选煤厂数字化管理系统

1东滩选煤厂数字化管理系统宫庆刚孟庆香雷泽毅（兖矿集团东滩选煤厂，山东邹城273512）（2008.7.23-26山西朔州）摘要：科学的管理模式是企业赖以生存和发展的根本。国际互联网技术以及计算机技术的飞速发展，使数字化管理成为一种理想、一种潮流，是大势所趋、人心所向。东滩选煤厂的建设顺应数字化大潮的发展，通过实现设备管理数字化、安全生产数字化、生产管理数字化、决策支持数字化、分析应用数字化完成了选煤厂的数字化建设。关键词：数字化管理安全效率1前言数字化管理是指利用计算机、通信、网络、人工智能等技术，量化管理对象与管理行为，实现计划、组织、协调、服务、创新等职能的管理活动和管理方法的总称。其本质就是将现代化管理思想、管理方法、管理技术、管理手段充分加以数字化，从而全面提高管理的效益和效率。当前选煤厂的管理模式存在许多弊端的问题，造成选煤厂人员庞大，不仅存在成本和效率的问题，更重要的是存在安全管理难度大的问题。例如集中控制系统不完善，需要安排大量的运转司机；不能及时的掌控设备运行状态、无法准确掌握设备的维护保养时机、备品备件库存状况不明了，浪费了大量的人力和物力；变电所不能实现无人值守，需要安排值班员等等。这些问题在存在在很大程度上制约了选煤厂的发展。要想解决这些问题就必须改变现有的管理模式，进行数字化建设是必由之路。东滩选煤厂通过采用数字化技术，基本解决了现实中的管理缺陷。22东滩选煤厂数字化系统设计方案东滩选煤厂数字化系统由控制层和管理层组成。控制层完成现场生产设备的控制和监测，管理层利用控制层上传的数据及各子系统的数据完成管理职能。数字化系统组合机构图见图2-1。2.1安全生产管理系统东滩选煤厂安全生产管理主要负责收集、整理、分析、保存全厂数字化信息。完成围绕设备管理和设备安全为核心的软件平台开发任务，包括仓库管理、设备台帐管理、设备维修管理、设备故障管理（专家决策系统）、设备巡检管理、设备资料管理、图书管理、图纸管理、设备润滑管理、高级应用管理（设备工艺图和运转时间、换油累计时间、模拟量、分析系统）、安全管理、人事管理、系统日志管理、系统维护管理、系统权限管理、OPC集控接口、实时数据管理等模块。系统围绕信息化、数字化的主线，以B/S结构为框架，把全厂数字化信息按照安全管理不同权限展现给每个使用者、分析者、决策者。它在安全生产的基础上，可以与其他模块高度集成，是全厂信息实现高度共享、权限明确、职责清晰、流程通畅，从而提高了生产效率、减图2-1系统组合图安全生产管理系统基于WEB的实时监控智能设备巡检系统设备管理系统PLC/DCS集控系统变电站（所）SCADA其他自动化系统其他MIS系统OPC接口提供实时数据的转接矢量绘图平台、实时服务平台、流程审批平台3低了各种损耗。安全管理系统可以方便的完成库存物资的管理、图纸（CAD）管理、资料（文档）管理、人事（培训）管理、设备管理。只要有接入网络的计算机和授权权限可以在任意地点完成权限内的工作。以B/S为构架，以矢量SVG的组态绘图系统为支撑，以工作流为导向，以实时服务为数据源头，使各个科室根据自己的实际需求组建自己的WEB表现形式、报表格式、审批流程、历史数据、曲线图表等。业务流程图见图2-2。2.2PLC/DCS集控系统东滩选煤厂集中控制系统完成仓前原煤地面提升系统和重介选矸系统、洗煤系统、装运系统的控制和状态监测以及压滤系统的状态监测，压滤系统的控制由快速自动压滤机的PLC完成。控制系统选用西门子S7-400系统、上位组态软件选用WINCC来实现。控制界面人图2-2业务数据流图4图2-3实时状态数据机关系友好，采用设备外观的3D图形组建控制和实时状态界面，与现场设备的布置视角相符，便于操作人员一目了然的完成监控、快速操作和故障判断。任意点击某一设备，该设备的实时状态、相关的参数和实时数据会显示出来，为操作人员提供数据分析；点击界面上的箭头可以完成远程翻板、插板、阀门、给煤机频率的控制，以控制煤流走向和调节流量的大小。图2-3为实时状态（含保护数据）数据。图2-4为原煤系统控制与状态监视界面，图2-5为洗煤系统控制与状态监视界面，图2-6为装运系统控制与状态监视界面，图2-7为压滤系统状态监视界面。图2-4原煤系统控制与状态监视界面5图2-5洗煤系统控制与状态监视界面图2-6装运控制与系统状态监视界面62.3变电站综合自动化系统（SCADA）变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术、信息处理技术、图像处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，实现变电站的遥控、遥信、遥测和遥视功能。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。东滩选煤厂设置有两个6KV级变电站，其自动化系统监控图见图2-8：图2-7压滤系统监视界面72.4设备管理系统东滩选煤厂设备管理系统是安全生产管理系统的内嵌模块，也可以单独使用。“设备”是企业在生产中所需要的机械、装置、仪器和设施等物质资料的总称，它可以让企业使用一年以上，或者长期使用并基本保持原有的实物形态；单位价值在固定资产财务规定的限额以上；在企业生产过程中，且能独立完成一道生产工序提供某种功能的机器。“设备管理”的是以企业的生产经营目标为依据，运用各种组织、技术和经济措施，对设备从购买、安装、使用、维修、润滑、改造、更新直至报废整个寿命周期进行全程的管理。在设备的维修和润滑方面实行定期维护与润滑和强制维护和润滑制度。设备的定期维护与润滑由控制系统和设备管理系统共同完成：设备管理系统中储存着设备部件的寿命周期和润滑周期，设备一旦运转，集控系统即向设备管理系统传送设备的运行时间，设备管理系统将设备的累计运行时间与设备的各部件的寿命周期与润滑周期图2-8变电站自动化系统监控图8比较，一旦设备的累积时间接近其寿命周期，设备管理系统即自动提示设备需要维护和润滑。设备的强制维护与润滑由智能巡检系统和设备管理系统共同完成。2.5智能巡检系统为保证设备的稳定运行，保证对设备健康状况的有效分析和预测，生产人员经常需要采集大量的运行数据，做大量的运行日常巡检工作来完成对设备的强制维护和保养。但是在实际的工作中，落后的巡视手段制约着巡检工作的开展。例如，巡视人员需要填写大量的巡视记录、需要牢记大量的巡视条目；设备巡视的结果不能及时的反映到缺陷处理、MIS等系统中，无法及时发现可能存在的问题；巡视人员不能按要求到位等。东滩选煤厂设备巡检系统引入射频定位等技术，通过计算机编制巡视计划，将巡视的路线、设备、内容等发送到掌上电脑巡检器，通过掌上电脑记录巡视的时间、地点、设备运行状况信息等，并上传到数据库，实现对设备运行状况、人员到位情况、缺陷处理情况等的监测。设备巡检作为设备运行状态的前馈信息捕获，能够及时预防设备故障的发生，是保障安全生产提高设备完好率的可靠手段。巡检系统捕获到设备缺陷后，即可在设备管理系统中进行强制消缺。2.6基于WEB的实时监控东滩选煤厂基于WEB的实时监视系统是独立运行在各个模块之上的人机交互界面，可根据不同的权限，通过后台的实时服务程序向全厂发布实时监控画面和实时数据，监控图形可以用矢量绘图系统SUNSVG任意绘制。它提供多种接口，OPCSERVER接口是工业级标准接口，可以根据需求定制接口。采用SVG网络矢量图形技术，对生产工艺的相关数据以图形的方式进行实时显示。包括设备的运行状态、设备运行时间、设备维修及润滑提醒。使原来只在C／S架构的图形9监控系统以B／S结构实现，用户只要有IE浏览器即可进行系统监视，充分体现了B／S架构的优势。洗煤系统的实时监控见图2-9。2.7OPC接口管理安全生产管理系统的OPC接口系统是独立的模块，可以与西门子、ABB、GE、组态王、罗克韦尔、霍尼韦尔、A-B等产品连接，把数据任意组合发布到各个管理系统。主要优点和功能有：●符合OPC工业标准的开放互连接口，把集控数据、保护数据、现场采集数据传送给安全生产管理系统，为数字化管理、决策提供了基本数据●采用标准的Windows体系接口，硬件制造商为其设备提供的接口程序的数量减少到一个，软件制造商也仅需要开发一套通讯接口程图2-9洗煤系统Web实时监控图10序。即有利于软硬件开发商，更有利于最终用户。●OPC规范以OLE/DCOM为技术基础，而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议，因此可以将各个子系统从物理上分开，分布于网络的不同节点上。●OPC按照面向对象的原则，将一个应用程序（OPC服务器）作为一个对象封装起来，只将接口方法暴露在外面，客户以统一的方式去调用这个方法，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。●OPC实现了远程调用，使得应用程序的分布与系统硬件的分布无关，便于系统硬件配置，使得系统的应用范围更广。●采用OPC规范，便于系统的组态，将系统复杂性大大简化，可以大大缩短软件开发周期，提高软件运行的可靠性和稳定性，便于系统的升级与维护。2.8其他管理系统和自动化系统对于其他MIS系统和自动化系统，系统既提供了标准OPC接口互通数据，也可以订制接口。2.9防雷、防静电、防干扰说明选煤厂有许多大型的高压电机和变频设备，对数字化建设的危害是非常大的，根据我们的建设经验，防干扰分别对导线槽、电源、通讯线、继电器、计算机等终端设备都安装了防干扰设备，使各个子系统能可靠的运行、为数字化选煤厂的稳定运行提供了保障。3结语东滩选煤厂数字化系统自2007年5月1日运行后，实现了全生产过程的巡检作业制度、取消了固定岗位司机（装车系统部分岗位除外）；实现了高压配电自动化，取消了高压配电室值班员，实现了无人值守；设备的维护和巡检管理上升到计算机管理水平，设备的安全11运行水平大大提高，入洗万吨故障率降到了0.3分钟以内，实现了高效、本质安全。主要参考资料：《选煤厂用图形符号》GB/T16660-1996《选煤厂技术检查》MT/T808-1999《选煤厂流程图原则和规定》GB/T19094-2003《电工名词术语》GB2900《电工电子产品环境条件》GB4796《电力工程电缆设计规范》GB50217-94《电气测量仪表装置设计技术规程》SDJ9-87《低压电器电控设备》GB4720-84《低压开关和控制设备的外壳防护等级》IEC144《仪表符号和说明》ANSI/ISAS5.1《仪表回路图》ISAS5.4《美国国家电气规范》NEC《数字过程计算机的硬件检验》ANSIMC8.1/ISARP55.1《工业自动化仪表工程施工及验收规范》(GB50093-2002)；