（开滦（集团）国际物流有限责任公司河北省唐山市063000）
摘要：多年来，我国大部分企业煤炭储存和使用都是露天堆放，造成装卸作业和堆存时产生大量扬尘，严重污染环境，而且由于直接受到风吹日晒雨淋的侵蚀，使得煤炭大量流失、发热量降低、煤质受损。越来越多的企业意识到煤炭露天堆放的弊端，开始用全封闭式储煤仓来取代传统的露天堆场。但储煤仓的使用也暴露出一些新的问题，那就是在储煤仓内采用传统的人机堆存煤炭，存储效率、配煤精度较低，拉煤车辆、铲车等机械作业空间狭窄，存在严重的安全隐患。因此，储煤仓储配一体自动化系统的应用较好的解决了上述问题，使储煤仓得到广泛的应用。本文以唐山曹妃甸动力煤储配有限公司所属的数字化煤炭储配基地为例，介绍储煤仓储配一体自动化的应用及其系统优势。
关键词：储煤仓；储配一体；弊端；自动化；保护环境
本文以唐山曹妃甸动力煤储配有限公司所属的数字化煤炭储配基地为例，场区集港均由火车运输完成，卸车作业由翻车系统完成，运输作业由带式输送机系统完成，堆取料及配煤作业由仓内圆形堆取料机及仓下称重给料等系统完成，装船作业由装船系统完成，上述系统共同构成了场区主系统即生产过程控制系统。
一、生产过程控制系统及其配置要求
生产过程控制系统是核心，它直接关系到全厂的生产运行、配煤产品的质量。配煤流程由于皮带秤、在线灰分仪等测量设备工艺安装位置受限，相距始端给煤调节设备较远，有一定的数据延迟，现场测量设备返回数据存在时滞性，在程序编写中充分考虑这种情况，采用“模糊控制”等先进智能控制理论，提高控制精确度。系统响应时间要求不大于50ms。
生产过程控制系统包括如下子系统：
（一）PLC集控系统
场区集中控制系统负责完成从来煤带式输送机开始，至装船带式输送机止的全部机电设备的状态检测和控制。堆取料机的单机自动化控制由其本身PLC完成，预留以太网接口与全厂集控系统通讯。控制系统选用AB、西门子、施耐德等国外知名品牌PLC，在一号变电所设主站，二号变电所设分站，主分站之间通过相应的控制网通讯。集控室的上位机与主站采用EtherNet方式进行通讯，本系统采用CPU、电源、网络冗余结构形式，当其中任一块CPU、电源或网络发生故障时,另一块CPU立即监视到并发出报警，自动将正常的CPU投入主控模式。全系统应有较好的扩展性。
为了提高生产效率，设备集中就地完全由集控室调度人员在计算机上来选择，正常情况下采用集控开车，就地开车也须经过PLC来实现，避免了现场人为误动作，集中就地可在系统中在线切换。
根据工艺流程设备运行节点，选择相应的控制流程画面，按照顺煤流停车，顺煤流起车的方式设计程序，各流程画面控制设备的方式分为自动、手动、就地和零位四种方式。
（二）皮带保护系统
场区皮带数量多，距离远，采用总线技术实现对皮带的在线监测，总线信号传输距离长、抗干扰性强、系统容易扩展，能通过非常经济的方式将输入/输出信号的远距离输送和高效率分配有效结合起来。总线通过网关模块与集控室PLC通讯连接，在上位机能监控到皮带的各种信号，如皮带跑偏信号、拉绳信号、烟雾信号、纵撕信号、失速信号、温度信号、断带信号、溜槽堵塞信号等。
（三）配煤系统
1）配煤系统具备3大功能
①直通功能。即火车来煤不进储煤仓直通到装船皮带直接装船。
②直储+单个储煤仓直销功能。即火车来煤全部去储煤仓储存，单仓取料不配煤直接装船外运。
③先储+储煤仓间数字化配煤功能。即火车来煤全部去储煤仓储存，装船时按客户订制产品质量要求在线数字化配煤装船。
2）配煤系统硬件
①场区有3个封闭式圆形储煤仓，用于储存不同质量档次的原料煤。
②在2条装船皮带上配有精度高的皮带中部采制化装置，用于在线检测装船煤的煤质。
③在3个储煤仓下2个出料口配备有无极调量功能的称重给料机，用于在线调节每个仓的出煤量。
④在3个储煤仓的出料皮带上设有电子皮带秤，用于在线计量每个仓的出煤量。
⑤在3个储煤仓的出料皮带上设有在线灰分仪（发热量仪），用于在线测量每个仓的出煤煤质。
3）配煤方案选择
来煤经过来煤皮带在线检测后，将发热量、硫份、水分等数据存入主控系统；根据订单，将用户不同的煤质需求输入配煤专家系统，由系统综合考虑经济效益、发热量、硫份等数据，以不同指标为基础做出若干种初步的配煤方案后，由管理人员进行配煤方案的选取和最终确定；在进行装船作业时，在线煤质检测系统对煤质快速检测，将结果反馈至主控系统，所得数据与标定数据比对，实时调整配煤比例，达到精确配煤的目的。
整个系统的核心由在线检测系统、变量调整执行机构、自动控制系统、信息传输网络组成，自动控制系统中的专家配煤系统为整个系统的“核心大脑”。
4）配煤工艺流程描述
配煤时参与配煤的储煤仓的主取料，由仓内的取料机取料到中心煤斗经流量控制闸门给入皮带，主取料也可由两端的2个重力落煤斗经活化给料机和流量控制闸门给入皮带。副取料由另外2个重力落煤斗经活化给料机+流量控制闸门+称重给料机完成，通过副取料来实现在线精确调节出仓皮带的总运煤量。
在不同储煤仓精确取料过程中，将各仓在线检测的取料数量、质量，以及装船皮带在线检测的数量、质量，实时数据反馈给计算机配煤专家系统，进而迅速联动改变参与配煤各仓称重给料机的给料量，实现在线调节装船煤质量的目的，从而实现不同储煤仓间数字化配煤。
5）配煤专家系统
配煤系统的自动控制设备包括至装船皮带煤质分析仪、各仓取料机、仓下称重给煤机、储煤仓出口电子皮带秤组成。在进入储煤仓的铁路来煤皮带上设煤质分析仪，对各来煤的煤质进行检测，堆取料机具有圆形储煤仓煤炭分布的记忆功能，随时可自动生成仓内不同批次的煤炭所组成的分布图，同时，操作人员也可对该煤炭分布图进行设定编辑通过系统处理，得出各仓现有单煤的完整资料，包括来煤的时间、产地、品种、价格、数据量、工业分析、灰份、硫份等元素分析等数据。配煤系统根据中心对产品煤的数量和质量设定要求与装船皮带煤质分析仪实际检测数据的差异通过调整煤种配比，即调整仓下称重给煤皮带的出力实现最接近设定值的理想产品。配煤专家系统是指导迅速设定仓下称重给煤皮带的出力设定值重要保证手段。通过配煤技术，使不同煤种，按照一定比例的配合，生产出客户需要的产品，提高了煤炭的附加值，使企业的效益最大化。
二、系统优势
（一）以在线灰份仪的灰份或发热量作为反馈参数，以自动化设备精确控制原料煤的给煤量作为调节手段，是自动配煤的目前最好的实施方案。
（二）控制软件可以通过简便的设定适应仓内煤种的变动，并提供方便灵活的人机交互界面。系统软件采用组态结构，便于系统的修改与扩充。
（三）系统采用分布式结构，具有开放性，新增参数与设备作为“站”和“点”可以很容易挂接到系统上，实现方便地扩展。
（四）配煤过程是一个多变量、非线性、大滞后控制过程，采用先进模糊控制技术。
（五）从来煤到装船全过程封闭，很好的控制了扬尘，保护了环境，煤炭大量流失、发热量降低、煤质受损等问题得到了彻底的解决。
（六）仓内配置圆形堆取料机使单位面积的堆存量得到大幅度的提高，土地利用率高，避免了土地的浪费。
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