傳送、記錄與集成。

   操作方式分自動、手動及就地三種方式：

   （1）自動方式：自動方式的所有操作均可通過工控機鍵盤和操作員接口實現，運行人員根據工藝要求，可在CRT上調出預選流程菜單，輸入相關指令。如果流程選擇錯誤，上位機應能自動顯示“選程錯誤”而不允許啟動。

   （2）手動方式：手動方式有兩種：一種是聯鎖手動，另一種是解鎖手動。解鎖手動在就地操作箱上操作，聯鎖手動遠方操作。聯鎖手動是運行人員按逆煤流方向一對一啟動設備，按順煤流的方向一對一停止設備，流程內設備存在聯鎖關系。解鎖手動是運行人員可隨意啟停任一臺設備，此時無任何聯鎖關系，此控制方式下不能帶負荷運行。

   （3）就地方式：就地方式是在就地控制箱上進行操作，此時主控室對設備不起控制作用。

   3.2 操作站功能

   （1）對工藝系統流程、全廠設備運行狀態及閘門位置等實施動態圖形顯示。

   （2）設備流程圖，以不同顏色表示設備的運行、停止和故障狀態。

   （3）煤位、水位棒狀圖，顯示煤倉煤位、水池水位、閘門位置等變化趨勢。

   （4） 生成各種報表。

   3.3 信息集成功能

   集控系統除了實現集中控制的基本功能外，還包括自動化系統監督與分析、實時數據庫、信息集成等部分。

   建立生產過程監控監督與分析平臺：主要是處理實時數據、完成生產過程的監控和管理、故障診斷和分析、性能計算、分析和優化運行等。它的側重點是整合全廠各生產過程的實時生產信息，為運行管理提供基于優化分析的實時生產指導，是生產調度要首先實現的基本功能。

   構建監控系統數據庫：增設監控系統數據與應用服務器，提供一個生產信息的公共訪問點，一個開發上層應用程序的數據平臺，以及一個連接信息系統的通用接口。實現集控、計量、監測、單機等自動化系統的集成。

   實現綜合信息瀏覽：采用B/S模式，在計算機終端綜合顯示各種調度管理和生產監控數據，實現應用導航。用戶可以通過一個單一的、個性化的、基于Web的接口訪問相關企業信息。它可以把現有的業務應用、數據庫、實時的數據流、業務事件和Web內容集成到一個統一的信息窗口中。

   企業級報警系統：實現故障、事故的自動報警與通知。連接工業自動化軟件，提供實時智能報警通知，數據采集，并可通過各種通信裝置遠程控制。可以智能地將報警信息變成語音，通過揚聲器、內部通信系統、廣播和電話等有線和無線通信方式傳送到指定的電話，還可以發送文字到指定的手機，并由電話或手機進行各種參數的遠程設定和控制。

   4 結語

   采用選煤廠集中控制系統可以實現選煤設備的充分自動控制和生產工藝參數的自動調節，使設備在最佳條件下運轉，充分發揮其效能、確保產品質量、數量及其它工藝指標的穩定，提高精煤的回收率，進而達到最佳控制目的，從而確保企業可持續發展。

   摘自《自動化博覽》2012年第六期