某选煤厂集控系统_图文

1、 X选煤厂自动化集控系统一、概述设计原则和依据某矿业集团公司下属新建选煤厂为用户型炼焦选煤厂,选煤工艺为重介-浮选联合流程。选煤厂年处理原煤能力200万吨,日处理原煤6666.67吨,小时处理能力为476.19吨,建设要求全厂自动化达到技术先进、自动化程度高、设备运行可靠,最终实现优质高效,生产管理科学化、现代化。1、设计原则系统性能可靠、技术成熟,能长期、稳定、连续运行。技术先进。设计选型具有兼容性及可扩展性。经济、实用性。2、设计依据煤炭工业选煤厂设计规范选煤厂集控装置选择的技术规定煤炭工业调度信息化总体规划纲要“九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要煤炭调度信息化装备汾西矿业集团公司贺西

2、选煤厂设备流程图汾西矿业集团公司贺西选煤厂供配电系统图汾西矿业集团公司贺西选煤厂平面总图 选煤厂综合自动化系统结构配置根据招标方及工艺要求,唐山华胜工控技术有限公司为某矿业集团公司某选煤厂设计并施工的综合自动化系统主要由以下几部分组成:1、集中控制系统及主要生产环节自动控制子系统即单机过程控制系统。单机过程控制系统包括:重介工艺参数自动测控子系统(含煤泥重介浮选工艺参数自动测控子系统水池液位控制子系统选煤厂工艺系统设备的集中控制系统采用集散式网络结构,包括5个智能I/O分站。智能I/O分站为:原煤准备系统I/O分站重介系统I/O分站浮选系统I/O分站浓缩压滤车间I/O分站产品运输I/O分站水池

3、液位控制子系统不设独立分站,就近融入PLC各智能I/O分站;重介工艺参数自动测控子系统和浮选工艺参数自动测控子系统分别作为独立子系统,与5个智能I/O分站共同组成车间控制级网络,可实现各生产系统设备的控制、检测和对重要生产工艺参数的实时检测和调节。PLC主站、分站通过工业现场网络进行数据通讯。2、基于PLC控制网络的上位计算机监控系统,可实时监视各控 制系统画面,向上发送有关数据并接收有关指令,向下发送控制指令。3、全厂物流的计质计量系统。4、工业电视监视系统5、生产通讯调度系统二、方案说明选煤厂集中控制系统1、系统配置该厂为新建工程,根据某矿业集团公司某选煤厂系统特点合理布局,计算机集中控制

4、系统采用高可靠性的可编程序控制器(简称PLC为控制主机的分布式网络系统结构,这种系统网络距离可达到数千米。将各自独立的I/O分站安装在受控设备的低压配电室内,可节省大量的控制电缆、缩短电缆路径、减少施工量、降低工程成本。该子系统由5个智能I/O分站和若干检测仪表及传感器组成。PLC监控主机是整个生产控制系统的控制中心,除了对整个生产系统进行程序控制外,采用网络电缆或光缆将各智能I/O分站和2个独立的单机过程控制子系统分站与监控主机相连,构成PLC特有的工业网,以网络数据传输的方式实现对各级的控制和信息交换。2、设备选型为保证系统的先进性、可靠性,根据招标书的要求控制系统的设备选型采用国外先进知

5、名品牌。美国GE公司生产的90-70系列PLC 及90-30系列PLC,施耐德公司生产的MODICON140系列PLC,A-B公司的PLC-5系列及Contrologix系统,西门子公司的TIA全集成自动化系统都具有可靠性高、技术先进、系统组态灵活、功能强大、性 能价格比高等特点,在我国大、中型选煤厂控制系统中多有采用。通过深入、细致的调研、对比、论证,本次建设工程我们推荐使用西门子公司的TIA全集成自动化系统解决方案。随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展,以及对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、系统的可维护性、人机界面的友好性、数据的可分析、可管理性等各个方面

6、都提出了愈来愈高的要求,单纯的PLC系统或DCS系统已不能满足当今自动化过程控制系统的设计标准和要求,为此,德国SIEMENS公司开发了解决自动化问题的革新方法-全集成自动化(Totally Integrated Automation。全集成自动化(TIA就是将所有自动化产品(包括工业控制器、分布式I/O、工控机、工业控制软件、人机界面、工业通讯网络等进行整体统一的设计,建立在一个共同的SIMATIC集成系统平台上。SIMATIC全集成自动化(TIA意味着用全集成系统就可完成所有的自动化任务,就可以组建一个能满足当今工业自动化领域各种要求的、全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的新一

7、代过程控制系统。SIMATIC全集成自动化系统主要包含了以下几个部分:SIMATIC SOFTWARE工业控制软件SIMATIC HMI人机接口SIMATIC NET工业通讯网络SIMATIC S7系列工业控制器SIMATIC ET200M全热插拔式I/O SIMATIC全集成自动化(TIA具有以下几个方面的优点:所有组件最优组合,保证了系统可靠性,缩短了安装、调试时间利用高效方便的诊断工具,缩短了故障处理时间在全厂范围内使用统一共享的关系型数据库平台具有灵活的扩展性能,使扩展和改进更快、更廉价统一的组态编程工具,使工程变得简单,培训费用与时间大大减少统一的诊断和监控、很好的稳定性和技术容错功

8、能,减少了事故和停机时间,提高了生产效率通过标准接口的开放性硬件和软件,可方便地和第三方产品同时使用,并减少了不同厂家产品之间的通讯和接口的硬件费用SIEMENS TIA系统的推出遵循了整体性、先进性、可靠性、经济性、实用性、易用性等设计原则。该系统是一个面向整个生产过程、整体协调统一、生产控制和信息管理一体化的全厂大系统;是一个高 可靠性、技术先进、性能优秀、标准开放、组态灵活、造价合理的全集成自动化控制系统;是一个简单易用、高效实用、确实能降低生产成本、提高生产效率和产品质量、提高企业生产管理水平的新一代过程控制系统。SIEMENS公司的SIMATIC全集成自动化(TIA系统就是用一种系统

9、或一个自动化平台完成原来由多种系统塔配起来才能完成的所有功能,可大大简化系统结构、提高整体协调性、降低系统整体费用,它是自动化过程控制系统的新一代解决方案。SIMATIC全集成自动化(TIA系统已广泛应用于众多领域,如化工、钢铁、建材、发电、制药、饮料、环保等,经过多年的实践证明,它是一个成熟的、性能优良的、安全可靠的自动化控制系统。现场控制层采用了唯一作为中国国家标准的PROFIBUS现场总线,通讯速率最高可达到12MB/s。通过附加的设备,现场控制层可以与各种标准的现场总线(Modbus、FF等相连接。现场控制站通过配置现场总线模块,可以与远程I/O及DP标准智能仪表连接,通过DP/PA耦

10、合器与PA标准仪表连接。在本系统中,所有远程站都是通过PROFIBUS-DP现场总线与现场控制站向连接的。管理控制层采用了环形光纤工业以太网,通讯速率为100M,最远通讯距离达到1000Km,系统具有很高的扩展能力,最大可以扩展到1000个负载站(包括现场站和操作站。环网所使用的交换机使用的SIEMENS公司生产的OSM工业交换机。企业管理层采用了标准光纤以太网,通讯速率为100M,通过TCP/IP协议,可以与厂级网络(ERP、MIS甚至Internet等通讯。 并实现远程通讯、远程维护和管理系统。本控制系统所有现场控制站和远程控制站都采用了德国SIEMENS 公司的S7-400系列自动化产品

11、,具有很高的处理能力。系统所采用的电源、CPU、工业通讯网卡、各种功能模块都是相同的安装尺寸。系统结构简单,清晰。选煤厂TIA系统配置示意图如下 3、集控系统功能系统控制方式为集中联锁和就地解锁。对汾西矿业集团公司贺西选煤厂工艺系统的所有机电设备全部纳入集控,对煤流线上的参控设备进行集中联锁控制,对不参控设备进行远程控制或就地解锁控制。 控制方式由集控调度室操作人员在多功能操作台上进行选择。系统选择功能。试车功能。具有予告和设备禁启功能。参控设备逆煤流启,顺煤流停。备用设备可实现在线启、停,所有设备均具有现场紧急停车功能。集中运行时,岗位司机只能就地停车,不能启车。事故处理功能,包括预告故障、

12、启、停车故障,运行故障以及检测信号等故障的处理和声光报警。故障诊断功能,借助PLC本身所具有的诊断功能,开发对系统主机、功能模块、通讯线路等故障的诊断,并有声、光报警和历史记录。设备保护功能,对关键设备实现一级报警、二级停车功能,以保护设备、降低事故损失。上位机监控系统1、配置监控系统的功能由上位监控计算机完成。上位监控计算机设三台。两台为互为备用的操作计算机,用于生产监控子系统的控制操作,取代了传统的多功能操作台。另一台可作为工程师站,用于编程、修改参数、改变画面等操作。三台操作站选用21英寸大屏幕彩色显示器,取代传统的大型模拟屏。上位监控计算机安装在主厂房集控室。集控室室内设置上位监控计算

13、机系统,工业电视墙及主机,通讯调度 系统主机。集控室内要求光线柔和,安装柜式空调,铺设防火防静电活动地板,设专用可靠接地极一套。2、计算机监控系统的功能操作、控制功能工程师站作为PLC的编程终端,对计算机生产监控子系统程序进行多种语言的实时编制及修改,该计算机并兼做WEB服务器;操作员站作为指令操作终端,所有控制指令的下达,如集中控制预告,系统启停,控制方式转换,系统的选择,单台设备的远方控制等均通过键盘或鼠标完成;并把各分站处理的各类生产数据,开关量(设备的运行、停止、故障信号、胶带输送机的保护信号等,模拟量(煤量、灰分、料位、液位等集中管理,建立数据库,做为生产管理的数据来源。图形显示功能

14、在大屏幕彩色显示器上对选煤厂的工艺流程,全厂设备运行状态,入洗原煤量,精煤产率,液位,原煤准备、重介、浮选、浓缩压滤等主要系统画面;生产环节的实时数据和最终数据,故障信号等以填充、趋势曲线、旋转、闪烁、变色等多种形式进行实时动态显示。动态图形画面设置:全厂设备运行总画面; 系统选择画面; 原煤主洗系统画 各车间设备状态数据画面 浮选系统画面; 产量曲线画面; 各煤仓,煤位,液位系统画面; 起停车顺序 液位远程监控 数据报表系统等; 3、与计算机管理网络通讯功能上位监控计算机将生产系统中的工艺参数、生产数据、设备运行状况等生产信息进行加工处理和筛选,将重要信息送到计算机管理网络上,以实现生产信息

15、全厂共享。通过WEB服务器管理网络上的各工作站可实时地浏览生产系统的各画面。选煤厂主要生产环节自动控制子系统重介工艺参数自动测控子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,根据汾西矿业集团公司贺西选煤厂工艺流程特点和要求,我们设计、选用了DMAC-型重介工艺参数自动测控系统。DMAC-型重介工艺参数自动测控系统是针对选煤厂大型无压给料三产品重介质旋流器不脱泥、不分级选煤工艺而开发的。到目前为止已经在近五十家选煤厂应用,效果显著,是一项很成熟的技术。1、系统的基本工作原理合格介质密度的控制由于介质密度直接影响产品质量及产率,所以

16、在选煤过程中,必须控制介质密度并使其稳定在某一给定值上,以保证选煤产品质量及产率。介质密度高于给定值,会导致精煤产品灰分高而不合格;介质密度低于给定值,会导致精煤产品灰分低而产率低、损失精煤;唯有使介质密度等于并稳定在给定值上(由原煤煤质决定,才能保证分选效果,产品质量合格且产率高,经济效益最好。 分流量的控制由本厂不分级、不脱泥入选的重介选煤工艺决定着在正常生产过程中合格介质中的煤泥含量是呈逐渐上升趋势的。重介质选煤工艺要求合格介质中的煤泥含量在一个适当的范围内,煤泥含量太低,不利于合格介质的稳定;煤泥含量太高,则会影响分选效果,增大介耗。所以本系统中设有自动分流箱,当煤泥含量超过允许的范围

17、时,自动多分流一部分回流介质去磁选机进行脱泥处理,以降低煤泥含量。合格介质桶液位的在线检测合格介质桶的液位是生产过程中的重要参数。液位过高(一般由加水加介引起,密度调节滞后,且当停止生产时由于管道和旋流器中的介质回流,会引起介质桶溢流,造成介质损失;而液位过低,则旋流器压力难以保证,影响正常生产。在正常生产过程中,合格介质桶的液位应是比较平稳的、缓慢的逐渐下降过程。旋流器介质入口压力的在线检测旋流器介质入口压力是一个重要的工艺参数。在本系统中旋流器入口压力由在线压力传感器在线测量。在工艺环节调节正常以后,旋流器的入口压力稳定在一定值上(依旋流器的参数、原煤性质而选取,对保证产品质量有重要意义。

18、2、集控系统功能及技术指标:该系统的主要功能包括:实现原煤合格介质悬浮液密度自动测量及控制,密度控制精度为:设定值±0.005g/cm3;实现合格介质悬浮液磁性物含量的在线检测与煤泥含量的稳 定控制,测控范围满足工艺生产要求;实现合格介质桶液位的自动检测和超限报警;实现原煤重介质旋流器入口压力自动测量及超限报警;计算机系统实现重介质选煤工艺各种工艺参数的实时采集、监视、记录;煤泥含量及其控制算法的计算、历史生产数据查询、打印报表、以及与上位机通讯等功能;系统具有手动/自动两种控制方式;浮选工艺参数自动测控子系统浮选过程是一个复杂的物理化学过程,有许多相关的工艺参数需要配合才能得到高质

19、量的产品。浮选自动化的最终目标就是检测出各种相关的工艺参数,按照特定的算法对工艺参数进行优化控制,以达到稳定产品质量及减轻劳动强度的目的。本方案的提出将吸取国内外先进测控装置的优点,同时考虑贺西选煤厂工艺条件及对浮选测控装置建设的要求进行。本方案将浮选测控系统作为全厂综合自动化系统的一个分站,本地人机接口采用就地操作站,进行过程参数的设定及显示,其显示方式为数字、动态图形、趋势曲线等。该子系统选用国内最新研制的FX-型浮选工艺参数自动测控系统。在线检测的主要工艺参数有以下:A.入浮煤浆量:在集料池底流泵出口到矿浆预处理器的管道上设置一台电磁流量计,用来计量煤浆入料量。B.入料煤浆浓度:在煤浆入

20、料管道上设置一台同位素浓度计,用于检测入料浓度。C.入浮干煤泥量:通过入料流量及入料浓度,由计算机自动计算 出入浮的干煤泥量。D.浮选剂添加量:捕收剂和起泡剂各由一套微小流量测量装置来分别在线测量实际添加量。技术指标及特点:1.实现原矿浆流量及浓度的测量及显示2.浮选剂流量的测量及显示3.浮选剂量实现多点按比例自动跟踪加药4.浮选剂测量误差±1%5.浓度计检测误差±5g/L6.浮选剂测量范围0-2000g(可调7.浮选剂添加量的自动/手动控制选煤厂的计量系统现代化的选煤厂要求对全厂的物流进行全面的数、质量检测,从入厂原煤、生产过程中各种中间物、各种生产工艺参数直到各规格出厂产品通过各种传感器或仪表自动检测,并通过PLC控制网络采集、上传给管理网络,形成各种形式的报表,供选煤厂领导和管理人员分析、