基于力控平台的选煤厂综合自动化系统

一、系统概述

目前，中国选煤厂的自动化属于局部生产系统自动化较多，如跳汰机层自动控制、重悬浮液密度自动测量与调控、浮选工艺参数自动检测与控制等。只有少数厂实现了全厂主要生产系统计算机、自动化和全厂设备集中控制、数据采集和工业电视监视的综合自动化统一管理。因此，进一步推广选煤厂自动化成果，发展全厂生产系统自动化，是今后的发展方向。

二、系统设计方案

根据现场的实际情况，自动化系统结构框图设计如图（1）。它是一种多层的二级网络结构：

图（1）选煤厂安全生产自动化结构图

⑴ 第一级：管理信息网络

主要挂接管理站、管理服务器和视频服务器，并负责与企业外部的接口。

⑵ 第二级：监控信息网络

包括两层：

●远程I/O网络级：集控系统的CPU主站与PLC分站之间采用远程I/O分站方式连接。

●工业以太环形网络：集控系统的各CPU主站及其上位机之间通过环形工业以太冗余网络相连。其它监控上位机（如单机自动化系统上位机、灰分仪上位机）也通过工业以太网络相连，构成完整的集控调度监控信息网络。并经过防火墙与管理信息网络相连，构成企业Intranet网络。

将监控网络与信息网络分开，构成两层网络结构，并通过防火墙、隔离设备、增设监控数据库等手段保证监控系统的安全性。同时在这种系统结构中，PLC集控站之间，集控上位机与各集控站之间皆是通过以太网相连。原煤、动筛和洗煤系统中，采用分站总线冗余的措施，通过此网络架构设计，系统可靠性大为提高。

上位监控软件选用力控组态软件ForceControl，将系统运行过程中的数据通过画面直观显示，方便对系统的控制监视，同时能实现用户管理、故障报警处理、报表查询与打印等功能。工控机通过网线连接到交换机，彼此互为备用，其中两台构成软件冗余，确保安全生产，能够保证历史数据的完整。利用ForceControl的网络发布功能，通过发布服务器向局域网发布系统组态画面和各种报表，可以更加方便及时的了解现场设备运转状态与参数，保证系统安全稳定运行。

三、系统功能

采用最新编程软件对集控系统PLC进行编程、采用先进组态软件作为集控上位机软件，以适应当前工艺改造的集控要求，以及选煤系统安全生产自动化的要求。该系统主要包括集控功能和信息集成功能。

3.1  集控功能

实现集控灵活性（保护、流程选择、加解锁等）、故障快速定位、故障回溯、接点抖动软件消除以及局部工艺环节自动控制等功能。比如：

（1）启动预告功能：系统启动前，设备启车预告功能通过笛、铃和语音向现场设备发出启动预告信号，以提醒工作人员注意安全。

（2）具有设备禁止启动功能：在预告期间，监控系统上位机若接收到现场禁启信号，则禁止启动设备，并自动记录禁启设备号，否则按逆煤流顺序启车。

（3）启动/暂停功能：在启车过程中，若有任一台设备故障或禁启，系统立即暂停启车过程，闭锁来煤设备，延时一定时间。在延时时间内，已启动的设备不停，若故障能短时排除，可继续启车；否则，瞬时停止已启动的设备。

（4）事故处理、暂停/解除功能：在设备运行过程中，当某台设备发生故障时，故障点设备至煤源侧各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备延时停车。若故障能尽快处理，现场人员可解除故障。这时停车过程自动停止，未停完的设备不再继续停车。系统向各设备重新发启动预告信号，预告结束后便自动启车至煤源，使系统恢复正常运行，以减少设备的频繁启停，降低设备的损坏率。

（5）诊断功能：系统具有先进的综合诊断功能，能对设备和参数异常作出识别和诊断，能快速正确地识别模块配置错误、模拟量超限、线路断线等故障，并自动报告异常与故障。

（6）闭环控制功能：实现对工艺环节的自动闭环调节。

（7）监视功能：实现各工艺流程图形的动态实时监视，模拟量棒状图、趋势图及饼图的实时显示，生产过程参数的直观显示，并在故障时自动调出故障的设备所在画面。历史数据显示打印、故障语音报警等。

（8）通讯功能：具有直接通讯、高速对等通讯和开放性标准通讯功能，完成实时监控数据的传送、记录与集成。