浅谈西门子PLC在神华宁煤集团太西选煤厂二分区中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈西门子PLC在神华宁煤集团太西选煤厂二分区中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：文章主要介绍了神华宁煤集团太西选煤厂二分区生产集中控制系统的组成结构和系统功能，介绍了PLC在该选煤厂集控系统中的应用、主要控制模块的基本功能及通信网络等部分的设计方法。生产实践表明，该系统不仅在节能降耗方面取得显著效果，而且在安全生产方面也起了很好的作用。
关键词：PLC；选煤厂；集中控制系统
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）34-0048-02
重介选煤由于它的分选效率高、对煤质适应性强、可实现低密度分选、易于自动控制、操作方便、处理量大等优势越来越受到人们的青睐，市场份额逐年提高。我国重介选煤技术在简化工艺系统、设备大型化、提高重介质旋流器入料上限、降低有效分选下限以及生产自动控制等技术方面取得了创新。为了保证重介质选煤能够生产出优质的合格产品和提高生产效率，在洗煤过程中必须控制一些主要的工艺参数，使其在最佳范围内。因此，不断提高重介质选煤的自动化程度、准确检测信号及改进生产工艺参数尤为重要。本文介绍一种基于PLC在选煤厂中分散检测集中操作的集控系统，该系统已取得较好的应用效果。
1 集控系统组成
图1 网络结构图
太西选煤厂集控系统采用西门子S7-400和S7-300两种系列plc共同组网，SIEMENS S7-400作为主站，控制全厂设备，SIEMENS S7-300作为从站，控制密度部分。上位机采用友好的可视化人机界面，全厂采用ETHERNET和PROFIBUS-DP相结合的双层网络结构。该厂由原煤破碎、外运煤、主洗、重介密度控制、浮选、压滤、装车等系统组成，用一块416-4 CPU模板来完成整个选煤厂的集中控制、状态监测等所有任务，重介密度控制系统单独设一块315-2 CPU控制，并通过PROFIBUS-DP网络与主CPU416进行通讯。在各配电室分别增设ET200M分站，通过PROFIBUS-DP主CPU416进行连接，形成总线拓扑网络结构。主CPU通过ETHERNET网与上位机进行连接。网络结构图如图1所示。
1.1 PLC系统检测控制的主要内容
（1）6个原煤仓和3个产品仓的仓位，各个物料桶的液位信号；（2）设备的带电信号、运行信号：各个分站可以实时采集生产过程中的有关参数，通过相应的程序对采集到的数据进行显示和处理，向相应的执行机构发出相关指令或发出提示信号；（3）各设备故障信号、报警指示等，同时发出报警信号或在上位机做出相应的文字说明记录故障类型及发生时间；（4）皮带的各种保护信号，并根据不同的报警信号发出相应的执行指令；（5）检测密度、旋流器压力和磁性物含量。
1.2 PLC应用软件常用的编程语言
常用的编程语言有三种：梯形图（LAD）、语句表（ST）和功能块图编语言（FBD）。通过STEP7 V5.4编程软件对系统进行硬件配置、程序编写、程序调试和信号检测。该选煤厂采用的是LAD编程语言，简单易懂，方便查看。程序功能包括：（1）逆煤流起车和顺煤流停车；（2）设备之间的闭锁控制；（3）密度自动测量及控制；（4）根据不同工艺要求分级报警，一级报警只显示不停车，二级报警显示并停车；（5）系统能够进行自身故障的在线诊断。
1.3 PLC主要程序块介绍
OB1主程序循环块，用于循环程序处理的组织块，每执行一个周期后，再从头执行，周而复始；OB84为CPU硬件故障处理组织块；OB85为程序循环错误故障处理组织块；OB86为机架故障处理组织块；OB87为通讯错误故障处理组织块；OB100为暖启动组织块；OB101为热启动组织块；OB121为编程错误处理组织块；OB122为访问错误处理组织块；FC为程序功能块，包含了各台设备的启停程序和报警程序。
1.4 上位机
采用IFIX4.5的人机界面，适用高配研华工控机，在Windows XP环境下运行。上位机人机界面采用全中文环境，完整显示主洗画面、压滤画面、原煤画面、浮选画面、装车画面等多个工艺画面，包括全厂设备的运行状态、测量参数、信号采集情况，也提供了实时报警记录和历史报警记录，各模拟量信号以实时柱状图、历史趋势图和数字显示，并拥有在线帮助功能，如故障提示、操作帮助等。在工程师站上进行系统组态修改，采用了人性化的可视界面。
1.5 本厂的通讯网络
采用西门子SIMATIC NET产品，主要是IMI53-1、CP443-5和CP443-1这三种通讯模块。PLC主站与分站之间、PLC与PLC之间，都是通过PROFIBUS-DP总线连接，PLC主站与上位机工作站之间采用以太网通讯方式。远程分站将采集的数据通过PROFIBUS-DP总线传送给PLC主站，PLC主站根据事先编写好的程序作出相应的操作指令，并将相应的信号状态反馈给上位机。调度员通过操作上位机，对PLC主站发出操作指令，主站接到指令后执行相应的程序，并把操作指令传输给分站，然后分站再作出响应。挂在通讯总线上的各分站，均能接受数据总线上的数据，并能向数据总线上发送数据。
2 功能介绍
2.1 操作功能
全部参控设备均通过PLC进行控制，具有集中/就地两种控制方式，这两种控制方式可实现无扰动切换，从一种控制方式切换到另一种控制方式，不影响设备运行状态。集中控制主要用于生产，就地控制主要用于设备检修、试车。设备之间还有联锁/解锁功能，联锁主要用于集中生产，解锁主要检修调试。为了保证人身及设备安全，设有起车和停车预告信号、禁起和设备故障报警信号及紧急停车信号。集中控制是按照逆煤流起车和顺煤流停车的原则设计的。起车过程和停车过程原则上设备间按逆煤流闭锁，凡因存料可能造成设备跑料、跑水使车间环境恶化的设备，具有跳转功能。当设备故障时，调度室具有报警信号，调度人员可了解故障设备及故障类型。
2.2 重介自动控制功能
密度控制系统单设一个CPU控制，采用PLC控制系统，通过PROFIBUS总线实现该分站与其他分站之间的联锁和信息的传递，并将其数据送至调度室的上位机以实现远程监控。在密控室放置工控机和显示器，用于实现旋流器压力的自动调节（需要介质泵转速可调节）和密度的自动调节。重介旋流器入料管路上设置压力传感器，以此调节重介旋流器入料泵的转速，使重介旋流器的入料压力保持在工艺要求值，压力及转速能够在集控画面上实时显示；另外在配电室加入监测信号，在调度室主控机上显示。密度自动控制系统通过安装在合介泵出口旁路管路上的差压密度计来检测密度值，当实际密度与给定值有偏差时，程序会自动调节合介泵入口处的清水调节阀的开度，使实际密度稳定在给定范围内。
2.3 保护功能
为使操作人员能及时处理生产中的事故，配电柜中综保的常开点接入PLC控制回路，并在上位机作出相应的显示。当综保故障动作时，相应的设备就停止运行，操作员能迅速判断故障所在并能及时处理。皮带和刮板机均有保护功能，每条皮带机的机头机尾各设二级跑偏开关一组，长皮带机机头、机尾、机中各设一组。重跑偏参与系统闭锁，轻跑偏显示报警，以提醒工作人员进行调整；在每条皮带机上设置速度检测装置，轻速度显示报警，重速度参与闭锁，起闭锁保护作用；在每条皮带机旁设有紧急拉绳开关，紧急情况下可以拉停皮带。拉绳开关信号接入PLC，起显示及闭锁作用；在每一条皮带机机头溜槽设置堆煤检测装置，信号输入集控系统，参与系统联锁。
3 结语
由西门子S7-400系列PLC组成的选煤厂集控系统，质量可靠，自动化程度高，生产稳定。从多年的实际运行情况来看，整个集控系统运行稳定、性能可靠、稳定性强、维修方便、操作简单，为工厂节约了很大一部分电费，同时也提高了生产效率。随着科技的发展，若想再提高自动化水平，可采用CPU双总线冗余的方案。
参考文献
[1] 崔坚.西门子S7可编程序控制器—SETEP7编程指
南[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 贾洪祥.自动监控系统在重介选煤过程的应用[J].现
代机械，2005，（4）.
[3] 雷晓树.PLC在选煤厂集中控制系统的应用[J].中小
企业管理与科技（上旬刊），2011，（9）.
[4] 聂朋伟.可编程控制器在选煤自动化中的应用[J].矿
业工程，2005，（5）.