摘 要：朱仙莊廠壓濾智能化改造2018年施工，現(xiàn)已投入使用，集成壓濾一鍵式自動(dòng)化生產(chǎn)、濃縮機(jī)底流與壓濾入料桶關(guān)聯(lián)自動(dòng)排料、運(yùn)輸設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等。崗位人員可用移動(dòng)手持終端代替壓濾機(jī)觸摸屏及現(xiàn)場(chǎng)控制箱操作?，F(xiàn)場(chǎng)覆蓋工業(yè)級(jí)無(wú)線網(wǎng)，在無(wú)線覆蓋的任何區(qū)域，崗位人員均可對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作，且皮帶、刮板保護(hù)齊全，配備聲光報(bào)警系統(tǒng)和視頻聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)第一時(shí)間通知現(xiàn)場(chǎng)操作人員，設(shè)備實(shí)現(xiàn)閉鎖停車，保障設(shè)備安全避免事故擴(kuò)大化。此系統(tǒng)大幅度提高了工作效率，節(jié)省了人力。

關(guān)鍵詞：壓濾機(jī)；機(jī)械化智能化；工業(yè)無(wú)線網(wǎng)；無(wú)人值守

一、壓濾智能化改造的目的

選煤廠壓濾車間生產(chǎn)目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均為人工就地操作，需要人員時(shí)刻巡查，卸料過(guò)程中濾板粘料需要人工跟隨觀察并及時(shí)進(jìn)行人工清除，現(xiàn)場(chǎng)工作量大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)的順利進(jìn)行主要依靠工人，給生產(chǎn)及安全帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)壓濾自動(dòng)化智能化升級(jí)，做到壓濾生產(chǎn)一鍵啟停，生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)，設(shè)備故障在線智能檢測(cè)；將大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、人工智能、圖像識(shí)別等前沿技術(shù)與選煤廠跨界融合，打造萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互、上下一體的“兩化融合”， 為行業(yè)輸出經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)，建立智能化無(wú)人生產(chǎn)典范；為智慧選煤廠建設(shè)提供試點(diǎn)示范作用。

二、現(xiàn)場(chǎng)改造的項(xiàng)目

1壓濾車間控制系統(tǒng)改造

1.1 控制柜改造

壓濾車間增加1臺(tái)AB-PLC控制柜（AB1756系列分站），放置于壓濾車間操作室。與選煤廠密控系統(tǒng)合為一個(gè)系統(tǒng)，選煤廠密控系統(tǒng)CPU模塊能支持整個(gè)選煤廠設(shè)備控制。增加的AB分站實(shí)現(xiàn)對(duì)壓濾車間壓濾機(jī)及外圍設(shè)備、濃縮車間單機(jī)自動(dòng)化加藥系統(tǒng)的信號(hào)采集及控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表、電機(jī)綜保參數(shù)進(jìn)行讀取。

1.1.1 生產(chǎn)設(shè)備控制改造

現(xiàn)場(chǎng)外圍設(shè)備及儀表采用硬接線方式接入AB分站，實(shí)現(xiàn)6臺(tái)壓濾機(jī)入料泵、6臺(tái)刮板機(jī)、1條皮帶、2臺(tái)濾液泵、1臺(tái)掃地泵及濃縮車間4臺(tái)底流泵、1臺(tái)掃地泵、2臺(tái)濃縮池耙子信號(hào)采集及自動(dòng)控制，掃地泵采用電極水位檢測(cè)自動(dòng)控制方式，配備控制箱。壓濾車間壓濾機(jī)入料泵出口閥門及濃縮車間底流泵出口閥門現(xiàn)都為手動(dòng)閥門，改為電動(dòng)閥門并配備閥門控制箱。通過(guò)硬接線方式接入控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受控閥門的自動(dòng)化控制。

1.1.2 單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備控制改造

現(xiàn)場(chǎng)壓濾機(jī)及濃縮車間單機(jī)自動(dòng)化加藥系統(tǒng)為廠家單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備，采用控制總線方式接入AB分站。每臺(tái)壓濾機(jī)廠家都配備一臺(tái)電控柜，內(nèi)有S7-200PLC， 濃縮車間單機(jī)自動(dòng)化加藥系統(tǒng)也配有S7-200PLC?，F(xiàn)在廠家電控柜中增加EM277通訊模塊，采用Profibus總線通訊方式。讀取設(shè)備的控制信號(hào)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。通過(guò)AB編程軟件整合壓濾車間所有設(shè)備的邏輯控制。

崗位人員可用平板電腦代替壓濾機(jī)觸摸屏及現(xiàn)場(chǎng)控制箱操作。崗位人員可手持平板電腦在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，也可通過(guò)平板電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。免去了必須跑到壓濾機(jī)電柜處及設(shè)備控制箱處操作?？商岣吖ぷ餍剩?jié)省人力。

控制系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連鎖閉鎖一鍵起車，完善了信號(hào)狀態(tài)的顯示，通過(guò)軟件編程對(duì)設(shè)備維護(hù)開(kāi)停次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行記錄，可查詢歷史記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的管理功能。

為了更好實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)，控制系統(tǒng)還設(shè)有語(yǔ)音智能報(bào)警系統(tǒng)。安裝語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)軟件，操作室配備音響，現(xiàn)場(chǎng)增加廣播。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有報(bào)警時(shí)，操作室及現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有語(yǔ)音提示。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表改造

1.2.1 液位計(jì)

壓濾車間增加1臺(tái)超聲波液位計(jì)及3臺(tái)高低液位計(jì)。超聲波液位計(jì)用于濾液池，現(xiàn)場(chǎng)有2臺(tái)濾液泵，現(xiàn)為人工就地操作，人員需對(duì)濾液池液位進(jìn)行巡查，當(dāng)達(dá)到一定液位時(shí)需要就地打開(kāi)濾液泵進(jìn)行排水。增加液位計(jì)后設(shè)定高低液位，高液位開(kāi)泵，低液位停泵，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，自動(dòng)啟停水泵。

3臺(tái)高低液位計(jì)用于攪拌桶液位檢測(cè)，現(xiàn)攪拌桶液位也需人員去肉眼觀察。增加液位計(jì)后，當(dāng)?shù)鸵何粫r(shí)壓濾機(jī)入料泵無(wú)法開(kāi)啟，底流泵可選擇自動(dòng)打開(kāi)入料進(jìn)攪拌桶，高液位時(shí)底流泵無(wú)法開(kāi)啟，入料泵可選擇自動(dòng)打開(kāi)入料進(jìn)壓濾機(jī)。實(shí)現(xiàn)攪拌桶自動(dòng)入料停料，壓濾機(jī)自動(dòng)進(jìn)料停料。

1.2.2 皮帶保護(hù)

壓濾車間6臺(tái)刮板機(jī)1665-1670增加拉繩、堵煤、斷鏈保護(hù)各一套，皮帶1651#延長(zhǎng)后增加拉繩、跑偏、失速、堵煤保護(hù)一套。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員起到安全保護(hù)。

1.2.3 綜保參數(shù)讀取

設(shè)備電氣回路改造增加電機(jī)綜合保護(hù)器，現(xiàn)場(chǎng)綜保采取Modbus總線通訊方式接入壓濾系統(tǒng)中，對(duì)設(shè)備電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行讀取，如電流、電壓、缺相、堵轉(zhuǎn)等。

2 壓濾車間視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造

2.1 硬件改造內(nèi)容

為了更好對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，壓濾車間增加視頻智能隨動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)1套。增加1臺(tái)32路硬盤錄像機(jī)，22臺(tái)攝像機(jī)及2臺(tái)球機(jī)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

6臺(tái)壓濾機(jī)安裝12臺(tái)攝像機(jī)，其中6臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)控壓濾機(jī)壓板狀態(tài)，另6臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)控壓濾機(jī)水槽滴水管口，在壓濾機(jī)進(jìn)料生產(chǎn)時(shí)，滴水口出水量可判斷壓濾機(jī)是否順利進(jìn)料，進(jìn)料是否進(jìn)滿。濾液水池安裝1臺(tái)攝像機(jī)，皮帶機(jī)頭安裝1臺(tái)攝像機(jī)，6臺(tái)壓濾機(jī)入料泵安裝3臺(tái)攝像機(jī)，濃縮車間底流泵安裝2臺(tái)攝像機(jī)，濃縮池安裝2臺(tái)攝像機(jī)，1臺(tái)攝像機(jī)留為備用可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況安裝，壓濾車間一層安裝1臺(tái)球機(jī)，壓濾車間二層安裝1臺(tái)球機(jī)。

2.2 軟件改造內(nèi)容

增加視頻隨動(dòng)控制軟件1套，開(kāi)發(fā)視頻隨動(dòng)控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓濾車間設(shè)備狀態(tài)的視頻和數(shù)據(jù)的監(jiān)控，以及對(duì)視頻監(jiān)視器的控制功能，包含：各系統(tǒng)運(yùn)行情況、異常項(xiàng)（設(shè)備故障、電力系統(tǒng)故障、煤質(zhì)數(shù)據(jù)異常等）。根據(jù)各系統(tǒng)的運(yùn)行情況，監(jiān)視器隨動(dòng)控制軟件可以自動(dòng)切換顯示各系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻以及狀態(tài)數(shù)據(jù)。例如：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，視頻隨動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)展示設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程，以及設(shè)備運(yùn)行情況當(dāng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)異常情況。例如設(shè)備保護(hù)故障、電力系統(tǒng)異常等，系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音提醒異常警報(bào)，并且視頻隨動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換異?，F(xiàn)場(chǎng)的視頻以及異常數(shù)據(jù)情況進(jìn)行放大顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)車間關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警以及視頻自動(dòng)隨動(dòng)控制，包含相關(guān)數(shù)據(jù)信息以及視頻信息

3 設(shè)備管理和巡檢系統(tǒng)改造

現(xiàn)場(chǎng)主要設(shè)備制作貼上RFID標(biāo)簽，利用平板電腦的RFID掃描功能，在巡檢時(shí)掃描RFID標(biāo)簽，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的信息軟件編輯設(shè)備信息，保存至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。服務(wù)器軟件將會(huì)將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸納整合。通過(guò)每天的巡檢操作更好的對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù)，提前預(yù)防設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效率。

4壓濾車間覆蓋工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

本次主要部署需求區(qū)域包括壓濾一層和二層；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率計(jì)算，組建如下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置，即初步在壓濾一層、二層各設(shè)置4臺(tái)無(wú)線AP；每臺(tái)AP均通過(guò)本層交換機(jī)接入集控主交換機(jī)。移動(dòng)操作平板通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地接入WEB服務(wù)，完成移動(dòng)客戶端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)及控制操作。

5上位監(jiān)控及移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

利用選煤廠現(xiàn)有密控上位監(jiān)控系統(tǒng)，增加WEB訪問(wèn)軟件功能；增加1臺(tái)WEB服務(wù)器和1臺(tái)操作員站及WEB監(jiān)控服務(wù)軟件，實(shí)現(xiàn)壓濾系統(tǒng)的集中監(jiān)控及遠(yuǎn)程WEB服務(wù)發(fā)布功能。

GE Proficy？ HMI/SCADA–iFIX WebSpace可視化WEB客戶端軟件，幫助現(xiàn)場(chǎng)工人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的全面控制和可視化，有效提高生產(chǎn)效益，減低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；iFIX WebSpace安裝在獨(dú)立的iFIX WEB服務(wù)器上，憑借服務(wù)器強(qiáng)大能力為所連接的客戶端提供高效服務(wù)。移動(dòng)平板通過(guò)WEB訪問(wèn)功能，實(shí)現(xiàn)壓濾上位監(jiān)控包括設(shè)備啟?？刂啤顟B(tài)監(jiān)視、實(shí)時(shí)＼歷史數(shù)據(jù)查看，報(bào)警確認(rèn)、參數(shù)修改等全面操作控制功能。

三、無(wú)人值守智能化研究方向

通過(guò)前期的改造，朱仙莊壓濾目前大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，但離智能化還有一定的距離，為達(dá)到一鍵控制，無(wú)人值守的目的未來(lái)將對(duì)壓濾系統(tǒng)進(jìn)行以下方面的科學(xué)研究：

1、研究掌握移動(dòng)平板監(jiān)控軟件系統(tǒng)和手機(jī)端遠(yuǎn)程瀏覽的控制原理及方法。

2、研究掌握通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)工業(yè)云端存儲(chǔ)及計(jì)算分析及推送相關(guān)產(chǎn)量、質(zhì)量和故障數(shù)據(jù)分析報(bào)告的控制原理及方法。

3、研究掌握設(shè)備故障自動(dòng)調(diào)取、故障設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面的控制原理及方法。

4、研究掌握設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和人工巡檢建立設(shè)備健康管理數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測(cè)報(bào)警的控制原理及方法。

5、研究掌握壓濾卸料過(guò)程濾板粘料實(shí)時(shí)圖像采集、基于人工智能技術(shù)的濾板粘料識(shí)別與定位、機(jī)器人自動(dòng)跟隨和清除的檢測(cè)控制原理及方法。

6、研究底流入料濃度監(jiān)測(cè)和壓濾生產(chǎn)閉環(huán)控制原理及方法。

通過(guò)以上科研項(xiàng)目的公關(guān)，最終達(dá)到建立遠(yuǎn)程監(jiān)督的無(wú)人車間。

四、小結(jié)

選煤廠壓濾系統(tǒng)是將洗選煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥料漿進(jìn)行壓榨濾液， 實(shí)現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)的重要工藝；煤泥壓濾系統(tǒng)自動(dòng)可靠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)選煤廠壓濾生產(chǎn)環(huán)境友好、安全高效的重要保障。目前影響實(shí)現(xiàn)壓濾生產(chǎn)智能化控制主要難點(diǎn)在于壓濾機(jī)為廠家單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備，原只對(duì)壓濾機(jī)及外圍設(shè)備取運(yùn)行信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都為人工就地操作，需要人員時(shí)刻巡查，勞動(dòng)強(qiáng)度大，卸料過(guò)程中濾板粘料需要人工跟隨觀察及時(shí)人工清除。通過(guò)壓濾系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備加入遠(yuǎn)程無(wú)線移動(dòng)集中控制及手機(jī)端遠(yuǎn)程瀏覽、完善現(xiàn)場(chǎng)傳感檢測(cè)和保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)增加視頻智能隨動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備管理巡檢系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上借助于目前最先進(jìn)的人工智能與視頻內(nèi)容智能化分析與識(shí)別，并與高效的機(jī)械手系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)卸料粘料自動(dòng)檢測(cè)和清除，實(shí)現(xiàn)壓濾生產(chǎn)控制一鍵操作，無(wú)人值守，遠(yuǎn)程監(jiān)督的無(wú)人車間生產(chǎn)模式；能大幅降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效改善工作環(huán)境，同時(shí)大大減低安全風(fēng)險(xiǎn)。智能無(wú)人化壓濾生產(chǎn)車間應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大，在同行業(yè)中具有巨大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：

李樹(shù)品：（1986-），男，安徽碭山縣人，電氣工程師，從事選煤電氣自動(dòng)化方向。