王国富 王胜杰

【摘要】通过永川洗选厂选煤自动化控制系统程序的应用实例，介绍利用西门S7300系列PLC作为主控制器，实现生产系统的自动化，提高了设备效率而且节省了人员效率，实现真正意义上的高效高产。

【关键词】PLC；集中控制选煤厂

前言

传统的工業自动化系统中，多采用继电器作为主控器。但选煤厂设备众多，控制工艺过程复杂，随着入选量的增加，继电器控制方式以不能适应现代化的生产需要。随着计算机技术、网络技术、通信技术等在工业自动化系统中的广泛应用，工业自动化系统也逐步向数字化、网络化方向发展，即各类控制设备和各类数字式仪表连接起来，实现集中控制和管理。本文介绍了S7300PLC在永川选煤厂自动化系统的应用。

1、系统工艺说明

重庆永荣矿务局永川选煤厂设计规模为120万吨/年。永川选煤厂包括主选车间、精煤压滤车间、浓缩及尾煤压滤车间和原煤准备车间，根据选煤厂工艺特点，本系统按一级装备水平配置。采用S7300系列PLC作为主控系统，控制软件采用德国SIEMENSE公司的STEP7组态软件，系统的所有控制及状态显示均由WINCC上位组态完成，具有功能完善、技术先进、自动化程度高、安全可靠、维护方便、易操作等特点。

2、系统设计分析

2.1系统构成

系统采用上位机加PLC的控制方式。

控制层：由全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统组成。监控计算机通过十兆以太网，下联PLC主站，与密度自动控制、原煤、主洗、视频监控及其它辅助生产系统的PLC站构成控制层。

设备层：设备层网络采用PROFIBUS-DP，实现PLC主站与其下各IO分站之间的通讯。由于系统采用PROFIBUS总线结构，以及成熟的以太网技术，使的现场管线敷设量很大程度的减少，同时也进一步减少了电气系统的安装工作量，电缆购置费用和安装主附材费用比传统控制方式降低30～40%。全厂集控系统的监控计算机设置在洗煤厂控制中心。上位机采用WindowsXP SP2开发平台，组态软件采用西门子公司的WinCC6.0 SP3版本。

PLC系统分为以下部分：

PLC主机（主厂房一号控制柜）：采用一个CPU 315-2DP主站。

主厂房PLC站（主厂房二号、三号控制柜）：采用二个ET200分站。共配置I/O 316点/路 ，其中：DI192点；DO 96点；AI 24路，AO 4路。精煤压滤PLC站：采用一个ET200分站。共配置I/O 114点/路 ，其中：DI 64点；DO：32点；AI：8路。浓缩和尾煤PLC站：采用一个ET200分站。共配置I/O 140点/路 ，其中：DI 96点；DO：32点；AI：8路；AO：4路。原煤准备 PLC站：采用一个ET200分站。共配置I/O 180点/路 ，其中：DI 96点；DO：64点；AI：16路；AO：4路。

3.3地面控制系统实现功能

生产集控系统有两种控制操作方式，即集控室集中控制操作和现场单机就地操作方式。集控室集中操作方式是本系统的主要操作方式，现场单机就地操作方式主要用于设备的调试和维护。就地停止优先级最高。

3.3.1集中操作方式。可分为“集中-手动”及“集中-自动”两种。“集中-手动”方式即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机大屏幕彩显，实现对单台设备的起停控制。在此种方式下，设备之间的联锁关系可以方便地设定或取消。该方式主要用于设备的试运行和检修，也可以作为正常生产时的补充操作方式。“集中-自动”方式即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机大屏幕彩显，选择适合的工艺流程，实现选定的流程内工艺设备的自动起、停（逆煤流启系统、顺煤流停系统）。此种方式下，通常设备之间存在联锁关系。在生产过程中，当出现需要短时间停止某设备的运行而又不希望因联锁关系导致其他设备随之停止时，可在设备运行中方便地对该设备进行联锁的设定或取消。3.3.2现场单机操作。现场设备附近设置就地操作控制箱，实现单台设备的起停控制，该操作方式主要供单机调试、维护使用。在此工作方式下，设备的操作独立于PLC控制，确保在控制系统发生严重故障情况下，不影响正常生产。3.3.3工艺流程选择、设置及起、停控制功能。系统可以方便选择现有的工艺流程。生产工艺变更时，还可以方便地进行工艺流程改变或增加。在“集中-自动”控制方式下，按选定的工艺流程逆煤流方向依次逐台起动设备。在起动过程中，如果正在启动的设备发生故障，则该设备的上游设备不再起动，起动过程暂停。待查清故障原因后，由操作人员决定是等待故障排除后继续起动，还是终止本次流程起动。正常停车功能：在作业完成后，停止该作业流程。停止顺序为顺煤流方向逐台延时停止各设备。故障停车功能：当现场的故障检测、保护装置动作以后，故障设备以及煤流上游设备立即停止运行（工艺设备要求必须延时停车或不停车的除外），其下游设备正常运行，不受影响。紧急停车功能：出现紧急情况时，按下大屏幕画面上的紧急停止按钮，所有设备立即停止运行。预告功能：现场设备起动前和起动过程中，系统自动通过预告系统向现场发预告信息。3.3.4保护及故障报警功能。当设备发生起停车故障时，起车过程暂停，工控机大屏幕上发出相应的文字信息，同时音箱发出声音报警。当系统发生故障停车或传感器监测点报警（例：堵塞、跑偏、打滑、仓满、仓空等）时，系统发出文字信息和声音报警。系统自动根据报警的设备和部位作出相应的停机处理（根据预先设定的报警级别进行处理），避免故障的发生和扩大。系统能自动显示、记录或打印故障性质、故障地点及发生故障的时间。3.3.5数据采集功能。系统通过PLC可方便地采集现场的设备开/停及故障状态、设备的电压电流、煤仓煤位等实时数据，参与系统控制。3.3.6显示功能。上位机显示工艺流程和设备运行状态及相关运行参数。不同的状态由不同的颜色表示。操纵员可以一目了然的观察到所有受控的当前状态，包含运行/停止、就地/程控、联锁投入/退出、所有的故障信号、设备名称、在工艺中所处的位置等。3.3.7报表系统功能。保存故障报警信息。记录设备电流数据。各组数据生成曲线或报表，以备生产、管理需求。3.3.8自动配仓功能。为每个煤仓分别配置一台西门子超声波料位计监测煤仓连续煤位，在每个落煤点配置一台高料位计监测煤仓高煤位信号。PLC控制系统可根据煤仓煤位，自动实现犁煤器的落下/抬起，优先给煤位低的仓落煤；当仓位高时，可自动停止本仓落煤，给其它仓落煤；当所有仓都满仓时，可在大屏幕液晶显示器上发出文字报警和声音报警，提醒操作员及时做出响应。3.3.9系统管理。为确保安全生产，集控软件设置用户登陆界面，对不同登陆人员设置不同的权限，并对登陆人员做操作记录。

1、管理员用户 能监视设备运行状态、操作设备运行、修改工艺；

2、操作员用户 能监视设备运行状态、操作设备运行；

3、非法用户 不能登陆。

4、结束语

SIEMENS S7-300系列PLC实现的选煤厂集控系统，技术先进，生产可靠。该系统自2005年投入使用后，其自动化系统的投入率为100%，经过实际运行，整个系统运行良好，可靠性高，而且程序简洁，维护方便，保证了装置的长周期运行，为工厂取得了可观的经济效益。如要求更高的可靠性，可采用双PLC或三PLC冗余的方案，以达到更高的性能指标。

参考文献

[1]崔莉莉，陈相辉，李辛.基于PLCde集中控制系统在城郊选煤厂的应用[J].煤炭工程，2008年2期

[2]陈忠训.自动控制技术在选煤厂的应用[J].煤炭工程，2008年10期

[3]方承远，张振国.工厂电器控制技术[M].北京：机械工业出版社，2010