中控DCS在兰炭项目备煤车间的设计与应用——本文主要介绍了基于DCS的备煤车间自动化控制系统，控制硬件选用浙大中控DCS ECS-100系统。软件采用浙大中控AdvanTrol-Pro软件及其实时监控软件对生产过程进行动态监视和管理，设计实现设备的顺序控制及逻辑控制。解决车间正常生产及故障情况下的联锁启停问题。该系统已在内蒙古煤电集团新联煤焦有限公司投入使用，取得了良好的控制效果。

兰炭项目备煤系统是炼焦生产的前一道工序，本系统控制设备由4条皮带（分别记作M1、M2、M3、M4）、1台振动筛、4台往复给煤机及1辆卸料车组成。原料煤由装载机从原煤场取运至受煤坑，经往复给煤机落到M1皮带上，经M1皮带运至振动筛进行筛分，块煤经M2皮带、M3皮带运至煤塔顶部，由卸料车卸至煤仓，准备炼焦。粉煤由M4运至粉煤区，另作它用。设计要求实现生产过程的顺序及逻辑控制，主要对系统联锁启动、停止及故障处理进行控制及管理。

系统结构

兰炭项目工程由备煤车间、炭化车间、筛焦车间、煤气净化车间、污水处理车间及空压站组成，车间之间比较分散，控制点、控制回路多，属于工厂级设计，故系统采用DCS进行控制。备煤系统分为两层，上层为上位机，由用户设计工艺流程界面，并将监视控制信息放入其中，使得监视更直观，操作更方便。下层为下位机，采集现场数据，利用DCS的中央处理器及输入输出模块对生产过程进行控制。出于经济角度考虑，备煤车间与筛焦车间可以共用同一中央处理器，筛焦车间DCS控制站作为本地站，备煤车间DCS控制站作为远程站，通过光纤将两个控制站连接起来。为保证系统更加安全可靠，设计采用冗余配置，即中央处理器、数据转发卡、控制网均采用两套硬件互为备用。备煤车间控制站包括2块FW433M冗余远程卡，2块冗余数据转发卡，2块8路FW351模拟信号输入卡，9块16路FW366数字输入卡，2块8路FW372模拟信号输出卡，4块16路FW367数字输出卡，操作站完成设备监视、报警、参数设定及报表打印功能。系统网络结构如图1所示。

系统软件设计

设计要求

为保证备煤车间正常可靠运行，系统应满足以下控制要求：

显示各设备的运行情况，对煤塔料仓料位做实时记录。

设备具有两地三操作控制方式，即现场机旁操作，远程单体手动操作，联锁控制操作。

设备启动时按照逆料流方向，依次延时启动；停止时，按顺料流方向依次延时停止，保证无堆料和堵料情况发生。详见图2设备控制流程。

某台设备发生故障时，故障设备及其逆料流方向设备立即停止，顺料流方向设备依次延时停止。

设置堵料预警及堵料处理功能，将因堵料产生的系统联锁停车概率降至最低。

系统设计思想

根据控制要求和方便操作原则，上位机选用浙大中控AdvanTrol-Pro软件进行组态。该软件提供设备运行状态显示，故障报警，用户自定义报表功能。在操作画面上，设计以主流程画面为主，小操作界面为辅的设计风格，使得监视一目了然。

系统的开发

本系统采用浙大中控AdvanTrol-Pro软件进行组态，上位机界面设计及编程。组态部分由控制站（I/O组态、自定义变量、自定义控制方案）操作站（工程师站、各车间操作站）及操作小组组成。上位机界面绘制主要是备煤车间工艺流程图，各设备的信息点以文字及动画形式表现出来。编程采用顺序化编程的思想，先对系统各设备状态进行判断，当满足联锁启动条件后，各设备按照逆料流方向按照间隔依次启动，当系统投入运转出现故障后，判断出现故障位置，按照出现故障设备及逆料流方向设备立即停止工作，顺料流方向设备延时停止的控制原则进行编程。系统联锁控制程序框图如图3程序框图所示。

编程方案

本系统采用两地三操作方式。首先，通过集中信号指示来确认控制权已交给DCS。其次选择单体手动操作或联锁操作，单体手动用于调试设备，联锁控制用于正常生产。（1）单体手动，选择要启动的设备，弹出操作子画面，按联系电铃与现场人员联系，现场人员确认设备可以安全启动情况下，按下现场操作箱备妥按钮，操作室人员即可启动、停止该设备。（2）联锁控制，所有参与联锁运行的设备均需回复备妥确认信息，操作人员等待所有设备准备就绪后，操作室人员即可按动联锁启动按钮，设备按照逆料流方向依次间隔一定时间启动起来，完成联锁过程，进入生产环节，系统检测煤塔料仓料满后，设备按顺料流方向依次间隔一定时间自动停止，也可根据实际情况，按动联锁停止按钮，进行停止。

故障处理

本系统的故障主要是指皮带机、振动筛和往复给煤机的故障，其中皮带机的故障包括皮带机的重载、30°跑偏、事故急停、过负荷和双向拉绳开关拉起，振动筛和往复给煤机的故障包括过负荷和事故急停。如果系统中一台或多台设备出现故障，那么出现故障的设备及逆料流方向的其他设备立即停止运行，顺料流方向设备依次间隔一定时间停止。例如：振动筛出现过负荷故障，振动筛、M1皮带机和各往复给煤机立即停止工作，而M4皮带机延时60s停止，M2皮带机在M4停止后50s再停止，M3皮带机在M2皮带机停止后40s再停止。操作人员等待所有设备都停止下来后，按下系统复位按钮，为下次系统启动做好初始化。设计中按照此思想，主要考虑到出现故障后，既要防止系统堵料现象的产生，又要将可以传送的物料送入料仓，减少人工处理现场原料煤堆放的工作量。

结论

该系统已在内蒙古煤电集团新联煤焦有限公司成功投入使用，连续运行至今，工作稳定，可靠性高，生产效率大幅提高，从业人员作业环境改善，公司运营成本大幅降低。具体表现在以下几个方面：（1）由于系统采用冗余配置，出现故障后，切换到热备份系统中去，确保备煤车间正常生产运行。（2）在中控DCS投入之后，设备出现故障，故障设备及逆料流方向设备立即停止，顺料流方向设备直至把煤料送至料仓后停止，避免了堆料事故的发生。（3）在中控DCS投入之后，操作员通过计算机屏幕对现场操作设备状态一目了然，在“三班工作制”中，每班只需1名DCS操作员和1名现场巡检员，系统运行13个月即可收回投资， 年降低成本50余万元。