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摘 要：本文从兖矿集团兴隆庄矿选煤厂块煤分选及输矸系统（以下简称动筛系统）存在的问题入手，通过采用美国AB公司PLC对选煤厂原有继电器逻辑控制的电气控制系统进行改造，实现了选煤厂生产实时数据与管理信息，彻底解决了原系统控制电缆老化及控制线号不清楚，接地故障频发且不好排查的故障。利用PLC的原理使动筛集控系统的控制思想、上位监控、编程思路、以及调试方法更加的简单、可靠、具有一定的创新性值得在同行业进行推广。
关键词：PLC；集控；改造
1.0前言
兴隆矿选煤厂块煤分选及输矸系统（以下简称动筛系统）包括原煤提升与动筛排矸系统，它处于整个矿井提升的咽喉部位，承担的生产输送任务十分繁重。原来集控系统的老化以及系统硬线故障高的困优严重影响了矿井安全的生产的顺利提升。
2.0动筛系统存在的问题：
1、原动筛集控系统控制电缆老化，特别是动筛老系统集控改造不彻底，还保留一部分继电器参与控制，控制线号不清楚，接地故障频发且不好排查；
2、皮带四大保护信号在上位不能独立显示报警信息，特别是跑偏信号，一条皮带只有一个跑偏信号，跑偏出现故障，现场不好排查，皮带防打滑开关在运行时误动作，导致停机事故频繁发生。
3、胶带输送机控制回路中使用了交流和直流两种电源继电器控制接线复杂，处理事故时间较长，难度增大,已不适应建设高产高效现代化选煤厂的需要，为了克服以上缺陷，保证皮带安全稳定运行，及其对其电控系统进行技术改造要对动筛集控系统进行改造，施行模式和控制方法上与全厂控制方法相一致。本文仅以具有代表性的178皮带（如下图：兴隆矿选煤厂块煤分选及输矸系统设备流程图）为例，利用PLC技术178电控系统实现系统升级改造。
3.0改造设想和改造目标：
3.1动筛集控系统PLC改造后，可以实现选煤厂主要生产系统的集中监测控制，集成选煤厂生产实时数据与管理信息，以便于信息的综和利用，保障安全，提高效益，降低成本，提升企业的竞争能力。
3.2保留设备之间的电气联锁关系不变。
3.3为抑制干扰保证人身和设备安全，防止发生误启动/停止现象，就地按钮，设有自锁功能，并设有紧急拉绳开关，防跑偏开关，溜槽堵塞开关，等保护装置。
3.4为保证设备和人身安全原有的过载继电器接线方式保持不变，停止按钮常闭接点和紧急拉绳开关常闭接点串入电动机接触器线圈的主回路中。
3.5为方便接线和编辑梯形图，除停止按钮采用常闭接点以外，其他保护开关接点一律采用常开接点。
3.6控制方式
3.6.1应具有集控和就地两种控制方式，有启动预告信号和设备故障报警信号，按照逆煤流方向启动，并保证按照逆煤流方向设备间的联锁。
3.6.2为防止意外事故发生，必须设置启停，紧急停止操作按钮。
3.7拆除配电柜内各个保护继电器，拆除配电柜到调度室连接电缆，拆除硬件联锁线。
4.0设备接入集控系统具体实施步骤
4.1统计设备名称、位置、所属工艺系统、联锁关系、进入控制的点数；
4.2根据设备的点数和位置分配模块及所接输入或输出模块的通道；
4.3根据点位统计情况及原控制站的设置，不加设分站， 在两台程序柜中布置3台机架，组成ControlNet控制网络。通过RS30交换机引入工业以太网，引至上位机操作界面，从而在调度室进行集中控制。
4.4根据现场情况确定每台设备的原配电柜的位置，原配电柜内的控制元器件以及由元配电柜所引的输入输出信号等，并根据整个的控制思想绘制出原配电柜原理图图纸；
4.5确定所有控制信号引入PLC的方式方法，确定皮带四大保护是开点进入，所有四大保护信号都是一对一的点进入PLC，确定跑偏信号一级报警，二级停车。就地按钮信号由就地按钮直接引入PLC，启动是开点进入，停止信号是闭点进入。现场四大保护电源和就地按钮的电源分开，在程序柜由端子排分出；确定所有的控制信号是220V进入隔离继电器，24V无源点输出至PLC输入模块；
4.6信号引入接线的路径方法，皮带四大保护的接线直接由程序柜到皮带四大保护接线盒。四大保护开关信号再由各开关各自引到就地接线盒中，就地按钮信号随着就地接线盒走。
5.0 178皮带编程控制思路
5.1 178控制模型建立的原则
动筛现场控制设备主要以电机为主，具有控制设备的一致性；电机的控制方法基本相同主要分为手动/自动、本地/远程、本地启动/停止、远程启动/停止和故障保护等；由于设备单一、控制方法一致，可以通过建立统一的控制模型进行程序设计。
5.2 178皮带控制编程梯形图
6.0PLC运行调试方法
程序编制与调试是与现场设计安装同步的事情，先调查分析清楚动筛车间的工艺流程及联锁、路径关系，明确进入PLC的设备的控制信号及控制原理思想，根据流程需要进行控制编程。编程思路要结合整个的工业以太网络分几种控制方式进行编制。编完程序要进行反复的调试运行。
PLC程序调试的步骤是先把单台设备的所有方式进行一遍测试，即把单个设备的集控手动，就地点动，现场自保运行方式全部测试，等所有设备测试完成，再进行集控自动方式的测试，最后再进行通讯的测试。
PLC程序的调试结合上位机一起进行测试。在进行外部信号测试时，接一个DC24V电源进行每一点的测试，这样做的好处是可以对PLC中TAG点的硬件地址连接情况进行测试。
7.0系统改造中维修人员必要的技术培训
为使现场维修人员尽快熟悉掌握PLC控制的特点，需对维修人员进行必要的培训，培训应包括以下内容：
1、培训动筛集控新系统原理接线图（包括图例说明、新PLC控制柜图纸、现场接线图、原配电柜接线图）；
2、上位机编程思路、控制思想讲解；
3、电气故障现场处理应急预案，具体内容包括：
整个系统无法开车，需要检查的各个部分包括：网络是否正常，两个PLC控制柜是否都带电，PLC各个模块是否正常，整体信号是否选择正确，鼠标是否正常，电脑是否死机，煤流路径是否选择正确等。
单机设备出现故障，无法开车时，电工需要检查的各个部分包括：拉绳开关、打滑开关、跑偏开关、堵塞开关是否动作或触点出现虚接；设备是否带电，空气开关是否跳闸，热继电器是否动作；现场控制箱的停止按钮是否被按下去，没有弹出来；设备启动后，配电柜接触器自保信号是否能保持住； PLC控制柜继电器是否出现故障；煤流路径是否选择正确等。
8.0结束语
PLC硬件系统的可靠性显著提高。原控制系统故障率高，故障查找困难不直观，事故时间长，备配件的投入高，材料费多。而新的PLC控制系统采用双服务器冗余方式，当其中一台出现问题，另一台自动投入运行，这样大大降低了事故率，提高了系统的可靠性。 PLC硬件系统的扩容性显著提高，设备存贮容量大，所带外设输入、输出点多，有利于被控设备的扩容，为以后工艺系统改造留有充裕的空间。 改造后，选煤厂动筛系统电气事故时间大大降低，平均每月比原来降低了50%；控制系统简单，便于检修，减少备品备件的库存量，每年可减少备件投入60万元，降低了洗煤成本。
全厂实现统一调度生产，系统的可靠性达到95%以上，实现了实时数据和历史数据的集成，不仅在厂调度室可以查询，还可在各领导办公室通过WEB进行浏览查询。同时降低了由于原系统的孤立造成的信息滞后甚至错误而造成的时间浪费、人力浪费，提高了工作效率；实现了全厂控制环境的统一，便于维护和管理。
参考文献：
[1]《可编程控制器基础及编程技巧》，华南理工大学出版社，2002，陈宇等编著。
[2]《可编程控制器(PLC)应用技术》，山东科学技术出版社，1996，徐德 孙同景 陈桂友编著
关键词：PLC；集控；改造
1.0前言
兴隆矿选煤厂块煤分选及输矸系统（以下简称动筛系统）包括原煤提升与动筛排矸系统，它处于整个矿井提升的咽喉部位，承担的生产输送任务十分繁重。原来集控系统的老化以及系统硬线故障高的困优严重影响了矿井安全的生产的顺利提升。
2.0动筛系统存在的问题：
1、原动筛集控系统控制电缆老化，特别是动筛老系统集控改造不彻底，还保留一部分继电器参与控制，控制线号不清楚，接地故障频发且不好排查；
2、皮带四大保护信号在上位不能独立显示报警信息，特别是跑偏信号，一条皮带只有一个跑偏信号，跑偏出现故障，现场不好排查，皮带防打滑开关在运行时误动作，导致停机事故频繁发生。
3、胶带输送机控制回路中使用了交流和直流两种电源继电器控制接线复杂，处理事故时间较长，难度增大,已不适应建设高产高效现代化选煤厂的需要，为了克服以上缺陷，保证皮带安全稳定运行，及其对其电控系统进行技术改造要对动筛集控系统进行改造，施行模式和控制方法上与全厂控制方法相一致。本文仅以具有代表性的178皮带（如下图：兴隆矿选煤厂块煤分选及输矸系统设备流程图）为例，利用PLC技术178电控系统实现系统升级改造。
3.0改造设想和改造目标：
3.1动筛集控系统PLC改造后，可以实现选煤厂主要生产系统的集中监测控制，集成选煤厂生产实时数据与管理信息，以便于信息的综和利用，保障安全，提高效益，降低成本，提升企业的竞争能力。
3.2保留设备之间的电气联锁关系不变。
3.3为抑制干扰保证人身和设备安全，防止发生误启动/停止现象，就地按钮，设有自锁功能，并设有紧急拉绳开关，防跑偏开关，溜槽堵塞开关，等保护装置。
3.4为保证设备和人身安全原有的过载继电器接线方式保持不变，停止按钮常闭接点和紧急拉绳开关常闭接点串入电动机接触器线圈的主回路中。
3.5为方便接线和编辑梯形图，除停止按钮采用常闭接点以外，其他保护开关接点一律采用常开接点。
3.6控制方式
3.6.1应具有集控和就地两种控制方式，有启动预告信号和设备故障报警信号，按照逆煤流方向启动，并保证按照逆煤流方向设备间的联锁。
3.6.2为防止意外事故发生，必须设置启停，紧急停止操作按钮。
3.7拆除配电柜内各个保护继电器，拆除配电柜到调度室连接电缆，拆除硬件联锁线。
4.0设备接入集控系统具体实施步骤
4.1统计设备名称、位置、所属工艺系统、联锁关系、进入控制的点数；
4.2根据设备的点数和位置分配模块及所接输入或输出模块的通道；
4.3根据点位统计情况及原控制站的设置，不加设分站， 在两台程序柜中布置3台机架，组成ControlNet控制网络。通过RS30交换机引入工业以太网，引至上位机操作界面，从而在调度室进行集中控制。
4.4根据现场情况确定每台设备的原配电柜的位置，原配电柜内的控制元器件以及由元配电柜所引的输入输出信号等，并根据整个的控制思想绘制出原配电柜原理图图纸；
4.5确定所有控制信号引入PLC的方式方法，确定皮带四大保护是开点进入，所有四大保护信号都是一对一的点进入PLC，确定跑偏信号一级报警，二级停车。就地按钮信号由就地按钮直接引入PLC，启动是开点进入，停止信号是闭点进入。现场四大保护电源和就地按钮的电源分开，在程序柜由端子排分出；确定所有的控制信号是220V进入隔离继电器，24V无源点输出至PLC输入模块；
4.6信号引入接线的路径方法，皮带四大保护的接线直接由程序柜到皮带四大保护接线盒。四大保护开关信号再由各开关各自引到就地接线盒中，就地按钮信号随着就地接线盒走。
5.0 178皮带编程控制思路
5.1 178控制模型建立的原则
动筛现场控制设备主要以电机为主，具有控制设备的一致性；电机的控制方法基本相同主要分为手动/自动、本地/远程、本地启动/停止、远程启动/停止和故障保护等；由于设备单一、控制方法一致，可以通过建立统一的控制模型进行程序设计。
5.2 178皮带控制编程梯形图
6.0PLC运行调试方法
程序编制与调试是与现场设计安装同步的事情，先调查分析清楚动筛车间的工艺流程及联锁、路径关系，明确进入PLC的设备的控制信号及控制原理思想，根据流程需要进行控制编程。编程思路要结合整个的工业以太网络分几种控制方式进行编制。编完程序要进行反复的调试运行。
PLC程序调试的步骤是先把单台设备的所有方式进行一遍测试，即把单个设备的集控手动，就地点动，现场自保运行方式全部测试，等所有设备测试完成，再进行集控自动方式的测试，最后再进行通讯的测试。
PLC程序的调试结合上位机一起进行测试。在进行外部信号测试时，接一个DC24V电源进行每一点的测试，这样做的好处是可以对PLC中TAG点的硬件地址连接情况进行测试。
7.0系统改造中维修人员必要的技术培训
为使现场维修人员尽快熟悉掌握PLC控制的特点，需对维修人员进行必要的培训，培训应包括以下内容：
1、培训动筛集控新系统原理接线图（包括图例说明、新PLC控制柜图纸、现场接线图、原配电柜接线图）；
2、上位机编程思路、控制思想讲解；
3、电气故障现场处理应急预案，具体内容包括：
整个系统无法开车，需要检查的各个部分包括：网络是否正常，两个PLC控制柜是否都带电，PLC各个模块是否正常，整体信号是否选择正确，鼠标是否正常，电脑是否死机，煤流路径是否选择正确等。
单机设备出现故障，无法开车时，电工需要检查的各个部分包括：拉绳开关、打滑开关、跑偏开关、堵塞开关是否动作或触点出现虚接；设备是否带电，空气开关是否跳闸，热继电器是否动作；现场控制箱的停止按钮是否被按下去，没有弹出来；设备启动后，配电柜接触器自保信号是否能保持住； PLC控制柜继电器是否出现故障；煤流路径是否选择正确等。
8.0结束语
PLC硬件系统的可靠性显著提高。原控制系统故障率高，故障查找困难不直观，事故时间长，备配件的投入高，材料费多。而新的PLC控制系统采用双服务器冗余方式，当其中一台出现问题，另一台自动投入运行，这样大大降低了事故率，提高了系统的可靠性。 PLC硬件系统的扩容性显著提高，设备存贮容量大，所带外设输入、输出点多，有利于被控设备的扩容，为以后工艺系统改造留有充裕的空间。 改造后，选煤厂动筛系统电气事故时间大大降低，平均每月比原来降低了50%；控制系统简单，便于检修，减少备品备件的库存量，每年可减少备件投入60万元，降低了洗煤成本。
全厂实现统一调度生产，系统的可靠性达到95%以上，实现了实时数据和历史数据的集成，不仅在厂调度室可以查询，还可在各领导办公室通过WEB进行浏览查询。同时降低了由于原系统的孤立造成的信息滞后甚至错误而造成的时间浪费、人力浪费，提高了工作效率；实现了全厂控制环境的统一，便于维护和管理。
参考文献：
[1]《可编程控制器基础及编程技巧》，华南理工大学出版社，2002，陈宇等编著。
[2]《可编程控制器(PLC)应用技术》，山东科学技术出版社，1996，徐德 孙同景 陈桂友编著