王家?guī)X選煤廠電氣自動化背后的黑科技！設備聯(lián)動、參數(shù)精調一鍵搞定

2026年01月07日 17:16 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

摘要

為提升選煤廠生產(chǎn)效率、優(yōu)化電氣自動化控制水平,解決傳統(tǒng)生產(chǎn)中監(jiān)控不精準、設備協(xié)同不足等問題，基于PLC、傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)+5G混合組網(wǎng)等智能化技術，建立了自動化集中控制、設備狀態(tài)實時采集、生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡聯(lián)動、綜合信息管理的全流程應用體系。通過構建部署多類型智能子系統(tǒng)及安全防護機制,實現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)精準調控、設備協(xié)同聯(lián)動及全流程可視化管理。結果表明，該應用體系有效提升了選煤生產(chǎn)的自動化程度與產(chǎn)品質量，降低了運營成本與安全風險，為選煤廠智能化升級提供了可行方案,同時為后續(xù)數(shù)據(jù)安全保障與運維體系優(yōu)化奠定了基礎。

文章來源：《智能礦山》2025年第12期“選煤廠智能化建設成果專欄”

作者簡介：何清，高級工程師，主要從事選煤自動化的相關研究工作。E-mail：hurchin@sina.com

作者單位：中煤華晉集團有限公司王家?guī)X選煤廠

引用格式：何清.智能化技術在選煤廠電氣自動化控制中的應用分析[J].智能礦山,2025,6(12):32-35.

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選煤廠作為煤礦生產(chǎn)流程中的核心環(huán)節(jié)，其運作效率與智能化水平對煤礦企業(yè)的整體競爭力具有決定性影響。為此，選煤廠積極采用先進的智能化技術設備，對電氣自動化控制系統(tǒng)進行全面優(yōu)化升級，為電氣自動化控制提供強有力的技術支持。

當前，選煤智能化技術的應用涵蓋多個方面，其中，結合人工智能與自動測控等前沿技術的選煤智能化生產(chǎn)體系已初具規(guī)模，在技術層面滿足了選煤電氣自動化生產(chǎn)控制的高標準要求。通過引入人工智能技術，選煤質量及流程監(jiān)控實現(xiàn)了更加精準、高效的自動化控制，提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質量；自動測控技術的應用，實現(xiàn)了選煤過程中各項關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測與精確調節(jié)。選煤廠在智能化技術設備的支持下，正逐步實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的全面優(yōu)化升級，為煤礦生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

選煤廠電氣自動化控制系統(tǒng)建設概況

電氣自動化控制是將PLC分站操作與工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)機制緊密結合，構建協(xié)同高效的工作體系。操作系統(tǒng)運行時，總線控制搭建高效的數(shù)據(jù)傳輸與采集框架，增強調度室的遠程控制能力，全面滿足監(jiān)控系統(tǒng)運行的多方面需求。

通過對現(xiàn)場系統(tǒng)操作的深度剖析，借助監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對現(xiàn)場控制機制的持續(xù)優(yōu)化，推動選煤廠生產(chǎn)流程的革新與升級，為提升生產(chǎn)效率、降低成本、增強市場競爭力奠定堅實基礎。在探討電氣自動化控制技術時，構建穩(wěn)定的PLC智能化設備體系至關重要，有助于現(xiàn)場設備安裝與操作，實現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)采集。

在統(tǒng)一管理工作中，結合現(xiàn)場運行機制、分析狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)實時采集與監(jiān)視；通過遠程操作確保產(chǎn)業(yè)結構調整與生產(chǎn)技術改造同步推進；從技術應用視角出發(fā)，優(yōu)化選煤廠的電氣自動化控制系統(tǒng)，調整現(xiàn)場控制運行機制，是提升選煤廠電氣自動化控制系統(tǒng)整體水平的關鍵。

選煤廠電氣自動化控制系統(tǒng)應用要點

2.1 自動化集中控制系統(tǒng)的實踐技術應用要點

以年產(chǎn)能6.0 Mt/a的現(xiàn)代化選煤廠為例，自動化集中控制系統(tǒng)在選煤廠的實踐技術應用要點涵蓋多個關鍵方面，旨在提高生產(chǎn)效率、降低運營成本并確保安全生產(chǎn)，選煤廠網(wǎng)絡規(guī)劃設計架構如圖1所示。

圖1 選煤廠網(wǎng)絡規(guī)劃設計架構

（1）系統(tǒng)構建需基于選煤廠的實際情況，結合先進的PLC控制器，構建包含信息層、控制層和現(xiàn)場設備控制層的3層網(wǎng)絡結構。信息層通過管理計算機和主控計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和交換，控制層負責數(shù)據(jù)的采集、處理與傳輸，現(xiàn)場設備控制層直接控制現(xiàn)場設備。該結構設計提高了系統(tǒng)靈活性和可靠性，整個生產(chǎn)過程更加透明、可控。

（2）自動化集中控制系統(tǒng)在選煤廠的應用中，滿足設備協(xié)同工作的要求。通過PLC控制器，將給煤機、輸送帶、振動篩及破碎機等設備納入統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)設備的自動化運行和遠程監(jiān)控。該系統(tǒng)具備集中控制和就地控制2種控制方式，滿足不同場景下的操作需求。集中控制模式下，技術人員可以在控制室通過計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控和調度，就地控制模式允許現(xiàn)場操作人員根據(jù)實際情況靈活調整。

（3）系統(tǒng)需具備良好的安全性和穩(wěn)定性。在選煤廠復雜環(huán)境中，系統(tǒng)須具備強大的抗干擾能力和故障報警功能，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和安全性；系統(tǒng)還須具備數(shù)據(jù)備份和恢復功能，以防止數(shù)據(jù)丟失對生產(chǎn)造成影響。

2.2 設備運行狀態(tài)與實時采集的實踐技術應用要點

選煤廠設備的運行狀態(tài)直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，實時監(jiān)測和采集設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障，避免生產(chǎn)中斷，并通過分析設備運行數(shù)據(jù)，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率。

（1）傳感器是實現(xiàn)設備運行狀態(tài)實時采集的關鍵設備。在選煤廠中，應選用高精度、高可靠性的傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等，實時監(jiān)測設備的各項運行參數(shù)，將傳感器采集數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)進行后續(xù)分析和處理。

（2）傳感器實時采集、傳輸數(shù)據(jù)需要良好的網(wǎng)絡規(guī)劃。選煤廠采用總線技術策略，依托多元化網(wǎng)絡節(jié)點架構的內容與功能，確保現(xiàn)場所有設備與網(wǎng)絡節(jié)點的無縫對接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)穩(wěn)定實時傳輸，全面提升了選煤廠的網(wǎng)絡通信效能。

（3）在選煤廠的自動化監(jiān)控體系中，PLC設備精準顯示技術參數(shù)與運行狀態(tài)，構建了高效的數(shù)據(jù)診斷分析機制，確保異常參數(shù)及時識別與優(yōu)化處理。PLC設備結合故障診斷系統(tǒng)、MES系統(tǒng)滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的持續(xù)優(yōu)化，有效提升了對運行狀態(tài)參數(shù)的分析能力；PLC設備實時采集關鍵數(shù)據(jù)，利用PID控制，實現(xiàn)旋流器入口壓力控制、合格介質密度控制、變頻器等生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的精確控制。

（4）選煤廠通過在帶式輸送機安全監(jiān)控、壓濾機自動排隊卸料、浮選藥劑自動控制系統(tǒng)中引入CAN總線技術，實現(xiàn)了選煤廠無人值班的生產(chǎn)模式，提升了選煤生產(chǎn)的工作效率；PLC技術快速編程控制能力與上位機操作系統(tǒng)緊密配合，共同構建起高效的技術應用框架，提升了自動化控制與監(jiān)視功能的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了技術應用的深度優(yōu)化與協(xié)同增效。在此框架下，PLC系統(tǒng)覆蓋整個選煤廠，并通過設立多分站，實現(xiàn)了對設備各保護開關運營狀態(tài)、密度、灰分、水分、電流、溫濕度、液位、壓力、桶位、料位、流量、瓦斯、粉塵、輸送帶秤等關鍵參數(shù)的全面監(jiān)控與動態(tài)調整。

（5）實時處理和分析采集的設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)挖掘等，提取有價值信息。PLC實時數(shù)據(jù)分析實時監(jiān)測和控制選煤廠的生產(chǎn)過程，包括振動篩、送料機、回收機、輸送機等設備的運行狀態(tài)。通過精確控制設備，PLC優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)過程中的浪費和停滯，提高生產(chǎn)效率，PLC根據(jù)煤質和工藝要求，自動調整設備振動頻率、送料速度等運行參數(shù)，達到最佳的篩分效果和生產(chǎn)效率。

2.3 生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡聯(lián)動控制技術應用要點

智能化選煤廠由主控系統(tǒng)與單機智能化子系統(tǒng)溝通的分層架構，包含智能重介、濃縮、壓濾、加藥、煤泥水、停送電、照明、配煤、裝車、視頻監(jiān)控、數(shù)字孿生等系統(tǒng)的功能定位，各子系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)+5G混合組網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，形成感知-分析-決策-執(zhí)行閉環(huán)，智能化系統(tǒng)的技術要點見表1。

表1 單機智能化系統(tǒng)技術要點

（1）在網(wǎng)絡架構設計技術方面，采用OPC UA實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，MQTT協(xié)議用于移動設備（如巡檢機器人、PAD）接入，網(wǎng)絡核心層的主控系統(tǒng)部署工業(yè)防火墻，采用TSN（時間敏感網(wǎng)絡）確保實時控制數(shù)據(jù)傳輸；接入層采用5G專網(wǎng)覆蓋移動設備，WiFi6用于固定設備接入，實現(xiàn)毫秒級時延；安全防護部署了工業(yè)入侵檢測系統(tǒng)（IDS），采用國密SM2/SM4算法加密關鍵數(shù)據(jù)。

（2）聯(lián)動控制機制實現(xiàn)故障連鎖響應，當智能停送電系統(tǒng)檢測到設備過載時，自動觸發(fā)主控系統(tǒng)降低生產(chǎn)負荷；工藝協(xié)同優(yōu)化滿足數(shù)字孿生系統(tǒng)模擬不同配煤方案，主控系統(tǒng)選擇最優(yōu)方案下發(fā)至智能配煤系統(tǒng)；應急聯(lián)動的視頻系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)輸送帶撕裂時，立即聯(lián)動智能照明系統(tǒng)定位故障點并觸發(fā)停機等智能化聯(lián)動控制應用；智能巡檢機器人作為輔助系統(tǒng)的應用，補充固定傳感器的監(jiān)測盲區(qū)，為選煤廠生產(chǎn)管理帶來高效，智能的新模式。

2.4 綜合信息管理系統(tǒng)的實踐技術應用要點

選煤廠綜合信息管理系統(tǒng)的實踐技術應用要點包括系統(tǒng)集成與接口開發(fā)、關鍵軟件系統(tǒng)整合、實時生產(chǎn)情況查詢與管理、設備管理與維護、質量管理以及數(shù)據(jù)安全與保護等7個方面，典型的綜合信息管理架構如圖2所示。

圖2 綜合信息管理系統(tǒng)架構

（1）在系統(tǒng)集成方面，采用分布式系統(tǒng)、微服務架構等技術架構，確保各子系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運行，滿足系統(tǒng)可擴展性和可維護性。

（2）在接口開發(fā)方面，制定統(tǒng)一接口標準和規(guī)范，確保各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)準確、及時地傳遞；采用高效數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和加密技術，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/span>

（3）在整合多個關鍵軟件系統(tǒng)方面，ERP、SCADA、MES等系統(tǒng)各自承擔著不同的功能，采用中間件技術、數(shù)據(jù)總線技術等技術手段，實現(xiàn)各軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交互，滿足軟件系統(tǒng)的兼容性和穩(wěn)定性，確保整合后的系統(tǒng)能夠正常運行。

（4）選煤廠綜合信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)實時生產(chǎn)情況的查詢與管理，包括生產(chǎn)進度、設備狀態(tài)、質量指標等。在實時生產(chǎn)情況查詢與管理方面，采用高效的數(shù)據(jù)采集技術和數(shù)據(jù)處理技術，確保實時數(shù)據(jù)的準確性和可靠性；采用可視化技術，實時數(shù)據(jù)以圖表、報表等形式展示給管理人員，更好地了解生產(chǎn)情況，做出準確的決策。

（5）在設備管理與維護方面，采用先進的設備監(jiān)控技術，實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)和故障情況；采用預防性維護、預測性維護等智能化管理手段，提高設備可靠性和使用壽命；建立設備檔案，記錄設備的基本信息、維修記錄等，為設備的維護和管理提供有力的支持。

（6）在質量管理方面，采用先進的質量檢測技術和質量控制手段，確保產(chǎn)品的質量符合標準；建立質量追溯機制，對產(chǎn)品的質量進行全程跟蹤和記錄，以便在出現(xiàn)問題時能夠及時查找原因并采取相應的措施；采用數(shù)據(jù)分析技術，分析和挖掘質量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潛在的質量問題和改進點。

（7）在數(shù)據(jù)安全與保護方面，采用先進的加密技術和安全防護手段，確保數(shù)據(jù)的安全性和保密性；建立數(shù)據(jù)備份和恢復機制，以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞；對系統(tǒng)訪問權限進行嚴格控制，確保只有授權人員才能訪問敏感數(shù)據(jù)。

結語

選煤廠智能化、自動化控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器技術、智能巡檢機器人、綜合信息管控系統(tǒng)等，精準采集與深入分析現(xiàn)場設備運行參數(shù)，構建了完善的遠程監(jiān)督與調配控制體系，實現(xiàn)對選煤廠全部設備的運行質量進行實時、全面的監(jiān)控與調度。但數(shù)據(jù)安全與系統(tǒng)運維壓力日益凸顯，選煤廠智能化系統(tǒng)依賴大量傳感器和網(wǎng)絡設備，5G/WiFi通信節(jié)點易受電磁干擾或惡意攻擊，存在數(shù)據(jù)篡改、設備誤操作風險；智能系統(tǒng)后期運維任務繁重。下一步將構建全生命周期運維體系，引入工業(yè)防火墻、區(qū)塊鏈存證技術保障數(shù)據(jù)安全，并建立“遠程專家診斷+本地快速響應”的運維機制，為智能化升級提供可持續(xù)的有力支撐。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

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期刊簡介

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