选煤厂综合自动化系统在盛源选煤厂的应用.pdf

第4 期选煤技术 N o ．4 兰塑垒生 旦 鱼Q 垒坠呈坚曼 垒曼垒 Q 型 望曼坚型Q 坠Q 鱼垒竺壁兰塑鱼 文章编号i1 0 0 1 3 5 7 1 2 0 0 6 0 4 0 0 4 7 0 2 选煤厂综合自动化系统在盛源选煤厂的应用 高树明1 ，邱晓荣2 1 ．盛源选煤厂，河北张家口0 7 5 1 0 0 ； 2 ．天地科技股份有限公司唐山分公司，河北唐山0 6 3 0 1 2 摘要i 介绍了选煤厂综合自动化系统的构成、系统功能与作用以及在盛源选煤厂的应用实践。 关键词综合自动化系统；集中控制；监视；上位机 中图分类号T D 9 4 8 ．9文献标识码A ， 1 概述 邯郸矿业 集团 公司张家口盛源选煤厂是 一座设计能力为6 0 万t ／a 的炼焦煤选煤厂，采用 跳汰主选工艺。为适应市场需求，该厂新建一套 9 0 万t ／a 生产系统，新系统采用有压给料三产品重 介质旋流器、螺旋分选机及压滤联合工艺，目前两 个工艺系统同时进行生产。为提高产品质量及管理 水平，该厂配套建设了选煤厂综合自动化系统。 全厂集中控制系统和重介质密度自动控制系统 是选煤厂综合自动化建设的一个重要组成部分，两 个系统的投人将使选煤厂形成集设备集中联锁控 制、工艺过程参数监视及控制、信息传输及生产信 息管理为一体的多功能综合自动化控制体系，使选 煤厂生产与管理系统建立在一个高度信息化的平台 上，为选煤厂实现高产、高效、减员增效、节能降 耗提供有力保障。 2系统组成 选煤厂综合自动化系统包括上位机监视系统、 集中控制系统、重介质密度自动控制系统、工业电 视监视系统、调度通讯系统及高亮度模拟盘监视系 统。图1 所示为系统网络图。 3 系统功能 3 ．1 上位机监视系统 上位机由两台工控计算机组成，两台计算机使 用组态王通过T C P ／I P 方式实现热备关系，组态王 与P L C 采用P r o f i b u s D P 通讯协议进行数据交换。 收稿日期2 0 0 6 0 6 2 7 作者简介i 高树明 1 9 6 4 一 ，男，河北省蔚县人；工程师，现任 邯矿集团盛源选煤厂厂长。联系电话 0 3 0 1 3 8 6 5 0 3 9 。 图1选煤厂综合自动化系统网络图 I 盛源选煤厂的所有控制信号均通过两台 工业级计算机发出，操作台上没有硬操作按钮，所 有操作均为软操作，因此两台计算机设为热备关 系，以保证系统的完整性。双机热备是主机和从机 通过T C P ／I P 网络连接，正常情况下主机处于工作 状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异 常，从机将会在很短的时间之内代替主机，完全实 现主机的功能。 2 一台计算机通过分屏卡带两个显示器， 可同时显示两个车间的设备工作状态，分画面显示 重介系统合格介质的给定密度和测量密度、旋流器 人口压力测量值和给定值、4 个介质桶的液位及上 下限报警、加水执行器开度、分流执行器开度、重 介监控系统各工艺参数的实时趋势曲线和历史趋势 曲线、重介监控系统各工艺参数的实时数据报表和 历史数据报表。 3 系统有自动报警的功能，并能纪录故障 时间、原因等信息。此外，系统还具备打印输出功 能，定时或实时打印过程控制工艺参数报表。 3 ．2 集中控制系统 由于现场控制点比较分散，根据盛源选煤厂的 实际情况设置了五个分站，即重介分站、跳汰分 站、选矸楼分站、压滤分站和一号转载点分站。实 现了生产环节的计算机控制启停车。 4 7 万方数据 第4 期 选煤技术2 0 0 6 年8 月2 5 日 集中控制系统由一个西门子S 7 3 0 0 主站及5 个分站组成，P L C 主站与分站之间通过P r o f i b u s 。一 D P 通讯协议进行数据交换。 1 参控设备逆煤流方向启车，顺煤流方向 停车，设备问的启动及停车延时时间可以方便设 定。 2 当现场的故障检测、保护装置动作后， 故障设备以及煤流上游设备联锁带负荷停车，下游 设备正常运行。故障排除后，可以继续从故障点处 启车，节省了启车时间。若故障排除需要很长时 间，其下游设备需待负荷排清后顺序停止运行。 3 在集控室，通过监视设备可以观察到全 厂重要工作部位的设备运行状况，如发现紧急情 况，可使用紧停按钮使所有设备紧急停车。 4 盛源选煤厂原有及新建两个系统同时在 生产，共用一套煤泥水处理设备及产品运输设备。 因此，通过上位机既可同时对全厂发出控制信号， 也可单独对某个系统及两套系统的公用部分进行控 制。 5 从上位机可以对单台设备按闭锁关系进 行启停，该功能不仅方便了调度，而且使集控系统 更加灵活。 3 ．3 过程参数调节系统 重介密度自动控制系统主要用于重介质选煤过 程控制，该系统将过程工艺参数的检测、自动控制 及生产管理等功能集于一体，以P L C 为监控主机， 以现场总线实现数据通讯，便于同全厂集中控制系 统和上层管理网的连接。测量传感器采用进口或国 产高性能仪表，保证了测量精度。执行机构具有位 置反馈，确保控制精度。 3 ．3 ．1 重介悬浮液密度的实时测量与自动控制 介质密度是影响选煤最终产品质量的主要工艺 参数之一，借助非接触式放射性同位素密度计，通 过上位机可实时检测介质密度，并将检测密度与给 定密度进行比较，通过自动调节加水阀门，使检测 密度跟随给定密度，从而保证了产品质量的稳定。 3 ．3 ．2 重介悬浮液中煤泥含量的测量与控制 重介悬浮液中的煤泥量对分选效果的影响很 大。其影响主要来自两方面第一，如果煤泥含量 4 8 超标，会造成旋流器内部不容易形成按密度分层从 ．而降低了分选的效率；第二，如果煤泥含量超标， “将会使精煤脱介困难，严重时可能造成脱介筛的筛 缝堵塞，直接影响生产。所以，煤泥含量 即粘 度 的上限也是重介工艺参数自动测控系统的主 要控制指标之一。否则，即使悬浮液密度控制得很 精确，也可能出现分选效果较差的情况。 采用C G 一6 型电感式磁性物含量计检测合格 悬浮液内的磁性物含量，由密度值、磁性物含量值 经计算得出煤泥含量值。 当煤泥含量高于给定上限值时，P L C 输出信号 控制分流箱加大去煤泥介质桶的介质分流量，经煤 泥旋流器分选，精矿返回合格介质桶。 3 ．3 ．3 旋流器入口压力的检测 在旋流器的入口安装扩散硅压力变送器，检测 旋流器的入口压力。旋流器的入口压力与介质泵的 出口压力成正向关系，同样，介质泵的转速与介质 泵的出口压力亦成正向关系。因此，通过P L C 和 变频器控制介质泵的转速就可以控制旋流器的入口 压力。 3 ．3 ．4 介质桶液位的测量及限位报警 介质桶的液位也是影响洗选效果的因素之一。 系统可实现合格介质桶、煤泥介质桶、稀介桶和磁 选尾矿桶等4 个桶的液位检测及限位报警。 3 ．4 工业电视监控系统 工业电视监控系统由现场的1 1 台夜视全方位 摄像头、传输介质、集控室的1 1 台监视电视、硬 盘录影机、视频切换器等组成。可实现对全厂重要 工作岗位、危险或污染岗位及重要设备的监视。 3 ．5 调度通讯系统 调度通讯系统由调度电话系统、抗噪声扩音电 话和对讲机组成。该系统可实现选煤厂恶劣环境下 的调度通讯。 4 结语 选煤厂综合自动化系统的投入使用，大大提高 了盛源选煤厂的管理水平，减轻了工人的劳动强度。 该系统可靠性强、故障率低i 易于维护和管理，为盛 源选煤厂创造了显著的经济效益和社会效益。 万方数据 选煤厂综合自动化系统在盛源选煤厂的应用选煤厂综合自动化系统在盛源选煤厂的应用 作者高树明， 邱晓荣 作者单位高树明盛源选煤厂,河北,张家口,075100， 邱晓荣天地科技股份有限公司唐山分公司,河 北,唐山,063012 刊名 选煤技术 英文刊名GOAL PREPARATION TECHNOLOGY 年，卷期2006，““4 引用次数1次 相似文献10条相似文献10条 1.会议论文 张杰 神华宁煤羊场湾矿综合自动化系统扩建工程 2008 羊场湾矿综合自动化系统一期采用Profibus环网，实现了金矿井机电设备的集中控制,2005年投入运行后，取得了很好的效果。根据生产需要，扩 建工程将采用1000M工业以太环网，新系统建成后。原系统作为一个子系统接入环网，这样充分保护了原有资源，同时使系统具有更高的速率和更好的开 放性。 2.学位论文 菅美枝 福州西区水厂变电站综合自动化的改造与实施 2008 变电站是电力系统的重要组成部分，变电站自动化水平的高低直接影响到电力系统运行的可靠性及供电的质量。随着微机保护单元功能的不断完善 ，变电站综合自动化技术得到了长足的发展。所谓变电站综合自动化，是建立在计算机技术、微电子技术、数据通讯技术和模块软件技术上发展起来的 ，它是将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动等）采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的方式 ，通过功能组合和优化设计，实现对变电站自动监视、测量、控制和调整的一种综合性的自动化系统。它具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好、操 作简单及维护方便等特点。目前，变电站综合自动化系统已成为我国新建或改建变电站发展的一种趋势。 本文结合福州市自来水总公司福州西区水厂改造的一座35kV/6kV总降变电站、一座6kV 取水泵房变电站、一座6kV 送水泵房变电站，充分分析了现 有的传统的变电站二次控制系统存在的问题，设计了变电站的二次系统进行自动化改造方案，并实现了与自来水总公司局域网的连接，提高了自来水总 公司供电系统的可靠性及管理水平。本论文详细介绍了变电站自动化系统主要元件－微机保护单元的原理和相关技术以及可以实现的功能，结合公司供 电系统现状、改造变电站所起的作用，分析确定了这次改造所选用的二次控制系统改造方案为局部分散式结构，35kV 微机保护集中组屏，6kV 微机保护 单元分散安装在高压开关柜上，节省了投资，大大简化了二次接线。整个控制系统的软件是在WindowsNT的环境下编制的，程序设计语言采用了VB，局域 网通信采用了TCP/IP 通信协议。本文还总结了运行后的实际效果，提出了今后变电站二次系统改造改进意见。 本次改造，实现了变电站二次系统的自动化控制，大大提高了供电运行可靠性，去掉了原有系统繁杂的二次控制设备，值班操作人员实现了微机化 管理，使系统具有历史数据的记忆功能，可方便地查询历史事件，并实现了在线诊断，通过与自来水总公司的局域网的连接，改善了福州自来水总公司 供电系统的管理水平，为今后西区水厂与其它水厂变电站二次系统的改造提供了经验。 3.会议论文 郝跃弟.王东聆 齐齐哈尔无人值班变电所集中控制运行与分析 2005 齐齐哈尔电业局市区共有八座110kV无人值班变电所,集控站对这八座变电所除刀闸外的一次设备进行集中遥控;有110kV主变16台,容量为54.1万千伏 安,日平均最大负荷为22.35万千瓦;有110kV电源线16条,35kV线路5条,10kV线路79条;主要供电范围为党政机关,电台电视台,水源地,造纸厂,重要商业网 点,城区居民及部分工业用电.八座变电所中有五座为新建、扩建的综合自动化变电所,三座为改造后的综合自动化变电所.综合自动化设备除龙沙变采用 哈尔滨光宇综合自动化系统外,其余均采用北京四方公司的变电所综合自动化系统.集控站设备采用东方电子DF1800集控站系统平台,为双服务器、双前置 机管理、客户机监控、WEB浏览、报表管理等单网连接的结构,与各站之间通过光纤连接.集控站做为独立系统具有数据采集、实时数据库、历史数据库和 报表工作站.各变电所向集控站传送全部监控信息,集控站再向地调转发相关的遥测和摇信信息.变电所有操作时由地调统一下令到集控站,由集控站进行 相应的远方或现场就地操作.齐齐哈尔市区无人值班变电所集中控制工作,在经过八年多的发展与实践中已取得了较为成熟的经验,同时也存在着问题与不 足,本文就这两方面进行具体分析。 4.学位论文 郑晋 基于32位微机保护的变电站综合自动化系统 2005 变电站综合自动化是整个电网自动化的一个基础组成部分，它是实现调度自动化、无人值守变电站和系统运行维护自动化的关键前提。在国内现存 的多种变电站自动化模式中，以微机保护为基础的分布式变电站综合自动化为其发展方向。继电保护是关系着电力系统安全运行的关键。继电保护技术 的发展大致分为四个历史阶段电磁型、晶体管型又称半导体型或分立元件型、集成电路型、微型计算机型。目前，随着微电子技术的发展，微机型 继电保护技术的应用已越来越广泛。基于微机保护的变电站综合自动化系统与传统变电所的比较具有以下优点常规变电所将大量现场一次设备，如变 压器、开关、母线、电压互感器PT、电流互感器CT等，同安装在控制室内的单项自动化装置如继电保护、重合闸、故障录波和测距、各种变送器、 远动装置、测量仪表等之间用大量电缆一一对应地连接起来。其设备复杂，占地面积大，各种工作量大。而变电站综合自动化方式的最大特征是将上述 分散设备综合集成在一起，形成两级单元间隔级单元和中央单元，完全取消了传统的集中控制屏，整个变电站二次系统结构非常简单清晰，所有设备 由微机保护屏、微机采集屏、交直流屏和监控系统组成。并且由于二次接线的简化，从而变电站的运行和维护都变得十分简便。 对于一个变电站的设计，在基于电网发展的趋势上合理地引入一种新型的变电站综合自动化技术是有益的。本文阐述了基于32位微机保护的变电站 综合自动化系统的详细设计，主要工作如下 1、介绍基于32位微机保护的新的变电站综合自动化系统。通过采用这种基于微机保护的变电站自动化系统，可以得到更多的信息，更有利于对于系 统运行及故障情况的分析。同时也节约了大量的二次线缆，缩小了整个变电站的占地面积，为工程节约了资金。 2、介绍了国内现有的几种变电站自动化的模式。 3、介绍了微机保护的软硬件原理和微机保护与系统的通信。 4、介绍了变电站综合自动化的主要功能及要求。 5、详细介绍一个基于一种新型微机保护的110kV的变电站综合自动化的设计案例。并详细讨论了这种基于32微机保护的主要技术。 5.期刊论文 佟岗.姬云东.方同海 浅谈铁路变电所综合自动化系统 -黑龙江科技信息2007,““10 随着铁路的第六次大提速和对信号供电的要求不断提高,更加凸显出电力供电的重要性,为保障供电可靠性,快速分断故障区间,彻底改善线路的运行 条件实现实时自动监控,大量采用集中控制、操作等自动化系统在变电站投入运行,其自动化程度高、可靠性增强、可信度大,便于维护、操作等特点,给 调度带来了很大的方便,既大大提高了工作效率,又减少了人为误操作的可能.下面浅谈一下铁路变电所综合自动化系统. 6.学位论文 涂汉江 变电站综合自动化系统后台软件的研究与实现 2005 随着我国电力工业和电力系统、计算机技术和通讯技术的发展，变电站综合自动化成为热门话题，引起了电力工业各部门的注意和重视，并成为当 前我国电力工业推行技术进步的重点之一。之所以如此，是因为①实现变电站的综合自动化，可以提高电网的安全、经济运行水平，减少基建投资 ，②电网复杂程度的增加，各级调度中心要求更多的信息，以便于及时掌握电网及变电站的运行情况③为了提高变电站的可控性，要求采用更多的远方 集中控制、集中操作和反事故措施。 本文主要根据变电站综合自动化系统的现状及发展趋势，并针对重庆新世纪电气有限公司的市场需求以及在大量工程实践的基础上，提出了面向对 象与COM技术相结合的思想，来开发一套基于组件化的后台组态软件与实时监控软件，并在该思想指导下，探讨了本系统所涉及的一些相关技术，并对系 统实施过程中的一些关键问题进行了深入的研究并实现，在理论和实践方面具有一定的意义。 本文主要做了以下几方面的工作 （1）通过对变电站综合自动化系统的现状及发展趋势的分析，提出了变电站后台监控系统的功能需求。 （2）根据变电站后台监控系统的特点，提出了本系统采用分布式三层架构体系的方法。 （3）通过对面向对象技术以及COM组件技术的探索，分析了这些技术在后台监控系统中的应用方式。 （4）利用Windows GDI技术在后台监控系统的人机界面中实现了高级图形、动画功能。 （5）在后台监控系统中利用Windows系统中的多线程、进程间通信、串口/以太网通信、COM等技术。 7.期刊论文 范苏伟 分散组屏集中控制式综合自动化系统在电解铝变电站中的应用 -中国科技成果2009,1011 分散组屏集中控制式综合自动化系统在电解铝变电站应用中,由于所用电缆连接点少、故障几率低、可靠性高,因此是微机变电站的发展方向,易于推 广应用. 8.期刊论文 李博 临涣选煤厂集中控制系统GE PLC的应用初探 -中国科技博览2009,““33 本文介绍了临涣选煤厂集控系统选用GE PACSystem RX7i PLC,主站采用双CPU热机冗余系统,经双通讯网络冗余和各系统PLC联系,大大增强系统的可 靠性.控制网络结构采用远程扫描控制器设置多个远程分站,分站与主站之间采用Genius冗余总线连接,各分站又采用本地框架扩展来实现对全厂设备的控 制.目前临涣选煤厂GE PLC控制系统不但具有设备起、停、事故闭锁等顺序控制功能,而且还具有数据处理、过程控制、以及和计算机网络联接的功能,形 成选煤厂综合自动化系统. 9.期刊论文 潘勇斌.杨绍远.申狄秋 传统集中控制方式超高压变电站综合自动化改造的设计与实施 -科技资讯 2008,““5 以500kV来宾变电站为例,介绍了传统集中控制方式超高压变电站监控系统的配置情况及存在问题,从监控系统改造的必要性,设计方案选择,系统改造 实施及过渡等方面,介绍变电站计算机监控系统改建所涉及的问题,所需要注意的要点,对传统的集中控制方式的超高压变电站进行综合自动化改造积累经 验和提供借鉴. 10.学位论文 韩英昆 基于现场总线与工业以太网的现场智能测控单元 2006 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，它是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变 量、多点、多站的通信网络。PROFIBUS现场总线是一种开放式的总线标准，目前广泛用于加工制造、过程控制和楼宇自动化等领域。其中PROFIBUS-DP主 要用于现场设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行总线同分散的现场设备如I/O、驱动器、阀门等进行周期性通信。工业以太网具有应用广 泛、价格低廉、通信速率高、应用技术成熟等优点，主要应用在工业企业综合自动化系统中的资源管理层和执行制造层。 随着计算机技术、通信技术、控制技术3C技术的发展，控制领域正在发生深刻的技术变革，控制系统将向信号数字化、控制智能化、通信网络化 的开放性系统方向发展。现场总线与工业以太网技术在工业控制领域应用越来越广泛，但二者在其技术应用上，各自存在不足之处，如何融合二者的技 术优势，使其技术优势互补，将是控制领域一个新的发展方向。 本课题在此背景下，利用网络协议的开放性，在剖析研究现场总线PROFIBUS-DP与以太网的协议原理及实现过程的基础上，设计开发现场智能测控单 元，技术上融合PROFIBUS-DP和以太网二者的优势，使其满足新型网络控制系统对现场设备的技术要求。测控单元采用了模块化的结构设计，电源、主控 卡、各个功能模块相对独立，通过母板连接，支持“即插即用”功能。主控卡的接口设计时，使用西门子公司的协议控制芯片SPC3设计PROFIBUS-DP接口 ，可接入标准格式的PROFIBUS-DP总线控制网络；使用以太网控制器RTL8019AS设计以太网通信接口，遵循标准的TCP/IP协议。测控单元主控卡主要完成 与系统及功能模块的通信，与功能模块通信结构采用了流行的“All-In-One”通信模式。另外，主控卡可根据各个功能板卡的有效数据，对整个测控单 元进行优化控制，突出了集中控制功能，完善了以往分布式系统的集中控制功能。功能测控模块的设计包括数字量输入DI、数字量输出DO、模拟量 输入AI、模拟量输出AO、毫伏级模拟量输入如热电阻测量信号、热电偶测量信号等及协议转换桥等，可方便地对工业现场的信号进行测控工作 ，并具有良好的系统扩展性，方便第三方设备的接入。功能模块完成工业现场信号的采集、处理转换、故障报警、信号掉线检测等功能。每个模块上都 设计了隔离保护措施，以保护模块上的CPU不受工业现场的干扰，同时具有程序自动复位功能，保证系统的运行可靠。论文中给出了测控单元在新型控制 系统中的应用，并分析了PROFIBUS-DP和以太网协议接口工作的实时特性，得出相应的结论，为构建工业实时系统提供了理论基础。最后，论文中给出了 人机界面HMI的简单开发过程。 引证文献1条引证文献1条 1.黄光亮.张东京 选煤厂综合自动化系统的改造[期刊论文]-工矿自动化 200912 本文链接 下载时间2010年6月3日