选煤厂集中控制系统方案

选煤厂集中控制系统技术方案无锡军工电力电器有限公司2010年10月1一、前言本方案适用于某某某选煤厂生产系统控制，它叙述了设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术说明。本说明书是无锡军工电力电器有限公司根据整个洗煤厂的控制系统而言的。结合无锡军工电力电器有限公司在选煤厂集中控制、密度控制及监控系统（编程、调试、服务）等方面的经验，本方案书特向买方提供高质量的符合规范书要求的先进PLC设备和其他相关的自动化及监控设备。二、技术方案简要说明某某某选煤厂为**万吨全重介洗煤厂。它的主洗流程为原煤重介质选煤。生产过程主要有原煤动筛系统、重介控制系统、煤泥浓缩/压滤、煤泥浮选系统等主要生产过程。本方案编制原则及依据:根据***选煤厂实际情况，在无锡军工电力电器有限公司关于选煤厂集控调度系统的多项成果基础上，结合以往本公司的成功经验，设计出符合***选煤厂厂情的技术方案。在本次方案设计过程中我们本着节约投资、便于施工、先进、可靠、扩展性强、灵活的设计原则进行方案的编制。（1）先进性采用计算机与可编程控制器相接合的控制技术，对生产过程进行集中监视、集中控制。整个系统完成全厂主要生产环节工艺设备起停车、设备运行状态及主要检测信号。（2）可靠性对工业控制系统来说，系统的可靠性是安全、高效生产的重要保障，在进行方案设计时，必须系统具有高的可靠性。整个集中控制系统在硬件、软件的配置上相互关联，功能上各自独立，又可以相互补充和完善。系统可完成设备运行控制、实时监控生产状态和各种工况参数及设备运行状态等，又可同时利用PLC自身强大的自诊断功能于新型工业软件相结合使本系统可准确诊断生产系统的各种故障及排除情况等。集控系统不仅具有设备起停、闭锁、顺序控制功能，而且有数据处理及同计算机网络连接的功能。（3）可扩展性系统软件和硬件配制及系统结构具有前瞻性。一方面，为提高、完善现有系统留有充裕的扩展容量。另一方面，系统必须具有灵活的结构。整个系统由PLC控制系统、上位工业计算机、工业电视组成一个全方位的计算机集2中控制监控系统。（4）高性价比一是在设计和选型时多做比较分析，从而使得系统结构、设备选型、系统整体性能具有高性价比。（5）灵活性系统具有调整灵活，控制功能完善，数据处理方便，显示操作集中、人机界面友好、安装调试方便、能适应选煤厂生产过程的需要。根据**集团选煤厂集中控制系统工程要求，本次的集中控制系统工程由以下几个部分组成：1)集中控制系统2)密度控制系统3)闭路监控系统我们对本控制系统的设计目标是在选煤厂建立以科学管理为基础、减人提效、以最大效益为目标的现代化选煤厂。根据**集团洗煤厂招(议)标文件的要求,在控制系统的设计过程中，我们采用德国西门子公司的高端产品S7-400系列PLC作为现场控制及数据采集系统的控制主机，对其产品的性能、使用技术已相当成熟,目前在国内很多大中型洗煤厂都有很好的应用。对它的先进性、可靠性已获得大家的认同。而且西门子公司的系列PLC在国内、国际有很高的市场占有率，备品备件丰富。通过以上控制系统的建立为以后选煤厂建立以实践知识为基础的模糊控制选煤厂奠定基础。生产监控系统工程具体内容如下:a)乙方为甲方提供施工图设计,设备购置,安装调试等过程。b)控制室内操作台,工业控制计算机的安装及调试。c)控制机柜的安装,控制回路的二次接线及调试。d)电源柜的安装及调试。e)密度调节系统的各种信号电缆的敷设。f)密度调节系统设备(包括:密度计,液位计,远传压力表等)的安装,接线及调试。3g)生产过程控制及监控系统软件的编制和调试。h)工业闭路监控系统特别说明:为了使整个工程节约资金,同时提高甲方技术及管理水平,为甲方培养集控方面人才,将来更好地为选煤厂服务,所以建议本工程安装部分由甲方人员完成,我们提供现场施工图纸,并免费提供现场安装指导。三、生产系统控制说明3．1监控系统配置说明选煤厂生产控制系统由生产集中控制系统、重介洗选系统、闭路监控系统组成。主要设备有工业计算机、PLC、现场仪表以及执行机构等组成。集控室内放置组合操作台一套，操作台上配置了2台工业计算机和2台液晶显示器。工业电视控制主机（硬盘录象机）也置于控制台上。在集控室放置大屏幕背投以及8台大屏幕电视监视器。（见集控室效果布置图）。**集团选煤厂集控室效果布置图选煤厂生产系统的控制主机采用S7-400的CPU400H作为控制主机。分别与原煤动筛系统、密度控制系统组成局域网，进行数据共享。控制主机通过以太网与集控室监控系统相互交换信4息。在集控室内通过工业计算机完成对选煤厂生产系统的控制。根据控制系统的发展趋势并参照经过实际运行的控制系统的运行方式，在集控室选用两台工业计算机完成选煤厂生产系统（包括重介质密度调节系统）的监控。工业电视监控系统的控制主机采用1台基于PC平台硬盘录象机。硬盘录像机（数字式存储）取代传统的模拟录像将是发展的必然趋势，解决长时间录像以时间日期为检索方式，易于保存、降低成份等诸多方面问题。基于PC平台的VMR硬盘录象机具备标准的视频信号保存和处理能力，录象时间长、可实现实时预览、回放等功能。而且基于TCP/IP的网络互连，扩展能力强，组态化的配置硬件组成，实现对摄象机、外部设备的控制。并且（授权的）计算机信息管理系统的终端能够通过局域网控制摄象机、云台。控制室安装*台彩电1对1显示生产现场的工况而不用切换画面。现场设立*个彩色摄像机,主要岗位安装全方位云台。监控系统可以通过以太网将信息上传至信息管理层,整个软件系统及数据库能与甲方的局域网做到数据共享。实现远程监视,远程监视只能访问现场数据,但不能作报警确认及修改过程设置。3．2PLC系统说明3．2．1西门子系列PLC性能指标5（一）概述根据标书的要求，在采用西门子公司的系列PLC的方案中，我们采用主分站的方式，其中主站采用的西门子公司的S7-400系列PLC，分站采用的是西门子公司的ET200M分布式模块。主站和分站之间通过DP控制网络与远程分站、监控系统相连。通过这种方式组成的网络具有系统稳定，性能价格比高等特点。(二）ET200M控制分站分布式控制代表了工业自动化的未来。在局部水平建立控制，真正实现了用分散的处理器就地实时控制，同时保留主处理器的资源，用于数据管理和监控，分布式控制是一种有效的，节省资金的解决方案，可减少现场总线网络的开销，增加主机的应用机能。1、优化系统设计2、I/O任意选择。ET200M对于分布式I/O控制增加了真正的模块化系统。ET200M网络上的每一个站都可作为独立的控制器，允许逻辑实际功能分开，从而加快处理时间。这样作为系列S7-400和I/O产品之间补充，ET200M为用户提供了价位较低的解决方案，以满足各种需要。3、适合各种应用模块化设计是西门子产品的标记，ET200M也不例外。一个ET200M站有一个DP接口单元，通过使用ET20OM所设计的系统能够精确的满足你的应用，并且当你的应用需要变动时，升级也非常方便。4、专为恶劣环境设计ET200M的设计能够承受最严酷的工业自动化环境。ET200M的每一种现场处理器及I/O模块都有坚固，密封的外壳保护，以适应各种环境。5、改善安装布局ET200M已带有接线端子I/O系统，可直接连接现场接线，处理控制系统的输入输出信号。ET200M使用DIN导轨安装，既可水平安装也可垂直安装。6、特点节省接线优化时间。易于安装和维修。节省备件。降低成本6性能灵活。结构开放，可接各种网络。分布式I/O。灵巧，紧凑型I/O模块，带有通用型接线端子底座。DIN导轨安装。DP接口单元DP接口单元是ET200M站连接现场接总线的接口。目前，虽然在自动控制领域有多种现场现场总线协议，但至今还没有形成一种统一的标准的现场总线。ET200M的解决方案是采用开放式的结构，尽可能多的提供各种现场总线接口，以满足用户和他们现有的工业协议接轨，同时充分发挥新产品的优势。技术指标可靠性MTBF大于183000小时供电电源额定输入24VDC电压范围18VDC—30VDC功率16.8瓦（满负载）浪涌电流15-50AMP峰值，最长3MS电源输出6.5VDC±5%至I/O模块1.4AMP保持时间10ms（额定输入电压）开关量输入模块模块型号6ES73211BL000AA0SM321DI32DC24V的属性：•32点输入，电气隔离为16组•额定输入电压24VDC•适用于开关以及2-/3-/4-线接近开关(BERO)7开关量输出模块模块型号6ES73221BL000AA0SM322;DO32xDC24V/0.5A的属性：•32点输出，电气隔离为8组•输出电流为0.5A•额定负载电压24VDC•适用于电磁阀、DC接触器和信号灯模拟量输入模块模块型号6ES71KF010AB0SM331;AI8x13位的特性：•8点输入•测量值精度12位+符号•可选测量方法：–电压–电流–电阻–热电阻•与背板总线接口电气隔离8模拟量输出模块模块型号6ES73325HD010AB0SM332;AO4x12位的属性：•4输出通道•可将输出通道编程为–电压输出–电流输出•精度12位•可编程诊断•可编程诊断中断•可编程替换值输出•与背板总线接口和负载电压电隔离9（三）S7-400性能指标1.电源模块6ES74070KR000AA0用于对SIMATICS7-400的供电用于将AC或DC网络电压转换为所需的5VDC和24VDC工作电压输出电流为4A，10A和20A2.CPU模块CPU414-4H用于SIMATICS7-400H和S7-400F/FH的CPU可用于容错式S7-400H系统带一个F运行授权，可以在安全型S7-400F/FH系统中作为安全型CPU使用带集成PROFIBUS-DP主站接口带2个插槽，用于同步模板CPU414-4H的配置如下：强有力的处理器：CPU处理每条二进值指令的时间极快，只需要0.1μs1个768KB的主存储器（384KB用于程序，384KB用于数据）：装载存储器用于S7-400HF/FM自动化系统中的应用程序和S7-400H参数化数据，快速主存储器用于与顺序相关的应用程序段。存储器卡：用于扩展集成装入存储器。除了程序之外，装入存储器中显示的信息也包括在S7-400HF/FH参数化数据中，因此，大约需要2倍多的存储空间。这表明：-集成装入存贮器对于一个大程序是不够的，所以需要一个存储器卡。RAM和FEPROM卡都适合使用（FEPROM卡在没有通电的情况下也可以用来存储信息）。灵活的扩展能力，最大可达65K的数字量输入/输出，4K的模拟量输入/输出。多点接口MPI：使用MPI能建立简单的网络，最多为32个站，其数据传输速率为187.5Kbit/s。CPU能建立最多为64个连接到通讯总线（C总线）的站和MPI站。注：如果PROFIBUS-DP接口和MPI接口同时使用，只有下列总线连接器可以和MPI接口相连—有插槽：106ES7972-0BB40-0XA0，无插槽：6ES7972-0BA40-0XA0。模式选择器：设计为钥匙开关。取出模式选择器可限制对用户数据的访问块保护：除了钥匙开关外，口令保护可防止非法访问用户程序。诊断缓冲器：最后，120个故障和中断事件被保存在一个环形缓冲器中供诊断使用。集成式HMI服务：用户只需为HMI设备规定数据的源和目的地；系统会自动的循环传送这些参数。实时时钟：把从CPU来的诊断信息标记上日期和时间PROFIBUS-DP接口：有PROFIBUS-DP主站接口的CPU414-4H能构成高速和简化操作的分布式自动化系统。从用户的观点来看，分布式I/O和集中式I/O的操作是相同的（相同的配置，寻址和编程）。注：如果PROFIBUS-DP和MPI接口同时使用，只有下列总线连接器可以和MPI接口相连—有插槽6ES7972-0BB40-0XA0，无插槽6ES7972-0BA40-0XA0集成式通讯-PG/OP通讯-扩展通讯（简单的和容错的）3．3系统软件说明1.PLC编程软件STEP7-