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摘 要：文章分析了城郊选煤厂生产调度综合自动化系统主要存在的问题。通过实施设备集中控制系统优化、生产现场视频监控和显示技术优化升级、录音电话系统优化升级、网络数字音频广播系统改造四项措施，提升了生产调度工作效率及安全生产系数，有效降低了设备故障率和空运转时间，降低了生产成本，年产生直接经济效益50余万元，实现了技术与安全效益、经济效益和社会效益的完美结合。该厂生产调度综合自动化系统优化研究与实践效果显著，在同行业中具有较高的推广应用价值。
关键词：选煤厂调度；控制系统；自动化；升级改造
中图分类号：TD948.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0094-01
1 研究背景
河南能源化工集团永煤集团城郊选煤厂是一座大型现代化矿井型选煤厂，2003年5月正式投产，原设计生产能力为240万t/a，近年来历经数次扩能改造，目前的生产能力达500万t/a。近年来，城郊选煤厂随着扩能改造带来的生产处理量的增大以及生产工艺环节的不断增加，使得该厂工艺更复杂，生产时间更长，生产压力更大，这给调度组织提出了更高的要求。作为选煤厂的核心部位，生产调度控制中心除了要求提高效率，保证生产组织顺畅外，更重要的是要保证生产运行的安全可靠性，如果生产调度控制系统出现故障，将会影响全系统生产，带来不可预知的安全事故，严重威胁选煤厂安全生产。
2 存在的问题
生产调度综合自动化系统主要存在以下问题：
①集控系统下位机PLC模块经常出现通道故障情况，影响正常的生产运行；②有些生产工艺环节工艺调整和控制不灵活，给生产工艺控制和产品质量控制带来一定的影响；③工艺流程画面显示和视频播放系统采用单一投影仪投影，屏幕为一般的投影屏幕，出现老化，整体效果较差，画面显示模糊，影响视觉效果；④工业电视监控系统显示端采用的是CRT屏幕彩色电视，使用效果较差，现场所用摄像头像为固定式，不可灵活调节角度，监控视野小，像素较低，监控效果差，影响正常的现场监控和调度指挥；⑤调度通讯电话采用的是原始的电话系统，拨打电话是需要手动按按键，影响调度沟通通讯的效率；⑥利用对讲机无线通讯喊话时，只有部分配有对讲机的岗位才能听到，无法达到整个厂区或某个车间区域的广播通讯。
以上种种因素导致城郊选煤厂生产调度控制系统的应用性能下降、技术相对落后、调度指挥效率下降、安全可靠性下降，影响到全厂的安全生产。
3 调度综合自动化系统优化研究与实践
3.1 设备集中控制系统优化
3.1.1 PLC模块通道外围安装压敏电阻
为了保护因峰值电压而击穿PLC内部二极管，选用ZnO压敏电阻，在正常电压条件下，这相当于一个小电容器，而当电路出现过压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效保护了电路中的其他元件不致过压而损坏。
3.1.2 集控系统PLC电源前加隔离稳压电源
城郊选煤厂集中控制系统的双回路电源直接取自配电室，中间没有加稳压整流设备，直接供给下位机PLC。正常生产过程中，厂房内种类繁多的加工机械和动力设备的启停运转，当过压或欠压超过PLC电源工作范围时，会使PLC失常或损坏，直接威胁集控系统的安全。而瞬时过压或者欠压形成的涌流，即使不超过PLC电源的工作范围，也会造成很强的干扰和破坏性。在集控系统PLC电源前加一净化交流稳压电源，有效地抑制了电网噪声和尖峰干扰，确保集控系统安全、稳定运行。
3.1.3 接地系统优化升级
城郊选煤厂原接地系统设计比较简单，配电室PLC柜体的接地和临近的强电配电柜共用一个接地极，信号电缆接地方式不一。改造后的接地系统采用直接接地方式，集中一个配电室布置的PLC系统并联一点接地，各柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。厂主洗车间配电室各PLC柜间距较大，采用串联一点接地方式。另外，统一整理了信号线缆的接地，屏蔽层在信号侧接地；不接地时，则在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层牢固连接并进行绝缘处理，避免了多点接地。实施接地系统优化升级改造之后，集控系统的可靠性及稳定性大大提升。
3.2 生产现场视频监控和显示技术优化升级
3.2.1 监控摄像装置优化升级
城郊选煤厂生产重点岗位采用海康威视DS-2AM1-6XY系列中速智能球机摄像装置来替代原有的监控视野小、像素低，监控效果差固定式摄像头。该智能球机在任何速度下图像无抖动；支持三维智能定位功能，配合DVR和客户端软件可实现点击跟踪和放大；支持数据断电不丢失；支持断电状态记忆功能， 上电后自动回到断电前的云台和镜头状态；支持光纤模块接入；支持防雷、防浪涌、防突波。
3.2.2 调度视频显示装置优化升级
城郊选煤厂生产调度中心视频显示装置采用三星SMT-3222P32寸液晶工业监视器代替原有视频显示装置。该装置采用高精度欧IV标准稳压电源，内部用低压直流电压供电，抑制电气噪声，结构强硬，不易变形，抗冲击，防潮抗震，特别适合于容易受电磁干扰的设备配套使用，经久耐用。
3.2.3 视频信号传输及视频切换控制优化升级
城郊选煤厂中速智能球机和视频分配控制器之间的信号通过光纤传输，两端有光端机收发和转换光信号，在摄像端，中速智能球机接收的视频信号通过同轴电缆传输至光端机，光端机将同轴线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的光信号。在视频分配控制器端，光端机将光纤传输的信号转换能够在同轴线中传输的信号，传输给视频分配控制器，然后再分配显示到监视器上，并可以随意切换画面。
3.3 录音电话系统优化升级
3.3.1 通话系统优化升级
采用了HRD-512C触摸屏调度电话系统替代原始的电话系统，触摸屏系统是调度人员进行调度操作的直观工具，完全实现了调度键盘的功能，同时该系统可显示来话号码和来话单位名称，直观图形表示话机状态，大大提高了调度员沟通通讯的效率。
3.3.2 数字录音实现厂区全覆盖
厂区原生产岗位未安装录音系统，生产过程中时常会有关于生产、机电方面突发问题而影响了正常生产，若对突发问题发生的原因进行追查，部分员工为逃避责任，可能会发生推诿扯皮现象，对厂高效生产带来了不利影响。对此，采用嵌入式全局数字录音系统实现厂区全覆盖，30通道全局录音系统可对调度机的所有内部用户通话，用户出中继通话，入中继至用户的通话转中继间通话进行录音。数字录音实现厂区全覆盖有效促进了全厂安全高效生产。
3.4 网络数字音频广播系统优化改造
城郊选煤厂利用EVA网络音频广播系统在物理结构上与标准IP网络完全融合，真正实现基于TCP/IP网络的数字化音频的广播、直播、点播，并且借助TCP/IP网络的优势，突破了原有传统模拟广播系统的内容局限、空间局限和功能局限等。
①广播主机使用轻触式按键配合液晶屏提示操作实现对所有数字音频放大器的音频广播功能，完全弥补传统广播的局限性。
②领导工作站可完成领导在网络上直播的功能，各级领导，在办公室的电脑或者出差携带的笔记本上，直接讲话，可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择和屏蔽播放区域，操作简便。
③设置了全新的采播服务端，可完成网络电台转播、音频资源转换、音频实时采播三大主要功能。
4 实施效果
城郊选煤厂自实施生产调度综合自动化系统优化升级改造后，提升了调度集中控制系统的自动化、信息化技术水平，顺应了公司自动化和信息化建设方面的政策要求，年产生直接经济效益约50万元。综合自动化系统功能更强大，技术更先进，使用性能良好，实现了技术与安全效益、经济效益和社会效益的完美结合，更好的体现了以人为本的理念，提升了选煤厂整体管控水平，在同行业具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1] 周荣，郝春建，陈常州.城郊选煤厂块煤防破碎系统的研究与实践[J].煤炭加工与综合利用，2009，（5）.
关键词：选煤厂调度；控制系统；自动化；升级改造
中图分类号：TD948.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0094-01
1 研究背景
河南能源化工集团永煤集团城郊选煤厂是一座大型现代化矿井型选煤厂，2003年5月正式投产，原设计生产能力为240万t/a，近年来历经数次扩能改造，目前的生产能力达500万t/a。近年来，城郊选煤厂随着扩能改造带来的生产处理量的增大以及生产工艺环节的不断增加，使得该厂工艺更复杂，生产时间更长，生产压力更大，这给调度组织提出了更高的要求。作为选煤厂的核心部位，生产调度控制中心除了要求提高效率，保证生产组织顺畅外，更重要的是要保证生产运行的安全可靠性，如果生产调度控制系统出现故障，将会影响全系统生产，带来不可预知的安全事故，严重威胁选煤厂安全生产。
2 存在的问题
生产调度综合自动化系统主要存在以下问题：
①集控系统下位机PLC模块经常出现通道故障情况，影响正常的生产运行；②有些生产工艺环节工艺调整和控制不灵活，给生产工艺控制和产品质量控制带来一定的影响；③工艺流程画面显示和视频播放系统采用单一投影仪投影，屏幕为一般的投影屏幕，出现老化，整体效果较差，画面显示模糊，影响视觉效果；④工业电视监控系统显示端采用的是CRT屏幕彩色电视，使用效果较差，现场所用摄像头像为固定式，不可灵活调节角度，监控视野小，像素较低，监控效果差，影响正常的现场监控和调度指挥；⑤调度通讯电话采用的是原始的电话系统，拨打电话是需要手动按按键，影响调度沟通通讯的效率；⑥利用对讲机无线通讯喊话时，只有部分配有对讲机的岗位才能听到，无法达到整个厂区或某个车间区域的广播通讯。
以上种种因素导致城郊选煤厂生产调度控制系统的应用性能下降、技术相对落后、调度指挥效率下降、安全可靠性下降，影响到全厂的安全生产。
3 调度综合自动化系统优化研究与实践
3.1 设备集中控制系统优化
3.1.1 PLC模块通道外围安装压敏电阻
为了保护因峰值电压而击穿PLC内部二极管，选用ZnO压敏电阻，在正常电压条件下，这相当于一个小电容器，而当电路出现过压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效保护了电路中的其他元件不致过压而损坏。
3.1.2 集控系统PLC电源前加隔离稳压电源
城郊选煤厂集中控制系统的双回路电源直接取自配电室，中间没有加稳压整流设备，直接供给下位机PLC。正常生产过程中，厂房内种类繁多的加工机械和动力设备的启停运转，当过压或欠压超过PLC电源工作范围时，会使PLC失常或损坏，直接威胁集控系统的安全。而瞬时过压或者欠压形成的涌流，即使不超过PLC电源的工作范围，也会造成很强的干扰和破坏性。在集控系统PLC电源前加一净化交流稳压电源，有效地抑制了电网噪声和尖峰干扰，确保集控系统安全、稳定运行。
3.1.3 接地系统优化升级
城郊选煤厂原接地系统设计比较简单，配电室PLC柜体的接地和临近的强电配电柜共用一个接地极，信号电缆接地方式不一。改造后的接地系统采用直接接地方式，集中一个配电室布置的PLC系统并联一点接地，各柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。厂主洗车间配电室各PLC柜间距较大，采用串联一点接地方式。另外，统一整理了信号线缆的接地，屏蔽层在信号侧接地；不接地时，则在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层牢固连接并进行绝缘处理，避免了多点接地。实施接地系统优化升级改造之后，集控系统的可靠性及稳定性大大提升。
3.2 生产现场视频监控和显示技术优化升级
3.2.1 监控摄像装置优化升级
城郊选煤厂生产重点岗位采用海康威视DS-2AM1-6XY系列中速智能球机摄像装置来替代原有的监控视野小、像素低，监控效果差固定式摄像头。该智能球机在任何速度下图像无抖动；支持三维智能定位功能，配合DVR和客户端软件可实现点击跟踪和放大；支持数据断电不丢失；支持断电状态记忆功能， 上电后自动回到断电前的云台和镜头状态；支持光纤模块接入；支持防雷、防浪涌、防突波。
3.2.2 调度视频显示装置优化升级
城郊选煤厂生产调度中心视频显示装置采用三星SMT-3222P32寸液晶工业监视器代替原有视频显示装置。该装置采用高精度欧IV标准稳压电源，内部用低压直流电压供电，抑制电气噪声，结构强硬，不易变形，抗冲击，防潮抗震，特别适合于容易受电磁干扰的设备配套使用，经久耐用。
3.2.3 视频信号传输及视频切换控制优化升级
城郊选煤厂中速智能球机和视频分配控制器之间的信号通过光纤传输，两端有光端机收发和转换光信号，在摄像端，中速智能球机接收的视频信号通过同轴电缆传输至光端机，光端机将同轴线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的光信号。在视频分配控制器端，光端机将光纤传输的信号转换能够在同轴线中传输的信号，传输给视频分配控制器，然后再分配显示到监视器上，并可以随意切换画面。
3.3 录音电话系统优化升级
3.3.1 通话系统优化升级
采用了HRD-512C触摸屏调度电话系统替代原始的电话系统，触摸屏系统是调度人员进行调度操作的直观工具，完全实现了调度键盘的功能，同时该系统可显示来话号码和来话单位名称，直观图形表示话机状态，大大提高了调度员沟通通讯的效率。
3.3.2 数字录音实现厂区全覆盖
厂区原生产岗位未安装录音系统，生产过程中时常会有关于生产、机电方面突发问题而影响了正常生产，若对突发问题发生的原因进行追查，部分员工为逃避责任，可能会发生推诿扯皮现象，对厂高效生产带来了不利影响。对此，采用嵌入式全局数字录音系统实现厂区全覆盖，30通道全局录音系统可对调度机的所有内部用户通话，用户出中继通话，入中继至用户的通话转中继间通话进行录音。数字录音实现厂区全覆盖有效促进了全厂安全高效生产。
3.4 网络数字音频广播系统优化改造
城郊选煤厂利用EVA网络音频广播系统在物理结构上与标准IP网络完全融合，真正实现基于TCP/IP网络的数字化音频的广播、直播、点播，并且借助TCP/IP网络的优势，突破了原有传统模拟广播系统的内容局限、空间局限和功能局限等。
①广播主机使用轻触式按键配合液晶屏提示操作实现对所有数字音频放大器的音频广播功能，完全弥补传统广播的局限性。
②领导工作站可完成领导在网络上直播的功能，各级领导，在办公室的电脑或者出差携带的笔记本上，直接讲话，可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择和屏蔽播放区域，操作简便。
③设置了全新的采播服务端，可完成网络电台转播、音频资源转换、音频实时采播三大主要功能。
4 实施效果
城郊选煤厂自实施生产调度综合自动化系统优化升级改造后，提升了调度集中控制系统的自动化、信息化技术水平，顺应了公司自动化和信息化建设方面的政策要求，年产生直接经济效益约50万元。综合自动化系统功能更强大，技术更先进，使用性能良好，实现了技术与安全效益、经济效益和社会效益的完美结合，更好的体现了以人为本的理念，提升了选煤厂整体管控水平，在同行业具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1] 周荣，郝春建，陈常州.城郊选煤厂块煤防破碎系统的研究与实践[J].煤炭加工与综合利用，2009，（5）.