选煤厂集控系统现场控制层设备技术规格、功能及技术要求浅析

选煤厂集控系统现场控制层设备技术规格、功能及技术要求浅析

王文明

华亭煤业大柳煤矿有限公司  甘肃平凉 744200

摘要：集中控制系统是选煤厂机械设备启停控制的核心，通过集中控制系统不仅可实现选煤厂内机械设备安装指定顺序进行开停，还可对所有选煤设备运行状态、故障情况等进行监控，及时反馈设备出现的问题，从而降低设备故障率，缩短设备维修时间，以及降低劳动作业强度，大大提高了选煤效率；集中控制系统是选煤工艺系统的重要组成部分，使选煤厂各个控制分支进行统一自动化控制，实现安全可靠、通信灵活、便于操作的自动化控制选煤。

关键词：选煤厂；集控系统；现场控制层；设备技术规格；功能；技术要求

1项目概况

大柳煤矿及选煤厂是国家及甘肃省“十一五”期间的能源类重点建设项目，选煤厂项目由北京华宇工程有限公司平顶山设计院设计，年生产能力240万吨原煤，选煤厂项目2010年8月开工建设，2011年6月开始联合试运转。选煤厂现用集中控制系统由上海普昱矿山有限公司设计安装，2011年投入使用。集控系统采用PLC+上位机的监控模式，控制系统由主井口起，包括准备车间、原煤仓、主厂房、产品储、装运等所有设备的控制。系统自2011年投入使用以来，主机、PLC模块老化、控制电缆绝缘老化，现场就地控制箱锈蚀严重，现场传感器精度下降、故障较多，性能落后，不能满足选煤厂安全生产的需要，需要整体进行升级改造[1]。

2现场控制层设备技术规格、功能及要求

2.1PLC的选用

集控系统CPU选用德国西门子S7-417-5HPN/DP系列PLC，采用冗余形式，采用远程I/O(RIO)结构形式，采用有源背板。417-5H冗余CPU配置：1套UR2-2冗余底板，2套PS407UC120/230V,10A电源模块，4块同步模块，2条同步电缆，2台CPU模块，4块备用电池。

2.2PLC供电电源

PLC机柜电源选用台湾明纬NDR-480-24AC220V/DC24V20A，自然通风冷却，所有PLC均配置施耐德交流电源净化稳压装置和科华交流电源装置（UPS），主控柜采用双电源自动切换功能[2]。

2.3PLC采集的信号

对基本的设备采集的信号包括主回路带电、漏电、过热、运行、起车、停车、控制回路断路器报警触电等，并预留智能停送电管理。

2.4组合式操作台

在选煤厂集控室设置组合式操作台1套，技术要求如下：尺寸：主控制台：长x宽x高=6500mmx1000mmx750mm，后屏风高度180mm，底柜深度550mm，配调节脚可实现高度微调。配置六位电源条（国标五孔）6条键盘盆侧板灯带控制盒1套。台内能够安置计算机等设备仪器，有足够的空间和良好的排风、散热及串线系统，各类设备的电线能随意自如的排放串插。满足人机工学要求、符合安全规范，同时，对设备的安装使用、维护、以及布线系统有充分考虑，具备开放的第三方设备接口，充分考虑设备容量的可扩容性，使安装维护更省心省力，布线管理规范容易。总体设计采用钣金工艺、底柜式设计，要求理念先进，成熟可靠。主体框架：应采用精密铸造合金铝型材，高档轻巧。整体结构模块化设计，具备高度可扩充性和互换性。台面后部必须具有方便的横向走线槽，供LCD显示器及其他设备的电源、信号，电话线，鼠标线等穿过。台面后部走线槽盖板要求采用铝合金型材+毛刷制造，左右贯通，轻巧高档，操作方便快捷，长度方向能与台面设备的连线可以实现任意位置垂直入线，保证线不外露，杜绝在桌面开孔的方式。前后门：采用厚度不低于1.2mm的冷轧镀锌钢板制作，门板散气孔采用整体压筋工艺，一体化成型，保证强度且外形美观，通孔率不低于25%（须提供第三方检测报告），须设计有完整高效的自然散热系统，避免风扇散热带来的环境噪音。不接受木质门板（散热及电磁屏蔽效果较差）。门铰链采用高档弹性阻尼无声缓冲铰链，安装方式必须为快拆式、方便安装和拆卸。门铰链应具有质轻，手感好，开关门噪音小等优点。后屏风：控制台后屏风为铝合金型材制作，屏风顶盖一体成型，不允许有凹槽等易积灰的设计制作缺陷。屏风前板须设有多级横向滑槽结构，用于固定显示器支架。控制台内部配有完整的走线装置及理线装置，强、弱电电线分开布线管理，走线槽需钣金方式制作。

2.5UPS

UPS选用科华直流稳压电源装置高频双变换纯在线式UPS。输入电压范围110-300VAC；输入频率范围40-70Hz；输入功率因数≥0.99；工作温度：-20℃+40℃，40℃环境下可带满载运行；相对湿度：≤95%（25℃,无凝露）。输出波形为连续的正弦波，在带100%不均衡负载时，波形失真度≤3％。UPS材料采用三防漆浸涂技术，适用于各种恶劣环境。输出功率因数：≥0.8。逆变过载能力，110%负载30min后转旁路，130%负载5min后转旁路。设备应能提供全中文监控及操作界面和全中文远程监控管理界面，应提供全中文显示的LCD显示器，能够显示输入输出电池电压、电流和相关运行状态以及故障告警信息等。集控室配备6KVA容量UPS应具备通信接口具备RS232、USB、RS485或SNMP接口协议，且应具有良好的电气隔离(信号端子对地承受直流电压500V、1分钟不击穿或闪烁)；协议格式必须符合电网交1999(625)号文《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通讯协议》

[3]。

2.6动力、控制电缆

选用电缆的截面、绝缘、导电率、寿命等都应满足国家有关规定的要求。电力电缆选用0.6/1kV阻燃聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，控制及信号电缆选用阻燃铜带屏蔽电缆（如ZRKVVP），阻燃屏电缆必须有出厂检验报告、产品合格证等。所有电缆电线必须合理设计布线方式，科学合理，均用镀锌电缆盒固定，过路等架空敷设时必须用牢靠的喷塑薄钢板桥架安装。所有控制电缆与动力电缆，要求设计为分离独立敷设形式。电缆沿电缆桥架敷设，电缆桥架使用梯级式桥架，电缆末端施工应采用镀锌钢管、金属软管进行保护，严禁裸露线缆。

2.7供配电控制系统

供配电系统是机房工程的核心，全面考虑用户对机房供配电的需求后进行合理设计，确保机房供配电系统的安全、可靠和先进性。一个高品质的机房供配电系统体现在：高冗余、高容错，有防雷、防火、抗电网浪涌、静电泄漏等功能，良好的接地系统、防雷系统等。科学合理的供配电系统是保证机房设备安全可靠运行的关键。

2.8接地系统

1)计算机专用直流工作接地：用来保护计算机、服务器、网络设备等，定义计算机系统工作电压，输出信号的参考地值。2)配电系统交流工作接地是指电源系统的工作地，根据《民用建筑电气设计规范》中各种接地形式来将整个系统中的中性线（N）接地。3)设备安全保护接地是指将高低压电气设备之非带电金属部份接地。此非带电金属部份包括：金属导线管、金属线槽、电缆之金属装甲、出线匣、电动机框架、变压器外壳（干式变压器除外）、断路器之装甲保护箱、电动机操作器等金属外箱及各种电气设备之金属外箱。4)防雷保护接地。建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系，将建筑物的基础钢筋（包括桩基、承台、底板、地梁等），梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉第笼式接地，将建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地）与建筑物法拉第笼良好连接，从而避免各接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生。国家标准《建筑物防雷设计规范》明确规定，各防雷区交接处，必须进行等电位联结；尤其建筑物内的计算机房等弱电机房，遭受直击雷的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保护[4]。

3结语：选煤厂采用集中控制系统后，通过现场观察以及实际应用效果来看，集中控制系统能够有效地对选煤厂内所有选煤设备进行集中控制管理以及实时监控，实现了选煤厂选煤工艺无人值守以及远程控制的目的，大大提高了选煤效率，取得了显著应用成效。

参考文献：

[1]张喜红,王云敏,齐剑秋.PLC在七台河精煤公司选煤厂集控改造中的应用[J].煤炭技术,2003,22(7):1.

[2]陈颖.PLC在选煤厂集控系统改造中的应用[J].山东工业技术,2019(14):136.

[3]卢文海,刘正国.PLC在选煤厂集控系统中的应用[J].煤矿安全,2002,33(5):3.

[4]张传伟,张鹏,徐超.二维码技术在选煤厂PLC集控系统中的应用[J].工矿自动化,2015,41(7):3.