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选煤厂集中控制系统升级改造方案
论文类别:专家论文
作 者:佚名
所在地区:选煤厂集中控制系统升级改造方案
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摘 要:
    摘要:介绍了选煤厂集中控制系统的结构及功能,分析了黑岱沟选煤厂改造前的状况,阐述了升级改造方案;集控系统升级改造后,全厂实现了智能联动,节约了劳动力,提高了生产效率。
    关键词:选煤厂;集中控制系统;智能化;升级改造;效果
    为实现选煤厂提高生产效率、提升管理水平和降低人工成本的目的,神华准格尔能源有限责任公司对选煤厂集中控制系统进行了升级改造。
    1选煤厂集中控制系统概述
    神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟选煤厂采用以PLC为主控系统的集中控制系统,利用计算机网络技术、控制技术、通信技术和电气技术等,实现选煤厂生产过程的集中监控、集中操作和集中管理。该系统主要分为两个层面:一是PLC控制层,包括PLC本地站、远程站及现场执行、监测装置,其主要功能是控制设备参数和监测设备状态;二是工控机监控层,其主要功能是完成全厂工艺系统信息的在线检测[1],将操作命令传送给PLC控制层,并对各种工艺参数值、故障信息进行存储,以图标、曲线等形式呈现给集控员。随着计算机、电气技术的不断革新,选煤设备及选煤工艺也在迅速更新。而不断更新、不断增加的洗选系统与相对落后的自动化系统之间的矛盾也越来越突出。由于黑岱沟选煤厂存在生产管理人员多、成本高、信息化落后等诸多问题,导致盈利大幅下降。为了扭转市场局面,提升企业的经济效益,实现节约劳动力,减少劳动强度,降低生产成本,提高生产效率、管理水平和增强核心竞争力的目的,最有效办法就是对集中控制系统进行升级改造和系统自动化水平的完善,使设备保护和监测系统更加可靠,确保选煤生产正常进行。当选煤生产过程中设备发生故障或安全监测系统报警时,能自动切换监控视频画面,实现信息显示、数据共享和视频联动,故障现场一目了然,可以快速对一般故障做出判断,安排检修人员及时进行针对性的处理,避免了此前人员必须到现场查找事故原因、前后联络、安排检修等大量浪费的劳力和时间,提高了管理的灵活性,并可建立厂级网络传输系统及网管平台,将工控网、工业电视网和办公网隔离,防止交叉干扰,保证网络传输的可靠性。
    2集中控制系统结构及功能
    黑岱沟选煤厂PLC集中控制系统采用分布式监控系统,整个系统结构自下而上依次分为:现场设备层、信号及逻辑层、管理及监控层。(1)现场设备层由电机和电动阀、气动阀等电气执行机构组成。(2)信号及逻辑层是整个系统最为核心的部分,由CPU主站和远程PLC分站组成。主控站设在集控室,由CPU模块、电源模块、通讯模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块等组成;远程分站设在低压配电室,由通讯模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块等组成。各控制分站通过以太网相互通讯。(3)管理及监控层是由光纤感温预警系统、甲烷一氧化碳预警系统、工业电视系统、配电室感烟系统、在线监测系统、煤质管理系统、煤仓位移监测及生产调度指挥系统等相互独立的系统组成。集中控制系统的控制功能是通过PLC的逻辑控制程序实现的,其操作在上位机上进行,集控员在上位机上通过鼠标、键盘发布操作指令,系统将按照逆煤流或顺煤流依次延时启机,同时各设备相应投入运行。系统正常停机时,将依照与启机相反的顺序依次延时停机。同时各相关联设备间在集控程序中设有程序连锁及电气连锁,当其中1台设备发生故障自动停机时,相关联设备将同时停机,并在上位机弹出设备故障报警,并做出历史记录[2]。所有参与集控系统的设备,均可实现单台设备就地启停,在集控位时,现场启车按钮无效,急停按钮有效,且在生产时相关联设备均连锁停机。
    3改造前的状况
    (1)黑岱沟选煤厂生产能力为30Mt/a,共有原煤、洗一、洗二、重介、装车、煤质室6个车间,改造前有6个单独的集中控制室,分别独立控制。各车间部分插板、翻板、阀门、泵、卸料器等采用现场手动操作,未接入集控系统;空压机、干雾机、防冻液喷洒系统、封尘剂喷洒系统为单机PLC控制,需单独操作,占用大量的劳动力,效率低下。(2)现场部分设备的保护、监测诊断手段不可靠,需要更新完善。黑岱沟选煤厂和哈尔乌素选煤厂亦各自有调度室,光纤感温预警系统、甲烷一氧化碳预警系统、工业电视系统、配电室感烟系统、煤质管理系统、煤仓位移监测系统等。生产调度指挥系统分别运行在各自的平台上,导致集控室监控画面多而杂乱,集控员工作繁忙而效率低。(3)选煤厂工业电视系统原为模拟摄像头,设备老旧,显示画面不清晰,部分区域监控有死角,无法满足当前生产管理的要求;工控网、工业电视网及办公网相互交叉,工控网存在安全隐患,而且随着工业摄像机的增多,传输数据量增大,造成办公网络缓慢,严重影响正常工作效率。
    4升级改造方案
    选煤厂集中控制系统的升级主要分为现场单机自动化设备改造、完善现场设备保护和监测系统、集控整合、调度整合、工业电视系统升级、三网分离等部分。各部分功能系统完善后,整合到一个调度管理平台。(1)现场单机自动化设备改造。将现场34台手动操作的电液推杆翻板改为插板控制方式,将133台原有手动控制插板都增设限位开关,将启停、位置信号接入集控系统,在集控室操作设备;将洗选二车间现场手动操作阀门11台,将重介车间现场手动操作的6台鼓风机、6台空压机、6台循环泵、10个阀门改造为集控操作。(2)完善现场设备保护和监测系统。将原煤车间8台带式输送机(M11、M21、M31、M41、M12、M22、CM12、CM22)的200台“五保”装置改为Dupline现场总线式控制方式;将1002、1004配仓带式输送机采用光电传感器方式,实现集控集中监控、精准定位、自动配仓;增加堵料开关40个,并将信号接入集控系统。新增2台DTS-40光纤测温主机,在M11、M21、M31、M41、M12、M22、CM12、CM22带式输送机两侧机架槽钢、电缆桥架内敷设20km感温光纤。在全厂重点、关键设备(胶带机、破碎站、空压机、鼓风机、循环泵)上安装155台振动传感器和12台温度传感器。选用艾默生公司产品,基于WirelessHART无线技术,将安装在设备上的传感器通过有线方式将检测到的信号传输到CSI9420无线振动变送器,以自组网、无线方式传输到GW1420无线网关,通过光缆传输到洗选二车间集控室管理平台,在设备状态管理软件上实现状态诊断、分析及网络组态和调试。(3)集控整合。新增3个PLC分站,升级24个PLC分站,分站之间采用以太网、光纤环网通信方式联通,将主站CPU升级成140CPU65260,安装在新集控室。在集控室建立厂级统一监控平台,控制原煤系统、洗选1、2、3系统、煤泥水系统,并与2套装车系统数据共享。在集控室设置2台冗余核心交换机,在原煤车间、重介车间、洗选一车间、装车车间集控室分别布置1台环网节点交换机,各集控子系统通过网络节点交换机接入该环网,单机自动化设备通过相应的网关接入光纤环网。在新集控室布置2台冗余服务器,从各个CPU和各个单机系统采集数据,建立全厂控制系统的数据库。同时还建立相应的工程师站和操作员站,两站从冗余服务器采集数据。通过工程师站,可以对全厂控制系统进行开发,编写、修改程序;通过操作员站,可以对全厂生产系统进行监控。将用于洗选1号、2号、3号系统和煤泥水系统独立供风的空压机管路连通,在连通管路上安装压力传感器,并将压力信号接入洗选车间集控系统,可在现场和远程两地操作及监控。在自动状态下,PLC系统根据检测到的实际风压和工作要求风压,自动调节控制空压机出口风压,确保管道风压恒定,实现空压机的集控恒压供风。(4)调度整合。建立黑岱沟选煤厂与哈尔乌素选煤厂统一的生产调度综合指挥平台,将两厂的集控系统、工业电视系统、状态监测系统、光纤感温预警系统、甲烷及一氧化碳预警系统、配电室感烟系统、煤质信息系统、人员定位系统等信息整合至一个平台,实现联动响应。当出现设备故障或安全监测系统报警时,监控平台能自动切换到该处视频画面,实现信息显示、数据共享和视频联动功能,并对两厂生产过程的数据、视频、安全数据、人员数据进行全方面的监测监控,为职能部门提供可靠的相关生产数据,便于选煤厂的管理优化。调度平台系统采用Windows操作系统,HOLLiSCADAMiningV2.0软件,基于工业以太网络,采用TCP/IP协议作为网络间的数据交换协议,能够以组态图形方式直观显示来自生产现场的实时数据,具备完备的历史数据显示及记录功能,可以对生产系统产生的数据进行存储、分析,通过报表,图形,曲线展现给操作人员;可以灵活划分报警区域,对现场的异常情况及时报警,并具备与工业电视系统报警联动的功能;并能够通过语音、手机等多种方式推送给相关的部门和管理人员。(5)工业电视系统升级。将选煤厂原有的263个模拟摄像机更换为200万像素1080P网络高清红外超低照度摄像机,并再新增130个,合理布控摄像机位置,实现生产现场设备监控全覆盖、无死角。在集控室建一套IPSAN集中存储系统,实现图像信号储存,时间不少于30d。调度室增加55英寸、800cd/m大屏幕30块及视频图像控制设备,工业电视、业务系统等视频资源集中管理,能实现实时图像点播、远程控制、自动备份、历史图像检索和回放、报警接收、分发和报警联动等功能。(6)三网分离。在各车间集控室(配电室)与新集控室之间铺设24芯光缆10km,建立工控网千兆传输环网和工业电视万兆传输环网,实现工业生产数据和视频监控数据的独立传输。并建立厂级网管平台,对环网运行情况进行实时监控。将选煤厂工控网、工业电视网及办公网隔离,互不干扰,并且S77003核心交换机互为主备方式工作,关键设备采用1+1的冗余备分,以保证网络的可靠性。
    5升级改造效果
    随着集中控制系统的升级改造,黑岱沟选煤厂现场设备的各种保护已基本完善,单机PLC控制设备已接入到集控系统,无须人员现场启停,极大地节约了人员劳动力,提高了生产效率;通过调度整合、集控整合,建立智能一体化监控平台,接入各个生产系统的现场视频信号,将其和设备及故障报警关联,实现智能联动,为把黑岱沟选煤厂建设成为本质安全型、质量效益型、科技创新型、资源节约型、和谐发展型的行业标杆单位迈出了一大步。
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