淺析集中控制系統(tǒng)

淺析選煤廠集中控制系統(tǒng)郜海根cnaghg@163.com目錄1.系統(tǒng)介紹。2.集中（控制）系統(tǒng)。3.調(diào)度通訊系統(tǒng)。4.工業(yè)電視系統(tǒng)。5.信息管理系統(tǒng)。6.集控系統(tǒng)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題。1.系統(tǒng)介紹

1.1.按系統(tǒng)分類1.2.按層次分類1.3.集控系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)操作集中、可靠。設(shè)備控制、生產(chǎn)信息集中在一個(gè)屏幕上。設(shè)備開停采用PLC控制，信息反饋由軟件自動(dòng)生成。控制直觀、靈活、智能。所有設(shè)備可在一個(gè)屏幕（組態(tài)）畫面中直觀顯示，全廠生產(chǎn)中過程情況由一系列（餅、柱、線）圖表顯示。流程閉鎖、解鎖方便。工藝密度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。安全。控制原理上停車優(yōu)先、就地優(yōu)先、故障停車。生產(chǎn)紀(jì)錄可查，可追溯性強(qiáng)。社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益顯著。*減人提效。上下監(jiān)督。*--當(dāng)被控制產(chǎn)品與其相適應(yīng)時(shí)1.4.集控系統(tǒng)的定義集控系統(tǒng)。采用必要軟、硬件將現(xiàn)場生產(chǎn)中的設(shè)備和其相關(guān)聯(lián)的方面，通過監(jiān)、測(cè)、控、聲、光等方法，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、自動(dòng)過程控制或按工藝需要進(jìn)行運(yùn)行的系統(tǒng)。1.6.集控系統(tǒng)的發(fā)展1.6.1.集控系統(tǒng)的發(fā)展

單純的開關(guān)量控制---模擬量控制---組態(tài)軟件的應(yīng)用---工業(yè)電視、通訊、信息管理系統(tǒng)系統(tǒng)獨(dú)立應(yīng)用、各系統(tǒng)的融合。1.6.2.公司選煤廠集控系統(tǒng)的發(fā)展

1994*新莊礦原煤準(zhǔn)備車間集控系統(tǒng)，15**臺(tái)設(shè)備的集中控制。---目前每個(gè)選煤廠均有集控系統(tǒng)。*為94年左右**大約數(shù)。2.集中（控制）系統(tǒng)的組成梯形圖和現(xiàn)場控制部分現(xiàn)場測(cè)、監(jiān)反饋元件PLC組態(tài)軟件2.1.1.集中（控制）系統(tǒng)定義利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和可編程控制器，對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行智能控制和管理的系統(tǒng)。將原來分散控制和管理的設(shè)備有此套系統(tǒng)來集中控制和管理。2.1.2集中（控制）系統(tǒng)框圖2.2.1.PLC----集中控制中的核心硬件PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC.從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、通訊模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

PLC優(yōu)點(diǎn)：可靠性、易操作性、靈活性、功能模塊的齊全、多樣化

2.2.2.PLC中的CPUCPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。

CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等。2.2.3.PLC中的I/O模塊PLC與電氣回路的接口。I/O分為：DI，DO，AI，AO和特殊模塊等模塊。常用的I/O分類如下：

按電壓水平分，220VAC、110VAC、24VDC

按隔離方式分，繼電器隔離、晶體管隔離按信號(hào)類型分，（4-20mA,0-20mA）、（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。2.2.4.PLC中的其他模塊電源模塊通訊模塊機(jī)架和背板2.2.5.選煤廠的PLC主要品牌有美國、德國、日本等不下十幾家公司的產(chǎn)品。在選煤廠控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多的有：莫迪康（MODICON）公司的984系列PLC，MODICON公司的Quantum系列PLC；GE公司90系列PLC；德國西門子公司（SIEMENS）的S5、S7系列系列PLC，2.2.6.PLC的工作原理PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。2.2.7.當(dāng)代PLC的發(fā)展PLC和DCS的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)越來越接近.基本構(gòu)架是操作站通過以太網(wǎng)接主站，主站通過現(xiàn)場總線接從站。冗余技術(shù)也不斷發(fā)展，雙冗余、三冗余、七冗余。運(yùn)行方式上靈活分為冷備、熱備和同步熱備。應(yīng)用尖端的電子技術(shù)，個(gè)人計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，PC機(jī)變得穩(wěn)定而可靠。軟PLC，又稱為軟邏輯。在PC機(jī)上安裝如Linux、WinCE等操作系統(tǒng)，而在操作系統(tǒng)中運(yùn)行邏輯執(zhí)行程序，作為PLC系統(tǒng)的主站。2.3.PLC常用程序設(shè)計(jì)語言簡介

梯形圖（LadderDiagram）程序設(shè)計(jì)語言布爾助記符（BooleanMnemonic）程序設(shè)計(jì)語言功能表圖（SepuentialFunctionChart）程序設(shè)計(jì)語言功能模塊圖（FunctionBlock）程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)化語句（StructuredText）描述程序設(shè)計(jì)語言2.3.1.梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)（１）與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；（２）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)；（３）梯形圖中的能流（PowerFLow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器；（４）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。2.3.2.單臺(tái)設(shè)備起停梯形圖2.3.3.單臺(tái)設(shè)備正反轉(zhuǎn)起停梯形圖2.4.現(xiàn)場監(jiān)、測(cè)反饋元件作用：將現(xiàn)場設(shè)備“狀態(tài)”通過相應(yīng)元器件采集后反饋到PLC中。特點(diǎn)：1、現(xiàn)場采集的全面，各種信息反饋的相應(yīng)全面。2、元器件的可靠和適應(yīng)程度，決定了向上“匯報(bào)”可靠程度。開關(guān)量反饋（0和1）。開、關(guān)、位置、跑偏、故障等。模擬量反饋。開啟度、溫度、料位、密度、流量等等。2.4.1.現(xiàn)場采集元件舉例2.4.2.皮帶機(jī)上的各種采集元件種類：跑偏、失速、堵塞、縱向撕裂、斷帶、煙霧、溫度、打滑保護(hù)≠維護(hù)速度傳感器皮帶縱向撕裂保護(hù)傳感器2.4.3.皮帶機(jī)上的各種采集元件（續(xù)）（紅外線）皮帶斷帶保護(hù)器跑偏開關(guān)拉繩開關(guān)（紅外線）溫度傳感器2.5.集中控制的人機(jī)對(duì)話平臺(tái)—組態(tài)軟件2.5.1.組態(tài)軟件的主要作用設(shè)備監(jiān)視和控制。通過顯示器顯示現(xiàn)場設(shè)備集中、就地、開、停、倉位、流量等信息狀態(tài)，對(duì)可控設(shè)備實(shí)施開關(guān)和調(diào)節(jié)。設(shè)備的閉鎖、解鎖等控制。根據(jù)工藝特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)流程啟停，連鎖參與運(yùn)行。環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制。重介密度控制、加壓過濾機(jī)、快開壓濾機(jī)、濃縮機(jī)等均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)度信息的集中管理。顯示、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析、打印生產(chǎn)信息如：設(shè)備狀態(tài)；倉、池、桶液位；處理量；以圖形和報(bào)表顯示、打?。?.5.2.組態(tài)軟件種類Intellution公司的iFIXGE公司的CimplicityWonderware公司的InTouchSiemens公司的WinCC

我國的--組態(tài)王3.調(diào)度通訊系統(tǒng)以指揮、組織、管理安全生產(chǎn)為職能，利用相關(guān)的語音通話設(shè)備，實(shí)現(xiàn)崗位相互之間信息溝通和傳遞的系統(tǒng)。指揮、組織職能。語音預(yù)告、故障報(bào)警、電話指揮等。管理職能。語音錄音，電話會(huì)議等。主要產(chǎn)品。擴(kuò)播、電話、對(duì)講機(jī)、小靈通、普通電話等。3.1.系統(tǒng)具體功能的實(shí)現(xiàn)方法。崗位間信息傳遞。--普通電話或抗噪電話。啟車時(shí)語音預(yù)告。--具有擴(kuò)播功能電話。故障時(shí)語音報(bào)警。--擴(kuò)播電話或廣播網(wǎng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)廣播呼叫。--擴(kuò)音功能電話。移動(dòng)的點(diǎn)點(diǎn)溝通。--小靈通或?qū)χv機(jī)。范圍內(nèi)短信溝通。--小靈通。3.2.語音、擴(kuò)播、小靈通系統(tǒng)框圖4.工業(yè)電視系統(tǒng)工業(yè)電視的作用。工業(yè)電視的組成。工業(yè)電視的發(fā)展。與控制系統(tǒng)結(jié)合。4.1.工業(yè)電視的作用及時(shí)發(fā)現(xiàn)各監(jiān)控點(diǎn)的安全生產(chǎn)和工藝實(shí)施情況，為安全生產(chǎn)和集約生產(chǎn)提供硬件保障。為經(jīng)營、管理提供監(jiān)督依據(jù)。延伸管理人員的監(jiān)督能力，如：夜視功能、門禁功能、遠(yuǎn)程監(jiān)督管理等。4.2.1.工業(yè)電視的組成現(xiàn)場信號(hào)采集---攝像機(jī)圖像控制與管理---鏡頭、紅外照明、照明、云臺(tái)、門禁等圖像實(shí)時(shí)反饋---變、解碼器，CRT，DLP，LED，DPD等軟件處理---查詢、瀏覽、控制軟件4.2.2.工業(yè)電視的組成4.3.工業(yè)電視的發(fā)展早期----20世紀(jì)50-70年代工業(yè)電視實(shí)現(xiàn)方式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，平行阻抗電纜或同軸電纜。中期---70-80年代末，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)械切換和云臺(tái)控制。近期—90-2千年，點(diǎn)點(diǎn)間電子切換，分點(diǎn)錄像，畫面分割，遠(yuǎn)程控制等目前---存數(shù)字技術(shù)和半數(shù)字技術(shù)。存數(shù)字價(jià)格高，脫離了模擬技術(shù)。模擬--數(shù)字，傳輸方便，價(jià)格相對(duì)低。5.信息管理系統(tǒng)定義—是企業(yè)依靠智能化軟件，實(shí)現(xiàn)企業(yè)正常生產(chǎn)、管理的軟件集合。是現(xiàn)代管理理念和方法以及標(biāo)準(zhǔn)化管理手段的體現(xiàn)，是提高企業(yè)管理水平的必然之路。要求—按照選煤工藝和專業(yè)的自身特點(diǎn)，以系統(tǒng)論的觀點(diǎn)整體規(guī)劃，把不同類型的信息集成起來。目的--最終達(dá)到充分利用信息，實(shí)現(xiàn)科學(xué)生產(chǎn)、評(píng)估生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。5.1.信息管理系統(tǒng)的功能如實(shí)統(tǒng)計(jì)、分析工藝、設(shè)備運(yùn)行情況。為決策者或管理者提供科學(xué)數(shù)據(jù)。處理繁瑣的生產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)信息。為安全生產(chǎn)提供可追溯或可預(yù)警的數(shù)據(jù)、聲音或圖像信息。減員提效，提高企業(yè)管理水平，為效益挖潛提供了可能和基礎(chǔ)。5.2.信息系統(tǒng)的組成生產(chǎn)運(yùn)行—主要對(duì)生產(chǎn)過程、階段進(jìn)行生產(chǎn)管理，包括生產(chǎn)調(diào)度管理、設(shè)備運(yùn)行管理、生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)查詢、設(shè)備管理等內(nèi)容。技術(shù)評(píng)估—實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝指標(biāo)考核，分析生產(chǎn)、評(píng)估等作用。由產(chǎn)率分析、能耗評(píng)定、計(jì)劃執(zhí)行聯(lián)動(dòng)、理論實(shí)際評(píng)估等組成。質(zhì)量管理—實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程半成品、成品、批次、班組等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理。5.3.信息系統(tǒng)的成敗因素信息系統(tǒng)的使用結(jié)果關(guān)鍵在于領(lǐng)導(dǎo)的決心，程序編碼的設(shè)計(jì)只是系統(tǒng)建設(shè)的初級(jí)階段，大量的精力主要投入在細(xì)致的調(diào)試修改過程中。系統(tǒng)的調(diào)試過程是艱巨、繁瑣的，需要研究人員和使用人員密切配合。所以系統(tǒng)成敗是領(lǐng)導(dǎo)決心和嚴(yán)格要求的結(jié)果。6.集控系統(tǒng)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題總線的問題。元件通訊協(xié)議不一致帶來的信息采集困難，有些甚至沒有通訊功能。協(xié)議本身的缺點(diǎn)。簡單介紹rs232、rs485、mb+、tcp/ip。獨(dú)立自動(dòng)控制設(shè)備的集控信息采集問題加壓過濾機(jī)和快開壓濾機(jī)與集控的聯(lián)系。加壓過濾機(jī)采用opc封包方式解決?？扉_采用取開關(guān)量方式解決。集控系統(tǒng)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題（續(xù)）就地、集控優(yōu)先的選擇問題。就地優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場控制優(yōu)先，及時(shí)處理現(xiàn)場問題。缺點(diǎn)，不利于調(diào)度人員集中管理，如停送電，現(xiàn)場試車等。PLC控制點(diǎn)隔離問題。優(yōu)點(diǎn)。保證PLC的安全。缺點(diǎn)，由于多一個(gè)連接點(diǎn)，故障的可能多了。集控系統(tǒng)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題（續(xù)）抗干擾的問題。由于選煤工藝向重介工藝發(fā)展，變頻使用數(shù)量越來越多，控制線路應(yīng)選擇帶屏蔽和獨(dú)立屏蔽的接地系統(tǒng)。模擬量和特殊模塊的問題。考慮和設(shè)計(jì)時(shí)模擬量和特殊模塊應(yīng)留有充分的余地。信息系統(tǒng)使用和管理問題。（略