摘要：介紹了保利星辰煤焦化有限公司選煤廠自動化系統(tǒng)的組成，PLC在系統(tǒng)中的作用以及組態(tài)軟件系統(tǒng)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：PLC；自動化；集中控制系統(tǒng)；單機自動化；閉環(huán)控制系統(tǒng)；
保利星辰煤焦化有限公司是由北京保利有限公司與山西星辰煤焦化有限公司共同出資承建的集焦化、鐵運、洗煤為一體的大型高科技企業(yè)。公司位于煤炭儲量豐富的山西省靈石縣段純鎮(zhèn)，地理位置優(yōu)越，不僅有豐富的煤炭資源，而且自備貨廠南關(guān)鐵路與國內(nèi)的鐵路相連，緊靠大運國道和大運高速，鐵運和公路運輸極其方便。保利星辰煤焦化有限公司選煤廠是我公司為其設(shè)計的年處理量為200萬噸的全重介工藝洗煤廠，全廠自動化控制系統(tǒng)選用Simens公司的S7-300系列PLC為控制主機，對工藝系統(tǒng)各機械設(shè)備進行自動控制和監(jiān)測。本文旨在介紹該選煤廠自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成、STEP7 、Kingview工控軟件的功能以及它們在系統(tǒng)中的應(yīng)用。
一、系統(tǒng)的構(gòu)成
選煤廠自動化控制系統(tǒng)分為計算機信息管理系統(tǒng)、工業(yè)大屏幕系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)、全廠設(shè)備集中控制系統(tǒng)、單機自動化/閉環(huán)控制系統(tǒng)、檢測/計量設(shè)備幾部分組成。全廠總體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如下圖1所示。
上層為公司網(wǎng)絡(luò)，作為信息層，選煤廠計算機信息管理系統(tǒng)定位為保利星辰煤焦化公司管理信息系統(tǒng)的一個組成部分；中間層是控制層，由全廠生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)和工藝參數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)組成；下層為現(xiàn)場級儀表、傳感器、執(zhí)行元氣件等。
作為全廠生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)和工藝參數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)人機界面的監(jiān)控計算機，采用了工業(yè)等級的計算機并通過百兆以太網(wǎng)上聯(lián)全廠信息管理系統(tǒng)。底層通過10兆以太網(wǎng)下連PLC，與密度自動控制系統(tǒng)、原煤系統(tǒng)、主洗系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)、濃縮系統(tǒng)、壓濾系統(tǒng)、及其它輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的PLC站構(gòu)成車間設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)；該層采用了當(dāng)今國際上應(yīng)用最為廣泛的PROFIBUS總線技術(shù)。全廠監(jiān)控系統(tǒng)全部由德國SIEMENS公司的S7系列PLC主機組成。該集控系統(tǒng)屬于系統(tǒng)項目，采用分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建了選煤廠自動化系統(tǒng)。全廠集控(含閉環(huán))系統(tǒng)設(shè)置下列PLC站：
原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)PLC站：設(shè)在原煤車間配電室，主要對給煤機、破碎機、膠帶運輸機除鐵器、分級篩、排污泵等設(shè)備進行監(jiān)控及相關(guān)信號的檢測；
尾煤壓濾系統(tǒng)PLC站：設(shè)在尾煤車間配電室，主要對3套尾煤壓濾系統(tǒng)和相關(guān)的泵、皮帶、刮板進行監(jiān)控；
重介密度控制系統(tǒng)PLC站；設(shè)在主廠房配電室，設(shè)CPU主站，對工藝過程參數(shù)進行過程控制；
壓濾系統(tǒng)統(tǒng)PLC (含濃縮、事故沉淀池、清水泵房、油庫)系統(tǒng)PLC站：設(shè)在濃縮車間配電室；
主廠房PLC站：設(shè)在主廠房配電室,設(shè)CPU主站和擴展站。對主廠房的設(shè)備進行監(jiān)控及相關(guān)信號的檢測。
上述PLC主站、上位監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控管理站、數(shù)據(jù)采集站都通過以太網(wǎng)通信，構(gòu)成控制層網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場層則采用PROFI- BUS總線。該總線系統(tǒng)由傳輸技術(shù)、通訊技術(shù)協(xié)議、通用行規(guī)和專用行規(guī)組成。由于PROFIBUS擁有統(tǒng)一的通信協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了不同的通用應(yīng)用行規(guī)和專用應(yīng)用行規(guī),使得PROFIBUS可以廣泛地應(yīng)用洗煤廠各個工藝段的現(xiàn)場設(shè)備層。
二、控制功能的實現(xiàn)
對參加邏輯控制的設(shè)備的控制分為就地和連鎖控制，就地控制用來進行就地單機操作和檢修的時候使用，生產(chǎn)時都打在連鎖位置，其控制原理圖紙如圖2所示：
圖2
對參加過程控制（密控系統(tǒng)）的關(guān)鍵設(shè)備都選用進口設(shè)備，密度計采用德國伯托的產(chǎn)品，加水裝置采用德國PSQ執(zhí)行機構(gòu)，液位計和壓力傳感器都選用德國E+H的產(chǎn)品，無論從測量還是從控制都達到了很高的精度；而對那些控制要求不是很高的工藝環(huán)節(jié)，設(shè)備選用國產(chǎn)設(shè)備。
三、控制軟件在系統(tǒng)中的應(yīng)用
下位軟件采用西門子的Step7 V5.3，對下位的S7-300PLC進行邏輯梯形圖（LAD）編程和PID功能塊編程，對于邏輯控制的設(shè)備主要采用梯形圖語言進行編程，對于密度、粘度、給煤機和各個桶的液位等過程控制則采用PID控制，每個PID塊都有手動和自動操作模式，根據(jù)實際需要靈活選擇。Step7 V5.3軟件功能齊全，操作方便。
上位監(jiān)控軟件選用亞控科技的組態(tài)王進行編程，界面美觀，組態(tài)靈活。主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的自動啟、?？刂?；設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)視和故障報警；工藝流程監(jiān)視；過程參數(shù)實時、歷史曲線；過程參數(shù)數(shù)據(jù)庫查詢以及棒圖動畫顯示。
為了對不同級別的用戶實行相應(yīng)的使用權(quán)限，利用Kingview的安全組態(tài)程序，對用戶的應(yīng)用程序調(diào)用，操作畫面顯示，事件調(diào)度都賦予權(quán)限管理，實現(xiàn)了軟件在運行中的安全性。同時，利用Kingview提供的系統(tǒng)安全級管理也增強了操作系統(tǒng)的安全性。
四、工業(yè)大屏幕和調(diào)度電話系統(tǒng)
為了加強生產(chǎn)管理，提高勞動生產(chǎn)效率，采用工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)作為全廠綜合自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，通過裝備工業(yè)電視，可將各重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備，如皮帶給煤點、轉(zhuǎn)載點、振動篩、磁選機、壓濾機及室外堆煤場等工作場所的場面，直觀地反映在集控調(diào)度室的工業(yè)電視或大屏幕上，或者通過計算機網(wǎng)絡(luò)可從網(wǎng)絡(luò)終端機上調(diào)閱，可及時發(fā)現(xiàn)皮帶給煤點、轉(zhuǎn)載點的堆煤以及受控場所設(shè)備的各類故障等，某些場所可替代人員看守，有利于指揮安全生產(chǎn)。全廠安裝12個彩色攝像點，12臺工業(yè)監(jiān)控電視和一套工業(yè)大屏幕共同組成工業(yè)大屏幕系統(tǒng)。另外為了滿足選煤廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)，還為其配備了調(diào)度通信系統(tǒng)；調(diào)度總機選用數(shù)字調(diào)度程控調(diào)度機，該總機配接抗噪音調(diào)度終端、本安調(diào)度終端和普通調(diào)度終端，極大的滿足了選煤廠生產(chǎn)調(diào)度的需求。
五、結(jié)語
全廠自動化系統(tǒng)自06年投入運行至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作可靠，為生產(chǎn)管理人員提供了全面、直觀、實時的生產(chǎn)信息，提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了事故發(fā)生率，縮短了事故檢修時間，為企業(yè)帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
作者簡介：趙建豐（1975-），男，河北省武邑縣人，2000年畢業(yè)于山東科技大學(xué)工業(yè)自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于天地科技股份有限公司唐山分公司自動化工程中心，一直從事選煤領(lǐng)域的自動化與信息化工作。聯(lián)系電話：0315-7759438
