一、系統(tǒng)概述
目前，中國選煤廠的自動化屬于局部生產(chǎn)系統(tǒng)自動化較多，如跳汰機層自動控制、重懸浮液密度自動測量與調(diào)控、浮選工藝參數(shù)自動檢測與控制等。只有少數(shù)廠實現(xiàn)了全廠主要生產(chǎn)系統(tǒng)計算機、自動化和全廠設備集中控制、數(shù)據(jù)采集和工業(yè)電視監(jiān)視的綜合自動化統(tǒng)一管理。因此，進一步推廣選煤廠自動化成果，發(fā)展全廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動化，是今后的發(fā)展方向。
二、系統(tǒng)設計方案
根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設計如圖（1）。它是一種多層的二級網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：
圖（1）選煤廠安全生產(chǎn)自動化結(jié)構(gòu)圖
⑴ 第一級：管理信息網(wǎng)絡
主要掛接管理站、管理服務器和視頻服務器，并負責與企業(yè)外部的接口。
⑵ 第二級：監(jiān)控信息網(wǎng)絡
包括兩層：
●遠程I/O網(wǎng)絡級：集控系統(tǒng)的CPU主站與PLC分站之間采用遠程I/O分站方式連接。
●工業(yè)以太環(huán)形網(wǎng)絡：集控系統(tǒng)的各CPU主站及其上位機之間通過環(huán)形工業(yè)以太冗余網(wǎng)絡相連。其它監(jiān)控上位機（如單機自動化系統(tǒng)上位機、灰分儀上位機）也通過工業(yè)以太網(wǎng)絡相連，構(gòu)成完整的集控調(diào)度監(jiān)控信息網(wǎng)絡。并經(jīng)過防火墻與管理信息網(wǎng)絡相連，構(gòu)成企業(yè)Intranet網(wǎng)絡。
將監(jiān)控網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡分開，構(gòu)成兩層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并通過防火墻、隔離設備、增設監(jiān)控數(shù)據(jù)庫等手段保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。同時在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，PLC集控站之間，集控上位機與各集控站之間皆是通過以太網(wǎng)相連。原煤、動篩和洗煤系統(tǒng)中，采用分站總線冗余的措施，通過此網(wǎng)絡架構(gòu)設計，系統(tǒng)可靠性大為提高。
上位監(jiān)控軟件選用力控組態(tài)軟件ForceControl，將系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)通過畫面直觀顯示，方便對系統(tǒng)的控制監(jiān)視，同時能實現(xiàn)用戶管理、故障報警處理、報表查詢與打印等功能。工控機通過網(wǎng)線連接到交換機，彼此互為備用，其中兩臺構(gòu)成軟件冗余，確保安全生產(chǎn)，能夠保證歷史數(shù)據(jù)的完整。利用ForceControl的網(wǎng)絡發(fā)布功能，通過發(fā)布服務器向局域網(wǎng)發(fā)布系統(tǒng)組態(tài)畫面和各種報表，可以更加方便及時的了解現(xiàn)場設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)與參數(shù)，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
三、系統(tǒng)功能
采用最新編程軟件對集控系統(tǒng)PLC進行編程、采用先進組態(tài)軟件作為集控上位機軟件，以適應當前工藝改造的集控要求，以及選煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)自動化的要求。該系統(tǒng)主要包括集控功能和信息集成功能。
3.1 集控功能
實現(xiàn)集控靈活性（保護、流程選擇、加解鎖等）、故障快速定位、故障回溯、接點抖動軟件消除以及局部工藝環(huán)節(jié)自動控制等功能。比如：
?。?）啟動預告功能：系統(tǒng)啟動前，設備啟車預告功能通過笛、鈴和語音向現(xiàn)場設備發(fā)出啟動預告信號，以提醒工作人員注意安全。
?。?）具有設備禁止啟動功能：在預告期間，監(jiān)控系統(tǒng)上位機若接收到現(xiàn)場禁啟信號，則禁止啟動設備，并自動記錄禁啟設備號，否則按逆煤流順序啟車。
?。?）啟動/暫停功能：在啟車過程中，若有任一臺設備故障或禁啟，系統(tǒng)立即暫停啟車過程，閉鎖來煤設備，延時一定時間。在延時時間內(nèi)，已啟動的設備不停，若故障能短時排除，可繼續(xù)啟車；否則，瞬時停止已啟動的設備。
?。?）事故處理、暫停/解除功能：在設備運行過程中，當某臺設備發(fā)生故障時，故障點設備至煤源側(cè)各設備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設備延時停車。若故障能盡快處理，現(xiàn)場人員可解除故障。這時停車過程自動停止，未停完的設備不再繼續(xù)停車。系統(tǒng)向各設備重新發(fā)啟動預告信號，預告結(jié)束后便自動啟車至煤源，使系統(tǒng)恢復正常運行，以減少設備的頻繁啟停，降低設備的損壞率。
?。?）診斷功能：系統(tǒng)具有先進的綜合診斷功能，能對設備和參數(shù)異常作出識別和診斷，能快速正確地識別模塊配置錯誤、模擬量超限、線路斷線等故障，并自動報告異常與故障。
?。?）閉環(huán)控制功能：實現(xiàn)對工藝環(huán)節(jié)的自動閉環(huán)調(diào)節(jié)。
?。?）監(jiān)視功能：實現(xiàn)各工藝流程圖形的動態(tài)實時監(jiān)視，模擬量棒狀圖、趨勢圖及餅圖的實時顯示，生產(chǎn)過程參數(shù)的直觀顯示，并在故障時自動調(diào)出故障的設備所在畫面。歷史數(shù)據(jù)顯示打印、故障語音報警等。
?。?）通訊功能：具有直接通訊、高速對等通訊和開放性標準通訊功能，完成實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳送、記錄與集成。
操作方式分自動、手動及就地三種方式：
?。?）自動方式：自動方式的所有操作均可通過工控機鍵盤和操作員接口實現(xiàn)，運行人員根據(jù)工藝要求，可在CRT上調(diào)出預選流程菜單，輸入相關指令。如果流程選擇錯誤，上位機應能自動顯示“選程錯誤”而不允許啟動。
?。?）手動方式：手動方式有兩種：一種是聯(lián)鎖手動，另一種是解鎖手動。解鎖手動在就地操作箱上操作，聯(lián)鎖手動遠方操作。聯(lián)鎖手動是運行人員按逆煤流方向一對一啟動設備，按順煤流的方向一對一停止設備，流程內(nèi)設備存在聯(lián)鎖關系。解鎖手動是運行人員可隨意啟停任一臺設備，此時無任何聯(lián)鎖關系，此控制方式下不能帶負荷運行。
（3）就地方式：就地方式是在就地控制箱上進行操作，此時主控室對設備不起控制作用。
3.2 操作站功能
（1）對工藝系統(tǒng)流程、全廠設備運行狀態(tài)及閘門位置等實施動態(tài)圖形顯示。
?。?）設備流程圖；以不同顏色表示設備的運行、停止和故障狀態(tài)。
（3）煤位、水位棒狀圖，顯示煤倉煤位、水池水位、閘門位置等變化趨勢。
（4）生成各種報表。
3.3 信息集成功能
集控系統(tǒng)除了實現(xiàn)集中控制的基本功能外，還包括自動化系統(tǒng)監(jiān)督與分析、實時數(shù)據(jù)庫、信息集成等部分。
建立生產(chǎn)過程監(jiān)控監(jiān)督與分析平臺：主要是處理實時數(shù)據(jù)、完成生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理、故障診斷和分析、性能計算、分析和優(yōu)化運行等。它的側(cè)重點是整合全廠各生產(chǎn)過程的實時生產(chǎn)信息，為運行管理提供基于優(yōu)化分析的實時生產(chǎn)指導，是生產(chǎn)調(diào)度要首先實現(xiàn)的基本功能。
構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：增設監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)與應用服務器，提供一個生產(chǎn)信息的公共訪問點，一個開發(fā)上層應用程序的數(shù)據(jù)平臺、以及一個連接信息系統(tǒng)的通用接口。實現(xiàn)集控、計量、監(jiān)測、單機等自動化系統(tǒng)的集成。
實現(xiàn)綜合信息瀏覽：采用B/S模式，在計算機終端綜合顯示各種調(diào)度管理和生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)應用導航。用戶可以通過一個單一的、個性化的、基于Web的接口訪問相關企業(yè)信息。它可以把現(xiàn)有的業(yè)務應用、數(shù)據(jù)庫、實時的數(shù)據(jù)流、業(yè)務事件和Web內(nèi)容集成到一個統(tǒng)一的信息窗口中。
企業(yè)級報警系統(tǒng)：實現(xiàn)故障、事故的自動報警與通知。連接工業(yè)自動化軟件，提供實時智能報警通知，數(shù)據(jù)采集，并可通過各種通信裝置遠程控制?？梢灾悄艿貙缶畔⒆兂烧Z音，通過揚聲器、內(nèi)部通信系統(tǒng)、廣播和電話等等有線和無線通信方式傳送到指定的電話，還可以發(fā)送文字到指定的手機，并由電話或手機進行各種參數(shù)的遠程設定和控制。
四、結(jié)語
采用選煤廠集中控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)選煤設備的充分自動控制和生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，使設備在最佳條件下運轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮其效能、確保產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量及其它工藝指標的穩(wěn)定，提高精煤的回收率，進而達到最佳控制目的，從而確保企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。