王燕云

（山西潞安集团余吾煤业公司，山西 长治046100）

引言

近年来，我国在煤矿的选洗工艺技术上取得了较大的进步，但与欧美等发达国家相比，仍然存在较大差距，特别是在煤矿选洗工艺上。我国煤矿资源丰富，品类繁多，同时品质差别较大，如果不对开采出来的原煤进行二次处理，煤炭燃烧将释放大量的有害气体，尤其是硫化物，对人体、环境造成严重影响，所以对于煤矿的选洗技术应予以重视。目前，我国煤矿选洗技术发展困境，不仅在于硬件设备落后，同时也在于分选控制精度不高，因此，对于选煤控制系统的研究具有重要意义。

随着科学与电子信息技术的发展，不断有新的技术被应用于选煤控制中，以PLC为基础的集中控制系统，主要由变频控制柜、监控系统、状态监控设备、各类传感器等构成，同时，借由软件的集成，从而实现各个硬件系统之间的协调与配合[1]。该控制系统具有可靠、稳定性高，自动、智能化水平高，人员管理维护时间短等优点，在全国各大选煤厂中广泛应用。

1 PLC控制系统特点

PLC又可以被称作为可编程控制器，可编程控制器在工业中得到了非常广泛的应用，常用于解决一些与电气控制有密切联系的控制。PLC已经形成比较规范、标准化的控制语言，具有可靠性高、语言结构简单、易于学习、内存占用空间小、响应迅速等特点，PLC语言还具有丰富的I/O接口模块，保障系统在实际应用中的可扩展性[2]。

目前国内主流的PLC编程方式主要可以分为以下几类，第一种是嵌入语句式，此种编程方法在实际应用中有较大困难，语言内在逻辑性强；第二种编程方式为功能分区模式，即将对整个系统的功能进行拆解，对每个子模块的子程序进行整合，可有效降低系统的复杂程度，但相对工作量也更大；最后一种是最常使用的编程方式，梯度型PLC编程方式。该编程方式具有较为清晰的思路，符合电气工程的操作逻辑，所以常被应用于工业级的控制语言编程。

2 控制系统总体方案

本文设计了一套基于PLC集中控制的选煤系统，可应用于年产量为500万t的大型选煤厂。

为了协调该生产系统各硬件设备之间的关系，设计开发了一套集中控制系统，该系统主要由变频器、传感器、控制柜、交换机、电脑主机以及各控制终端等组成。图1为该集中控制系统总体结构示意图，各子系统之间通过工业互联网进行连接。监控主机通过机上控制软件向工业交换机、变频站发送指令，实现对硬件设备的控制。控制终端主要负责采集信号，获取、处理指令，并将数据发送至监控主机[3]。

图1 集中控制系统总体结构示意图

3 控制系统硬件设计

控制系统的硬件设备是实现控制功能的基础，因此对系统硬件的设计应综合考虑系统的安全性、可靠性、技术先进性等。系统硬件应与软件控制系统有较好的兼容性，选煤工艺流程复杂，相关硬件设备种类繁多，因此根据实际需求和设计要求，设计了配套的硬件系统，硬件系统主要结构见图2。下面对系统中主要的几种硬件做简要介绍。

图2 控制系统的硬件结构示意图

1）中央处理器。PLC控制系统的核心是中央处理器，信息交互采用工业以太网，选了AB公司的Logix5571型中央处理器，处理器采用模块化结构设计，最大可实现32模块的扩展，具有处理能力强、扩展适应性好、功能全面等优点[4]。

2）信号模块。本系统选择了施耐德的SL300型信号模块，可实现对现场设备以及地面监控主机的信号传输，信号模块的输入/输出模块可实现与交流220 V的电气隔离，这使得系统更加安全、可靠。

3）电源模块。电源模块有多个供电接口，具有同时提供220 V交流电和24 V交流电的能力，系统24 V交流电一般对处理器和终端传感器进行供电，对信号模块的供电是单独的供电接口。

4 控制系统的软件设计

控制系统的软件部分是整个控制系统的灵魂，借助软件系统，整套控制系统才能实现整个选煤过程的各项控制工作。该集中控制系统软件主要包括PLC控制软件和上级监控程序两部分，控制程序结构示意图如图3所示，由中央处理器兼容的Rockwell RSlogix 5000软件编写，软件的具体编程由第三方合作伙伴完成，在此不再对程序控制语言做过多描述。

在控制系统程序中，需要将不同的硬件处理与控制编写为不同的嵌入式控制语言，实现对各个子系统的控制。软件操作系统需实现各种硬件控制功能，包括设备的启动、停止、信号传输控制、通信实现、终端传感器数据采集、关键设备控制等方面，同时需要注意软件系统对设备控制、调节的精度问题[5]。因此，在编程过程中，需要不断对程序进行修正，以确保整体控制系统的可靠性。

图3 控制程序结构示意图

5 控制系统的实际应用评价

为了保障控制系统的正常运行，达到设计效果，同时避免在试运行阶段出现重大安全事故，因此，在实际应用前对系统全部设备进行调试。测试的内容包括软件程序测试、线路测试、断电测试。软件测试主要是判断软件内是否有组态错误或逻辑错误；线路的测试，是检查线路连接是否正确；断电测试主要测试配电柜设想动作，是否可以完成预定动作[6]。

为了验证该集中控制系统的设计成效，在系统调试完成后，对整套控制系统进行了半年性能跟踪研究。跟踪研究结果显示，该系统对设备的控制精度高、抗干扰能力强，运行期间未出现系统误报、错误操作等问题。系统自动化、智能化程度高，有效提高了企业的生产效率，相较于未采用控制系统前，效率提升约42%，按500万t正常年产量则算，为企业节约至少300万费用支出。此系统的成功开发，可为煤炭企业的选煤控制提供有力的技术支持。