选煤工艺中PLC集控系统技术说明解其海.docx
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选煤工艺中PLC集控系统技术说明解其海
选煤工艺PLC集控系统技术说明
选煤厂主要工艺分为原煤准备系统、重介系统、浓缩系统、压滤系统、浮选系统等几个部分。
其中选煤厂集控系统设备是用于PLC来执行的控制系统、监控系统
系统的功能要求:
1本系统功能包括：
数据采集系统（DAS）、模拟控制系统（MCS）、电动机启停联锁逻辑控制系统、电液动门启停控制系统等。
PLC集中控制系统的执行说明：
2在监控室中的操作台上设置2台工控机，用于系统的操作及维护。
PLC采用西门子产品，I/O模块采用继电器隔离。
预留通讯接口，可以直接与其他控制系统联网和通讯。
3根据具体的工艺流程设置PLC控制系统I/O模块的数量设备明细表，确定PILC程序点数。
以上点数为实际点数，投标方应该根据实际情况考虑每种测点有至少15%以上的余量。
4.1系统的划分及控制范围
根据选煤厂工艺系统要求和各生产环节设备运行工况及工作制度，选煤厂集控系统可划分为原煤系统、重介系统、尾煤浓缩压滤系统、浮选系统和装车系统，各系统采用可编程序逻辑控制器进行集中自动控制。
原煤系统：
控制范围从储煤场仓下107给煤机开始，至原煤301皮带为止。
参控设备及环节13台（其中6台给煤机采用变频器控制，另外5台设备的配电在就地）。
主厂房重介系统：
重介系统控制范围23台。
其中原煤合格介质泵和精煤泥泵（55kw以上泵使用变频控制）采用变频控制。
投标方提供详细的重介调节方案。
浓缩压滤系统：
浓缩压滤系统控制范围5台。
尾煤压滤机设备自带单机自动化系统，应留有以太网接口。
尾煤压滤机入料泵、循环水泵采用变频控制。
浮选系统：
此系统的设备不参与全厂集中控制，设备的运行状态反映到中央控制室。
TBS煤泥分选机、浮选精煤压滤机自带单机自动化系统，留有PROFIBUSDP接口。
浮选入料泵，精煤压滤机入料泵采用变频控制。
产品储运系统：
控制范围10台。
原煤数量以原煤皮带秤数据为准，但同时能读取6台定量给料机数据。
干燥系统（不参与集控）：
控制范围11台。
但需显示运行状态。
4.2系统控制要求
控制系统采用以微处理器为基础的可编程序控制器（PLC）进行顺序控制，顺控逻辑设计应符合工艺系统的控制要求，采用工控机集中监控方式。
控制系统应对整个工艺系统进行集中监视、管理和自动顺序控制，并可实现远方软手操。
可实现的各种起停操作
（1）对所有煤流线上的设备，正常情况下均由控制室操作员实现按程序自动起停车，煤流上所有集控设备均设有集中连锁/就地解锁两种种控制方式。
（2）在集中联锁控制方式下，控制系统处于连续煤流设备上的机械设备可以进行集中联锁控制，利用控制主机完成工艺设备的起停车预告、事故报警等；
（3）可以实现逆煤流起车，顺煤流停车，系统起车或运行过程中如某台设备因故停车，可按要求实现顺煤流方向闭锁停车；
（4）调度员可以根据需要解除设备的运行。
（5）起车过程、运行过程中，如某台设备故障造成该设备及受闭锁的设备停车，当事故解除，则经起车预告后，由故障设备开始按逆煤流方向自动或手动起车；如事故较大，可按程序顺煤流自动或手动停车。
（6）在停车过程中，如某台设备故障，则该设备和受其闭锁的设备立即停车，不受其闭锁的设备就地停车。
（7）凡因存料可能造成设备故障或因设备急停造成跑料使车间环境恶化的设备，除本台设备故障可立即停车外，因其它设备故障引起设备间闭锁停车时，上述设备不立即停车，而按一定延时停车。
（8）在控制室内在受控设备范围之内可以启停单台设备。
（9）各设备可实现解锁就地单控。
（10）有故障联锁停车报警/报警解除功能。
（11）控制电缆与动力电缆共桥架敷设，通讯电缆以及传感至仪表的信号电缆采用屏蔽电缆。
（12）可实现动态模拟显示：
动态显示各系统机械设备运行工况；实时显示各闸门、翻板位置信号；水池（箱）水位和储量信号；实时显示旋流器的压力等参数和皮带秤等检测的各种参数。
（13）设置生产运行信号和事故声光语音报警信号。
4.3集控系统计算机网络配置
根据选煤厂生产工艺特点和管理方式，控制系统设有二级计算机网络，即和设备层（I/O层），通过以太网进行通讯。
控制层（系统操作层）共设置二台监控主机（工控机）设在主厂房集控中心，主要监控全厂设备，由主站完成全厂的集中监控，可做到无人值守，实现全厂的自动化控制。
设备层（I/O层）共配置两台PLC柜，放置在主厂房调度室内。
4.4监控系统设备选型要求
4.4.1上位监控机系统：
监控系统选用工业级监控计算机，显示系统配高分辩率显示器。
实现系统的远程操作和管理，显示器（21吋）显示全厂生产运行情况和运行参数。
配置两台上位机操作站，上位机监控软件采用IFix4.0。
监控软件功能包括：
图形监控、缺省流程设置、事故再启、工艺流程动态显示、数据采集、趋势图、历史数据显示打印、故障语音报警及故障设备解锁等，以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态。
4.4.2PLC控制系统
本系统选用SIEMENSS7-300系列可编程序逻辑控制器（PLC）为主机，对工艺系统参控的机械设备进行程序自动控制。
该机具有数字量、模拟量和特殊信号处理功能、诊断功能、PID回路调节功能、通讯接口功能和强大的网络控制功能。
主机结构为模块式结构，便于系统维护和扩展。
4.5监控功能和控制功能要求
系统采用在监控室监控计算机上集中操作，由操作人员对运行系统和控制方式进行选择，以实现微机单台设备启动和自动顺序启停功能。
●启动预告功能：
系统启动前，设备启车预告功能通过铃、灯向现场设备发启动预告信号，以提醒工作人员注意安全。
●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。
●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。
●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，故障设备至煤源各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备不停车。
●诊断功能：
系统具有先进的综合诊断功能，能快速正确地识别模块配置错误、模拟量超程、线路断线等故障，并自动报告故障。
5系统控制方式。
控制系统可实现自动控制方式、软手动操作方式、检修三种方式。
（1）自动控制方式：
自动控制是控制系统通常使用的运行方式。
运行人员启动系统设备后，控制系统按预先编制好的启动顺序、时间顺序、联锁条件等自动控制全部被控设备的启停、切换等，并自动停运，或人工停运，或某个（控制系统以外的）异常情况导致系统自动停运。
在此方式下，控制系统对其自身及被控设备等的任一异常状况都应有相应的报警信息。
（2）软手动操作方式：
运行人员在人机界面上一对一操作某个设备，上位计算机负责设备状态监视。
这种方式仅供有经验的检修、运行人员使用。
在此方式下，控制系统同样应具备完善的保护、报警功能。
（3）检修操作方式：
该方式专供检修人员安装调试和检修维护时在就地操作箱上试验单个设备的运转及在设备异常情况下的紧急操作。
有调速要求的设备应能实现就地调速。
●上述三种方式的不论哪一种方式，急停都是有效的。
6硬件技术要求
6.1PLC技术要求
（1）系统硬件应采用技术先进可靠的微处理器为基础的硬件，所有硬件应为固态电路标准化，模块化和插入式结构。
（2）机柜内的模件应能带电插拔而不损坏，而且不影响其它模件正常工作。
（3）模件的种类和尺寸规格应尽量小，以减少备件的范围和费用。
（4）处理器模件应带有LED自诊断显示，所有I/O模件都应具有标明I/O状态的LED指示和其它诊断显示，如模件电源指示，并应满足ANSI/IEEE472冲击电压承受能力试验导则（SWC）的规定，在误加250V直流电压或交流电压时，应不损坏系统设备。
（5）处理器模件若使用随机存储器（RAM），则应配备电池作为数据存储的后备电源，电池的储存寿命10年，设置电池用完指示灯，保存的程序和数据靠电池至少维持6个月。
电池的更换不应影响模件的工作。
（6）在运行环境温度下，PLC的精度应满足以下要求：
模拟量输入信号（高电平）±0.1%
模拟量输入信号（低电平）±0.2%
模拟量输出信号±0.25%
（7）每个数字量的I/O通道板都应有单独的熔断器或其它保护措施，每个I/O点均有通道指示灯，指示其工作状态。
（8）。
每个I/O点均有通道指示灯，指示其工作状态。
（9）I/O类型
A、模拟量输入：
4~20mA（接地或不接地），最大输入阻抗为256Ω。
B、模拟量输出：
4~20mA，具有驱动回路阻抗大于600Ω负载能力。
C、数字量输入：
数字量输入回路在硬件上采取光电隔离措施，在软件上采取消除接点抖动措施。
并作好接地、屏蔽等抗干扰措施。
D、数字量输出：
数字量输出模件应采用光电隔离输出，隔离电压≥500V，能直接启动任何中间继电器，供货商应提供中间继电器及继电器柜，并提供可靠的工作电源。
输出接点容量为：
DC220V，AC220V，5A。
E、脉冲量的输入
每秒能接受10000个脉冲。
供货商应提供对传感器、输入输出信号的屏蔽要求和建议，以满足系统设计要求。
但是，系统应能接受采用普通控制电缆（即不加屏蔽）的数字量的输入和输出。
E、输入输出隔离继电器选用进口产品。
6.2外围设备
（1）打印机
记录打印机应是带微处理器的进口激光单色打印机（A4）。
（2）上位工业控制管理机
工业控制管理机应具有独立的彩色显示器，配备二套工控机，组态相同，可互为备用，每套各配备一个键盘。
彩色显示器至少应有256种颜色，屏幕尺寸至少为21英寸，分辨率应高于1280×1024
（3）电源
供货商应提供电源柜（容量由供货商确定），供给控制系统主控室和远程站，供货商应负责设计和提供控制系统所需的电源系统，并要求当一路交流电源故障时，应能自动切换到另一路，24V直流电源分路供给不同的控制柜，为便于查找故障，每个分路均应具有工作指示灯及熔断器保护，当其熔断时，PLC发出声音报警信号并指示“电源断路”。
业主提供二路交流380V±15%，50Hz±1Hz的电源，当供货商需要其他电压等级的电源时，需自配变压器。
供货商在盘或逻辑柜内应能接受两路供电电源并设置自动切换装置。
供货商应提供具有足够容量和适当电压的在线式进口UPS电源，能满足用户设备要求，电源故障应报警。
6.3环境
系统能在电子噪声，射频干扰及振动的现象环境中连续运行。
且不降低系统的性能。
距电子柜1.2m处及以外发出的工作频率470MHz功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰，应不影响系统正常工作。
系统应能在环温0~56℃，相对湿度10~95%（不结露）的环境中连续运行。
6.4系统扩展
1、供货商应提供下列备用余量，以供系统扩展需要，每个机柜内不同类型的I/O测点应至少留有20%备用余量，每个机柜内应至少留有15%的模件插槽备用余量，该备用插槽应配备必要的硬件，保证今后插入模件即能投入运行，控制器的处理器内存应有40%的余量，处理器的内存应有50%余量，电源容量应有30~40%的余量，这些余量应是按系统调试完成后正式运行时的最终容量计算的百分比值。
（1）2、供货商提供的继电器柜内的继电器应留有15%的备用余量，包括柜内接线端子也应提供15%的余量。
7软件技术要求
上位机编程软件采用
（1）供货商应提供PLC系统组态软件，并保证所提供系统是采用统一的方式组态。
（2）供货商应提供至少一套完整的应用程序软件，包括实时系统程序，应用程序和性能计算程序控制。
（3）所有的算法及系统的参数应驻存在处理器的模件的非易失性存储器内，执行时不必重新装载。
（4）监控系统的所有控制，监视，报警和故障的判断等功能，应由处理器的模件提供，而且可在CRT上显示和监视。
对在PLC中运行的监控程序，可使用离线及在线方式进行修改。
（5）顺序控制逻辑应以逻辑图或梯形图的形式进行编辑，并能打印图形逻辑。
（6）查找故障应采用自诊断功能，应诊断至模件级的故障。
报警功能应能使运行人员方便的辨别和解决各种问题。
（7）上位机CRT人机操作界面采用全中文环境，画面切换和操作响应时间小于1S，提供多幅流程画面，完整显示系统工艺过程，包括系统的运行状态、测量参数、控制对象状态及成组参数，提供完善的语音报警功能，以及实时报警记录和历史报警记录功能，对各模拟量信号提供实时趋势图及历史趋势图显示。
（8）操作站配有完整的在线帮助功能，如操作帮助、故障提示等。
8通信系统
（1）数据通信系统是将分散远程站，输入输出处理系统及人机接口与主机处理器及系统以外的设备联系起来，以保证可靠和高效的通信。
（2）供货商应说明通信速率和总线上最多可能挂多少个站数及各个站之间最大距离。
（3）挂在通信总线上各站，均能接受数据通信总线上数据，并可向数据通信总线上发送数据。
（4）数据通信协线应包括CRC（循环冗余检验），奇偶校验，成帧误差调节和超限误差校验等，以检测通信误差并且采用相应的保护措施，确保通信的高度可靠性。
9数据采集系统
数据采集系统应连续采集所有与工艺系统有关的测点和设备运行状态信号。
向运行人员提供有关有用信息，实现整个系统的安全经济运行。
运行异常及时报警。
控制系统有统一数据接口，可供外部查询瞬时数据。
10机柜和接线
（1）电子装置机柜的外壳防护等级，集控室内应为IP2X，远程站为IP54。
（2）机柜门应采取一定的措施，以提高抗射频干扰（RFI）能力，柜门上不应装置任何系统部件。
（3）机柜设计应满足电缆由柜底或柜顶引入的要求。
（4）对需要散热的电源装置，应提供通风设施，对现场有特殊要求的设备机柜，采取防凝露加热措施。
（5）机柜内端子排应布置在易于安装接线的地方，即为离柜底300mm以上和距柜顶150mm以下，每个端子排和端子应有清楚的标志，并与图纸和接线相符，端子排应有15%余量。
（6）端子排、电缆夹头，电缆走线槽及接线槽应为阻燃型材料，选用凤凰端子。
（7）机柜内应预留充足空间，使买方能方便地接线，汇线和布线。
（8）柜内应有220VAC照明灯，柜内加插座，电压220V，交流电源侧应装设适当容量的漏电保护器。
（9）每块屏柜应有标明用途的标牌。
（10）每块屏柜应设有独立的PLC直流地、机壳安全地、电缆屏蔽地端子，与结构内部未接地电路板在电气上隔离。
（11）所有就地的端子箱、接线箱、转接箱全部采用不锈钢材料，防护等级IP65。
11图形监视功能
实现各工艺流程图形的动态实时监视，模拟量棒状图、趋势图及馅饼图的实时显示，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。
12自动化及检测、计量与保护
12.1单机或单系统的自动化
--洗水闭路控制
各水池的液位设定控制范围，并留有一定的余量，便于系统事故时能够达到平衡。
严格控制各种水池和水箱的溢流，各液位检测设开关量，以完成阀门的调节和泵的启动。
--絮凝剂自动制备、自动添加及浊度测量
絮凝剂制备、添加及浊度测量系统虽不是选煤厂主要生产环节，但也是生产过程中较为重要的一个方面，并且是劳动密集型岗位，工作条件艰苦，因此、该环节的自动化是全厂综合自动化的一个重要组成部分，直接关系到减员增效的水平。
12.2自动检测与计量
为了提高选煤厂自动化程度，生产运行状态和生产数据的自动检测全部由PLC系统完成。
采用PLC对设备运行状态、翻板位置、闸门位置等信号进行自动检测，实现闭锁控制；采用PLC的模拟量输入模块，将水位、流量、电量、煤量、浓度等模拟量信号转换成PLC能够处理的数字量信号，实现生产参数的实时检测。
12.2.1、液位检测
设置超声波料位计用于浮选入料桶、合质桶、集中水池和各水桶的水位。
12.2.2、浓度检测
设置密度计，用于合格介质悬浮液密度、煤泥水浓度的检测。
12.2.3、压力检测
重介旋流器设置压力检测。
12.2.4、磁性含量计
设置磁性含量计用于合格介质桶检测
12.2.5、煤量检测
在原煤入厂、矸石、煤泥、中煤和末精煤皮带机处设置皮带秤（皮带秤由用户采购），用于实时检测各种煤量的瞬时值和累计值。
称重式给料斗煤量测量
12.2.6、设备运行状态
将接触器常开接点输入PLC，作为设备运行状态检测。
13、重介工艺参数自动调节系统
13.1、自动调节系统
为实现在线检测、监视及稳定控制重介质选煤过程中的工艺参数，保证重介质选煤过程的分选效果和提高生产管理水平，主要包括以下几个方面内容：
（1）合格介质密度的检测与控制
（2）分流量的检测与控制
（3）合格介质桶液位的在线检测与控制
（4）煤泥含量检测与控制
（5）旋流器介质压力的检测与控制
13.2、系统功能
重介质选煤过程自动控制系统是以工控机为控制核心，集检测、控制、管理等功能于一体的监控系统。
根据选煤厂的工艺系统特点及要求，本设计为原煤重介控制系统，分别对悬浮液密度、磁性物含量等工业参数进行调节。
该系统的主要功能包括：
（1）实现合格介质悬浮液密度自动测量及控制，
（2）实现合格介质悬浮液磁性物含量的在线检测及煤泥含量的稳定控制，测控范围满足工艺生产要求；
（3）实现合格介质桶液位的自动控制；
（4）实现旋流器压力的自动调节和密度的自动调节。
三、技术服务
1供货商应根据业主提供的工艺流程要求及本规范书的规定进行控制系统的设计，其中包括系统设计，安装设计，软件开发及电缆清册，设备清单及说明书，样本等。
2技术培训
2.1供货商应对业主提供技术培训和操作指导。
2.2供货商应对业主技术人员提供培训地点、培训教材、培训设备及安排。
2.3培训时间一般为两周，人员双方协商。
供货商应保证培训的技术人员能熟悉整个控制系统的设计、配置和组态，能够编制、修改控制系统程序。
2.4培训资料
2.4.1供货商应保证提供业主足够数量的设计安装、接线、调试、运行和维护所需要的全部资料和文件。
（1）PLC用户手册
（2）CRT工控操作员站用户手册
（3）PLC组态图、输煤控制程序（软盘）及PLC软件使用说明
（4）PLC维护资料
（5）PLC安装指导
（6）PLC自诊断说明
（7）编程器用户指导
（8）PLC编程指导手册
（9）PLC投运指导
（10）系统设计图
（11）安装设计图
（12）设备供货清单
（13）电缆清册
3现场服务
3.1供货商应负责指导所供控制系统的现场安装，全面负责控制系统的检测，受电，功能恢复，调试直到投入运行。
供货商所派现场服务人员应是本项目的主要设计负责人。
3.2供货商在现场的主要工作内容：
（1）服从现场统一工作安排。
（2）指导现场施工单位技术人员对所提供的设备安装，及时解决有关技术问题，不符合要求的设备及时更换。
（3）负责整个控制系统的调试工作，包括查线受电，组态，程序修改，程序编制，直至系统投产稳定运行，业主验收合格为止。
（4）负责全提供的传感器及与其他有关设备的接口投入，并保证安全可靠稳定运行。
四、备品备件、专用工具
1供货商应保证备品备件长期稳定供货。
当供货商中断生产某些模件或设备时，应预先告知业主，以便业主购买这些设备的备品备件。
2每一类模件，至少有10%（但不少于一块模件）备品备件。
3供货商应提供所有便于维修和安装的专用工具，包括专用测试设备，特殊工具和夹具等。
此外，供货商应提供必备的现场维护人员标准工具清单。
五、质量保证和试验
1检查和试验
1.1供货商应对全部仪表及装置进行全面的检查和试验，并提供出厂试验报告，在合同规定的时间内提交业主。
1.2在系统整套测试和控制系统起动调试工作中发现的所有技术问题，包括设计和制造等问题由供货商负责，业主配合解决。
工艺设备与器材清单
（一）生产环节名称：
受煤斗
顺序
位置号
设备或器材名称
备注
1
受煤斗
2
称重式胶带给料机
电动机
3
受煤斗下集料胶带输送机
外装式电动滚筒
（二）生产环节名称：
原煤准备车间
顺序
位置号
设备或器材名称
备注
1
原煤入厂胶带输送机
订货图为准
外装式电动滚筒
带逆止
2
除铁器
减速机
电动机
3
原煤分级筛
电动机
右装
4
手选带式输送机
订货图为准
减速机
电动机
5
破碎机
电动机
左式
6
筛下转载胶带输送机
订货图为准
外装式电动滚筒
7
电动葫芦
起升电动机
运行电动机
8
环链式手拉葫芦
9
手拉单轨小车
配套
10
原煤电子皮带秤
（三）生产环节名称：
主厂房重介系统
顺序
位置号
设备器材名称
备注
1
原煤入选胶带输送机
订货图为准
外装式电动滚筒
带逆止
2
无压给料三产品重介质旋流器
3
精煤脱介弧形筛
4
中、矸脱介弧形筛
5
分流器
6
精煤脱介筛
电动机
左、右装各一
7
中、矸脱介筛（双通道）
电动机
右装
8
精煤磁选机
电动机
9
中、矸磁选机
电动机
10
末精煤离心脱水机
主电动机
油泵电机
11
末中煤离心脱水机
主电动机
油泵电机
12
原煤合格介质桶
13
原煤合格介质泵
DC传动
电动机
变频调速
14
离心液池泵
电动机
15
介质清扫泵
电动机
16
精煤磁选尾矿桶
17
精煤泥泵
电动机
变频调速
18
中、矸磁选尾矿桶
19
尾煤泥泵
电动机
20
分级旋流器
21
TBS煤泥分选机
22
振动弧形筛
双通道
电动机
23
高频筛
双通道，左装
电动机
24
329
琴弦筛
电动机
25
330
破碎机
电动机
26
331
琴弦筛
电动机
27
332
破碎机
电动机
28
333
介质添加电动葫芦
起重电机
运行电机
29
334
加介起重电磁铁
消耗功率
30
335
集中水池泵
电动机
31
336
末精煤转载胶带输送机
电动机
32
337
提升孔电动葫芦
起重电机
运行电机
（四）生产环节名称：
主厂房浮选系统
顺序
位置号
设备器材名称
备注
1
药剂桶
升级会员 