地面生产系集中控制技术协议.docx
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地面生产系集中控制技术协议
宁夏银星煤业有限公司
银星一井地面生产集中控制系统
技
术
协
议
甲方：
宁夏银星煤业有限公司
乙方：
天地（常州）自动化股份有限公司
银星一井地面生产集中控制系统技术协议书
甲方：
宁夏银星煤业有限公司
乙方：
天地（常州）自动化股份有限公司
宁夏银星煤业有限公司银星一井（以下简称甲方）、天地（常州）自动化股份有限公司（以下简称乙方），对宁夏银星煤业有限公司银星一井地面生产集中控制系统有关技术问题，经充分协商达成如下协议。
一、总则
1、本技术条件的使用范围仅限于宁夏发电集团有限责任公司银星一井选煤厂地面生产系统集中控制。
2、本技术条件提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。
供方应保证提供符合本技术条件和工业标准的优质产品。
3、本技术条件作为定货合同的附件。
4、本技术要求中所选防爆及本安设备必须具备“Ex”或“MA”标志，有矿用产品安全标志证书。
5、本项目属“交钥匙”工程，乙方负责工程的设备及材料采购、运输、优化设计、安装、调试及人员培训等，保证整个系统的安全可靠运行。
并且乙方安装进度能满足甲方主设备的安装进度。
6、乙方提供的电气设备的防护等级不得低于IP65。
7、乙方须留有OPC接口和RJ45接口，配合自动化平台厂家将地面生产集控系统接入自动化平台系统中。
8、地面生产系统集控系统所有监控设备可实现自动控制方式、手动操作方式、就地三种方式，自动控制方式按照工艺流程实现顺煤流停车，逆煤流起车。
二、设备运行环境条件
1、安装地点：
室内、外
2、海拔高度：
1000~1500m
3、安装环境：
煤炭矿山工业环境，煤尘具有爆炸性
4、环境温度：
-14℃～+43℃
5、地震烈度：
7度
三、主要技术要求：
1、系统概述：
根据本矿选煤厂工艺流程，全厂共分为如下几个生产系统：
原煤筛分破碎系统、主厂房、压滤系统、产品煤储存、快速装车装置等部分，由于目前仅原煤筛分破碎系统和产品煤储存系统确定了工艺设备及布置，根据业主要求，集控系统核心控制器选型时，要求性能能够满足后期整个选煤厂的过程控制及洗选自动调节功能，但本设计中暂不考虑选煤厂主厂房、浓缩车间等洗选部分的设备集中控制I/O点，待后期实施时，再通过增加远程I/O分站来实现。
乙方必须在当前系统中预留后期几个生产系统接口，乙方有义务配合后期几个生产系统与当前原煤筛分破碎系统和产品煤储存系统的连接。
本集控系统采用集散式控制结构，PLC控制主站设置在新建选矸楼集控室，一期在选煤厂10kV主变电所、产品仓10kV变电所和筛分车间配电室内设置PLC远程I/O站，通过集控室内的工业控制计算机远程监控，完成整个选煤厂生产系统的集中控制。
2、地面生产设备集中控制：
本控制系统以PLC为核心，加上位机构成控制系统，实现自动控制功能。
控制PLC选用ControlLogix系列冗余可编程控制器。
实现主控PLC、人机接口系统以及现场设备之间的通讯及联系，通过系统组态，整个自动化系统可以通过控制网络来启动、测试和诊断。
2.1主要受控设备：
受控设备如下表：
设备名称
单位
数量
备注
筛分车间低压配电室PLC分站所控设备：
原煤去筛分车间带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
除铁器（筛分车间）
台
1
重型圆振动筛
台
1
自带施耐德防爆控制箱（1台电机）
手选带式输送机
台
1
公路装车扇形闸门及装车簸萁（筛分车间）
台
2
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
除尘器（主井井口房）
台
1
自带电控箱
除尘器（筛分车间）
台
2
自带电控箱
选煤厂10kV主变电所PLC分站所控设备：
原煤上仓带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
电液动平板闸门
台
3
未购买
1号原煤配仓刮板输送机
台
1
电液推杆平板闸门
台
5
2号原煤配仓刮板输送机
台
1
电液推杆平板闸门
台
5
原煤仓下链式给料机
台
18
其中6台变频，配用防爆变频器BPJ-30/660
原煤仓下转载带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
至准备车间带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
电子皮带秤
台
1
自带电控箱
在线测灰仪
台
1
自带电控箱
皮带中部取样机
台
1
自带电控箱
配筛刮板输送机
台
1
电动平板闸门
台
3
博后筛（准备车间））
台
2
自带施耐德防爆控制箱（5台电机/套）
筛末煤转载带式输送机
台
1
电机正反转
制动器
台
1
筛块煤转载刮板输送机
台
1
电动平板闸门（设备订货为1台）
台
2
1台
电液推杆闸门
台
1
未购买
破碎机（准备车间）
台
1
除铁器（准备车间）
台
1
末煤至产品仓带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
电子皮带秤
台
1
自带电控箱
在线测灰仪
台
1
自带电控箱
皮带中部取样机
台
1
自带电控箱
空气炮（原煤仓）
台
72
3台控制箱，不进集控
除尘器（1#转载点）
台
1
自带电控箱
除尘器（准备才车间）
台
3
自带电控箱
除尘器（原煤仓）
台
10
自带电控箱
产品仓10kV变电所PLC分站所控设备：
块煤上仓带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
电子皮带秤
台
1
自带电控箱
在线测灰仪
台
1
自带电控箱
末煤配仓刮板输送机一
台
1
电液推杆平板闸门
台
5
末煤配仓刮板输送机二
台
1
电液推杆平板闸门
台
5
产品仓下给料机
台
18
其中6台变频，配用防爆变频器BPJ-37/660
装车带式输送机（后期为双电机2*560）
台
1
高压变频驱动
制动器
台
1
装车配仓刮板输送机
台
1
电液推杆平板闸门
台
2
公路装车闸门
台
3
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
装车簸萁
台
3
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
块煤可逆配仓带式输送机
台
1
电机正反转
制动器
台
1
块煤可逆配仓带式输送机
台
1
电机正反转
制动器
台
1
块煤仓下给料机
台
12
其中3台变频，配用防爆变频器BPJ-37/660
块煤仓至汽车仓带式输送机
台
1
变频驱动
制动器
台
1
博后筛（汽车装车仓）
台
1
自带施耐德防爆控制箱，电机6台
0-13mm末煤配仓带式输送机
台
1
电动双侧犁式卸料器（皮带厂家带）
台
1
制动器
台
1
50mm-200mm块煤可逆配仓带式输送机
台
1
制动器
台
1
公路装车扇形闸门及装车簸萁（汽车装车仓）
台
7
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
公路装车扇形闸门及装车簸萁（末煤装车仓）
台
3
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
公路装车扇形闸门及装车簸萁（矸石仓）
台
2
自带电控箱BXM（D）-T，不进集控系统
空气炮（块煤仓）
台
48
3台控制箱，不进集控
空气炮（产品仓）
台
72
3台控制箱，不进集控
空气炮（汽车仓）
台
28
2台控制箱，不进集控
空气炮（装车仓）
台
12
1台控制箱，不进集控
空气炮（矸石仓）
台
8
1台控制箱，不进集控
除尘器（产品仓）
台
10
自带电控箱
除尘器（块煤仓）
台
2
自带电控箱
除尘器（汽车仓）
台
2
自带电控箱
除尘器（末煤装车仓）
台
1
自带电控箱
其他控制设备：
翻车机
台
1
自带电控箱
圆环链列车推车机
台
1
自带电控箱
给料机
台
1
排矸带式输送机
台
1
制动器
台
1
其他需要受控的相关设备（若后续需要增加的设备需要进入集控，在招标的点数范围内，线缆另算，乙方负责免费接入。
）
2.2系统组成
利用控制PLC的I/O模板采集开关量或模拟量，主控PLC与操作监控计算机和调度控制网之间的连接通过工业以太网，在它们的协同工作下，完成整个地面生产系统的集中控制。
2.3I/O点数统计（包括20%裕量）
2.3.1选煤厂10kV主变电所PLC分站:
数字量输入DI：
544
数字量输出DO：
160
模拟量输入AI：
48
模拟量输出AO：
24
2.3.2产品仓10kV变电所PLC分站:
数字量输入DI：
560
数字量输出DO：
128
模拟量输入AI：
48
模拟量输出AO：
16
2.3.3筛分车间配电室PLC分站:
数字量输入DI：
96
数字量输出DO：
32
模拟量输入AI：
16
2.4系统功能
本控制系统设有三种控制方式：
集中顺序（自动）、集中单机（手动）及就地单机控制。
集中顺序（自动）是本系统的主要控制方式。
三种控制方式可实现无扰动自由转换，在互换过程中不影响设备的运行状态。
在集中顺序（自动）控制方式下，所有设备由集控室操作站按照一定的启动或停车顺序及联锁逻辑进行自动控制。
控制系统提供设备的联锁保护，当某台设备发生故障时，故障台设备至煤源侧各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备延时停车；任意一台设备均可实现就地紧急停车，紧急停车设有自锁急停按钮。
在集中单机（手动）控制方式下，设备由操作员在操作员站上进行手动启停。
在就地单机控制方式下，用于设备维护、检修，当设备处于检修状态时,按下自锁急停按钮，集控员和现场无法启动该设备。
2.4.1.1集中操作方式，可分为“集中-手动”及“集中-自动”两种。
1）“集中-手动”方式：
即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机屏幕彩显，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。
2）“集中-自动”方式：
即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机屏幕彩显，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。
2.4.1.2现场单机操作
现场设备附近均设置就地操作箱，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。
2.4.1.3现场停止
不论在哪种控制方式下，对正在运行的参控设备，按下其对应的就地操作箱上的紧急停止按钮，该设备即停止运行。
对于有拉绳闭锁开关的带式输送机而言，在带式输送机沿线拉动拉绳开关，也可实现设备的紧急停车。
此功能用于生产时确保安全。
2.4.2工艺流程选择、设置及起、停控制功能
2.4.2.1流程选择
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。
2.4.2.2起动功能
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，设备间的启动延时时间可以方便地设定。
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，并弹出提示对话框。
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。
2.4.2.3停止功能
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，停车时间可方便设定。
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的除外），其下游设备经延时，待煤流排清以后依次停止运行。
紧急停车功能：
出现紧急情况时，按下屏幕画面上的模拟紧急停止按钮，或按动现场的急停按钮，所有设备立即停止运行。
高低煤位处理功能：
高低煤位信号时，按操作员预先设定程序停车或减少给煤量。
2.4.2.4预告功能
自动控制时，操作人员在发出启车信号之前，整个生产系统沿线应发预告信号，预告信号采用灯光指示、声响信号装置，并保持20~30秒钟（可调）后，沿线设备方可按逆煤流依次启动。
2.4.2.5保护及故障报警功能
当设备发生启车故障时，起车过程暂停，工控机大屏幕及现场声光语音报警装置上发出相应的文字语音报警信号。
当系统发生故障停车或传感器监测点报警（例：
拉绳、跑偏、打滑等）时，系统发出文字信息和声光报警。
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。
工控机大屏幕及现场声光语音报警装置上同时发出相应的文字语音报警信号。
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。
2.4.2.6数据采集、处理及显示功能
系统通过PLC及ControlNet总线通讯网络可方便地采集现场的设备开/停及故障状态等实时数据，统计主要设备运行时间（为安排设备检修提供参考依据）、故障状态等，实时数据参与系统控制。
上位机显示工艺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。
系统画面可根据实际需要进行多画面切换显示。
操纵员可以一目了然的观察到所有受控设备的当前状态，包含运行/停止、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。
2.4.2.7数据归档功能
保存故障报警信息；
记录筒仓煤仓煤位等数据；
各组数据生成曲线，以备生产、管理需求。
2.4.2.8与其它系统通讯接口功能
通过电子皮带秤提供的瞬时流量（4-20mA）和吨脉冲信号（开关量）将数据采集到工控机上。
地面生产系统为综合自动化平台预留的硬件接口为RJ45接口，软件接口为OPC接口，实现地面生产子系统与全矿井的监控系统信息共享。
2.5带式输送机保护：
2.5.1跑偏开关：
在带式输送机头部、尾部、凸弧段或凹弧段两侧机架，在输送机头部、尾部及起弧点（或中部）设置两级跑偏开关，信号接入PLC的DI模块。
2.5.2打滑监测：
在带式输送机机头附近机架处，设置输送带速度监测装置，信号接入PLC的DI模块。
2.5.3堆煤开关：
在带式输送机落煤处，均设置堆煤保护开关，信号接入PLC的DI模块。
2.5.4纵向撕裂开关：
对长度超过100m的胶带机及倾斜安装的带式输送机，在带式输送机受料点处，均设置纵向撕裂保护开关，信号接入PLC的DI模块。
2.5.5料流监测开关：
在带式输送机前段皮带上方，均设置料流监测开关。
2.5.6每条带式输送机头设置防爆型紧急停车按钮。
2.5.7带式输送机沿行人侧每隔60m设置紧急停车拉绳开关，当现场发生事故时，现场可拉动紧急停车拉绳开关。
或按动现场紧急停按钮，全线设备立即停车。
2.6刮板输送机保护：
2.6.1堆煤开关：
在刮板输送机落煤处，均设置堆煤保护开关，信号接入PLC。
2.6.2断链开关：
每条刮板输送机均设置断链保护装置，信号接入PLC。
2.7煤仓安全监测
2.7.1煤位检测：
原煤仓、产品仓、块煤仓上均安装雷达料位计，用于实时检测煤仓煤位，其输出的4~20mA信号引入到PLC模拟量模块。
汽车仓安装高、低煤位开关，其输出的开关量信号引入到PLC开关量模块。
2.7.2瓦斯检测：
原煤仓、产品仓、块煤仓内均设甲烷传感器，检测其浓度，当仓内瓦斯浓度超过1.5%时，发出报警信号并立即停运相关电气设备。
当房间和走廊瓦斯浓度达到0.5％时，立即切断全部非本质安全型电源（含照明电源）。
2.8电压等级要求：
电气柜二次控制电压等级为AC220V。
PLC的DI/DO模板为AC220V。
2.9系统配置
系统结构图如下：
集控系统采用上位机加PLC的控制方式，采用美国AB公司ControlLogix系列冗余可编程控制器，PLC控制主站设置在地面生产系统集控室，一期在选煤厂10kV主变电所、产品仓10kV变电所和筛分车间配电室内设置PLC远程I/O站，通过集控室内的工业控制计算机远程监控，完成整个选煤厂生产系统的集中控制。
上位机组态软件选用美国AB公司的最新实时监控组态软件RSView32，工作于WindowXPSP3以上系统平台。
PLC控制设备采用美国AB公司ControlLogix系列冗余可编程控制器，采用主从分站的分布模式，通过ControlNET现场工业总线实现主从分站之间的数据高速稳定的实时交换。
任一CPU故障或任一条总线故障都会无扰动自动切换。
具有先进、高效、灵活的系统结构和易用的高功能输入输出模块。
监控系统设备选用3台工业计算机（配置不低于Core23.0G/2G/500G/22"LCD/键鼠/音箱），其中2台工业计算机及其监控系统互为热备，作为操作员站，另1台工业计算机作为工程师站，便于进行监控系统的程序维护及修改。
另外设置A3激光多功能机（打印、复印、传真、扫描）一台，用于生产统计和文档处理。
显示器采用三星22寸液晶显示器.
本集控系统操作应完成：
全系统所有设备的集中控制：
包括程序启车、停车，集中连锁、事故闭锁,报警、信号，单机启停，就地解锁等；
主要参数自动采集、调节，上位计算机直接从PLC读取生产数据，进行加工处理，利用先进的计算机技术进行描述（比如图形动画等），动态显示系统工艺设备运行状况、带式输送机保护信号。
对各种报警自动进行记录；
对主要工艺参数进行统计和分析，自动形成各主要参数的变化趋势和历史曲线；
对各工艺参数进行制表，打印，实现科学管理的目的。
集中控制室采用UPS集中供电，UPS电源容量不低于10kVA，除集控系统外，还为选煤厂工业电视、火灾报警控制器、通信等设备提供不间断电源。
在集控室内设置一组四单元操作控制台。
显示器、打印机，工控机及相应的辅助设备均置于台内。
计算机鼠标、键盘放在台面下的活动抽板上，使用时拉出，不用时推入，使操作台台面简洁、美观。
为提高系统的性能及可靠性，控制层网络采用以太网。
采用以太网，可提高系统的通讯速率，进而提高系统的实时性。
柜内接线端子选用德国凤凰公司（Phoenix）的产品。
现场配置就地控制箱/按钮，主要作用是提供灵活的控制功能，当设备工作方式在“集控”状态时，该设备由集控系统控制，现场不可以开车；当工作方式在“就地”状态时，设备由岗位操作人员就地控制；当工作方式在“检修”状态时，就地和集控均无法实现对该设备的控制，确保现场的人员、设备的安全。
原煤仓、产品仓、块煤仓上均安装雷达料位计，用于实时检测煤仓煤位，共9台，实时监测煤位，煤位均能在集控室显示并实现高低煤位声光报警。
原煤仓、产品仓、块煤仓内均设甲烷传感器，检测其浓度，当仓内瓦斯浓度超过1.5%时，发出报警信号并立即停运相关电气设备。
组态软件应具有OPC（Oleforprocesscontrol）接口，便于应用软件直接从现场设备取数据。
选煤厂生产集中控制系统作为矿井整体信息自动化系统的子系统，应能够与无缝接入矿井综合自动化信息平台。
能实现在矿井调度中心，监控选煤厂主要设备的的生产状态，煤质、煤量的统计记录等，指导矿井送煤信号，负责给综合自动化集成商提供接口和协议，具体数据接入方式与综合自动化集成方协商。
2.10结构及防护要求：
2.10.1控制PLC柜
PLC控制柜为条架式安装结构，柜门采用磁性密封门，前后开门。
对应PLC机架处，开钢化玻璃孔。
柜体颜色鸵灰色，壳体表面静电喷涂，柜内设置接地螺栓。
PLC柜内安装PLC主机、UPS电源、I/O分站模块。
PLCCPU主机采用净化电源供电。
PLC控制柜的柜体及柜内接线端子均采用高质量产品。
PLC机柜外壳防护等级应不低于IP2X。
2.10.2现场设备：
现场设备为防爆型。
其中，现场操作箱箱体颜色为鸵灰色，箱内设接地螺栓。
2.11主要传感器参数
防爆型料流开关
BLL系列防爆料流检测仪为门式结构，主要用于带式输送机输送物料的监测，可控制自动洒水除尘，顺序起动控制、超载报警等。
主要技术参数：
产品型号
BLL-I
BLL-II
开关触点数量
3常开
1常开、1常闭
接点容量
AC380V3A
复位方式
自动复位
工作环境
相对湿度：
≤90%（25℃）工作温度：
-30～+40℃
外壳材料
铸铝
相对湿度
≤90%（25℃时）
工作温度
-30～+40
动作角度
1级：
5～1002级：
20～3003级：
40～500
极限角度700单向
±20双向
重量（kg）
12～15公斤
防爆型纵撕开关
带式输送机在输送物料过程中，由于物料、杂物或金属件易划伤或穿透输送带，特别是钢丝绳芯输送带会造成纵向撕裂事故，给国家财产带来重大损失。
BZL系列输送带防爆纵向撕裂监测装置为胶囊式，当输送带发生撕裂事故时能可靠的发出报警信号和停机信号，避免事故的扩大。
适用于各行业带式输送机输送带的安全保护。
主要技术参数：
型号
BZL-A
BZL-B
开关触点数量
1常开、1常闭
开关触点容量
AC380V3A
控制相供电电压
AC220V50Hz
防护等级
IP65
复位方式
手动按钮复位
使用环境
工作温度：
-30～+40℃
相对湿度：
≤90%（25℃时）
防爆型拉绳开关
BKPT1系列防爆跑偏开关是用于带式输送机沿线紧急停机的一种安全保护装置。
适用于煤炭、冶金、电力、化工、交通、水泥、码头等行业使用的带式输送机。
特别适合在沿海及恶劣环境下使用。
主要技术参数：
产品型号
BKLT2-□
开关触点数量
1常开、1常闭
触点容量
AC380V3A
开关动作角度
I：
自动复位II：
手动复位
工作环境
相对湿度：
≤90%（25℃）工作温度：
-30～+40℃
外壳材料
铸铝
重量（kg）
2.0
其它
单出线口
防爆型两级跑偏开关
BKPT1系列防爆跑偏开关是用于检测带式输送带跑偏量，实现跑偏自动报警和停机所谓一种输送带安全保护装置。
适用于煤炭、冶金、建材、电力、化工、交通等行业使用的带式输送带跑偏检测。
主要技术参数：
产品型号
BKPT1A-□-□
开关触点数量
1级1常开1常闭独立接点2级1常开1常闭独立接点
触点容量
AC380V3A
开关动作角度
1级：
10°12°20°2级：
30°35°45°极限角度≤60°
工作环境
相对湿度：
≤90%（25℃）海拔高度：
≤2000m工作温度：
-30～+40℃
外壳材料
铸铝
重量（kg）
3
其它
双出线口
防爆型打滑开关
BDH-III型防爆打滑检测器用于检测带式运输机在运行中的胶带与主动滚筒之间的打滑，防止打滑所造成的恶性事故，该检测器还可以用于多条胶带机联锁启动和停机，低速抱闸保护。
主要技术参数：
参数
型号
打滑率（%）
适用带速（m/s）
触轮直径（mm）
重量（公斤）
BDH-III
20-30
0.8-6
116
4
防爆型堆煤开关
BLDM型防爆溜槽堵塞检测装置，用于检测带式输送机溜槽或漏斗物料畅通
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