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徐州港煤炭码头一期控制及计算机系统

发布时间:2015-01-20 09:47:28   

进港大门


中控室及现场



徐州港徐州港区顺堤河作业区货物码头一期工程是以公路进煤、中转装船下水为主的专业化货物公用码头,作业码头布置9个2000顿级装船泊位(计5条货物装船线),另根据工艺布置形成3个待装泊位,码头共计占用沿线长度为966米。一期工程可以实现1406万吨/年的中转下水能力,满足设计水平年2020年公路进煤吞吐量1300万吨的要求。


一、控制系统

主PLC设在综合楼中央控制室设备间内,通过工业以太网与现场各远程PLC分站相连接。PLC系统完成流程内相关设备的自动起停、故障急停,并随时将流程运行状况、设备状况、计量状况等有关作业信息通过数据接口送入管理计算机系统。照明系统是包括整个工程的照明控制系统,照明控制控制对象为码头、堆场灯塔、高杆灯及路灯。

图形监控系统采用服务器/客户机结构,配置冗余的I/O服务器通过工业以太网和PLC通讯,同时与生产管理信息系统相连。中控室内设置工业终端(CGP),连接I/O服务器,操作人员通过CGP控制、监视、管理整个皮带机输送系统和除尘系统的运行,根据工业终端提示的管理计算机传来的计划指令,通过控制台或键盘发出相应控制命令。

控制管理系统总体结构:

u  采用三层网络结构:基础自动化层、监控信息层、计算机管理信息系统层。通过三层网络实现监控系统、控制器、工程师站和现场设备的连接。

u  基础自动化层由现场设备网、控制网及工业以太网构成,实现流程的顺序控制与故障监测。

u  监控信息层由快速以太网构成,采用服务器/客户机结构。服务器可以采用冗余结构,当一台服务器故障时,客户机可以自动登录到另外一台服务器上。当故障的服务器修复后重新投入时,有关的历史数据可以自动更新到新投入的服务器中。这样就可以保证在任意一台服务器中时刻都可以保存着完整的整个系统的数据。保证系统的可靠性。

u  设工程师站,负责整个系统的组态、编程。系统的组态与编程语言工具应符合IEC标准。在正常运行时,工程师站可以作为操作站运行。

u  在硬件、软件配置上实现管理、控制一体化。运行数据通过控制设备采集上传,所有控制指令按管理计划下达执行,做到管理、控制一体化。

控制系统分中控室自动操作方式、中控室集中手动操作方式和现场机侧操作方式。中控室能够限制现场皮带机的机侧操作。中央控制室操作台还设有用于系统紧急停车的翻堆线急停按钮开关和取装线急停按钮开关。当按下急停按钮开关后所有相关设备全部停机。 在各种操作方式设备运行中,所有设备的状态信号能在CGP画面上显示。

a。中控室自动操作方式:当流程控制画面上的选择开关处于自动位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时,中控室可完成自动操作方式,控制系统能够接收、确认生产业务管理系统下达的作业计划指令、设备状况以及设备维修计划,并基于上述信息进行装卸流程选择和装卸作业。中控室自动操作方式下,控制系统的所有流程作业操作将与作业计划指令关联,执行计划过程中的所有操作、设备状态、流程故障、作业量、能耗等过程数据将被记录,并发送给生产业务管理系统。监控操作站画面自动显示当前作业执行的计划单号,计划内容,当前完成情况,并将计划内容相关部分发送至相关的装船机、堆料机、取料机控制系统。

b。中控室集中手动操作方式:当流程控制画面上的选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时,中控室可完成集中手动操作方式,操作人员通过CGP的鼠标(或操作键盘)逐个启动设备,该种操作方式下的设备运行将保持上下游设备之间的所有连锁控制关系。当遇有故障时,故障点上游设备立即停机,故障点下游设备顺序停机。

c。现场机侧操作方式:当流程控制画面上的选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于机侧位置时,中央控制室自动操作方式解除连锁,通过现场设备附近的就地操作箱,操作设备进行仅带机侧急停、拉线急停、撕裂、堵料、制动器故障、张紧连锁的运行。现场就地测试操作方式不通过PLC,但PLC能监测其状态。该操作方式主要用于现场设备的维修和设备调试时使用,不作为正常的生产作业操作。

   

(1) 流程控制功能

具体描述如下:

根据操作系统中所列流程号自动选择不同流程所需设备;也可根据流程图,选取所需首尾设备,系统自动罗列可供选择的流程并显示最佳流程。

控制系统自动采集管理系统下达的生产计划,同时,CCR操作员也可以通过监控操作站将作业计划输入控制系统,并根据堆场堆存情况、皮带机及各单机的设备完好情况等综合信息,由控制系统自动列出所有工作流程,并按优劣排序,供操作员选择。无作业计划时,操作员可以采用流程编号或主要大机选定两种方式选定作业流程。操作员选定流程后,中央控制系统的PLC将把相关信息送至有关的单机,并在司机室内显示出来。

流程启动和停止:流程设定完成,并确认各单机准备完毕和挡板、裙板、排水器、伸缩头、皮带张紧等装置置于正确的位置后,启动流程中的皮带机系统,启动前皮带机沿线给出10至30秒报警(声光报警器及自动广播)。

流程热切换:在确保安全的条件下,系统可以选定与当前运行流程有设备冲突的流程(不只一条),并且可以在其它流程不停止的状况下启动新的流程。新流程启动命令发出后,与之有设备冲突的所有流程按顺序停止新流程中不包含的设备,并向系统发出流程停止信号,新流程中包含的设备继续运行,并按设定的顺序逐步启动其它设备,向系统发出流程启动信号。监视画面中明确显示流程切换过程中被停止的流程号、被停止的设备以及新启动的设备。

故障停机和紧急停机:作业过程中如果设备发生影响流程正常运行的故障,故障设备和上游设备立即停机,下游设备待物料排清后顺序停机。CCR操作台上设有紧急停机按钮,当发生紧急情况时,CCR操作员可以操作该按钮,使皮带机系统紧急停机,该按钮至现场所有设备的急停连锁采用硬线。

系统允许多流程同时运转。

(2) 信号检测功能

两级跑偏开关:

跑偏检测装置设有两级保护动作开关,输送带轻跑偏时,跑偏开关向控制系统发出报警信号,当重度跑偏时向控制系统发出故障信号,使带式输送机停止运行。

PLC检测到跑偏检测装置的状态和位置,分别显示和报警。

速度检测装置:

用于监视带式输送机失速,超速和断带的检测装置。当检测到输送带运行速度低于或高于正常速度一定范围时,检测装置就发出故障信号,PLC使该带式输送机故障停止并显示、报警。

纵向撕裂保护装置:

纵向撕裂保护装置用于皮带异常情况,在皮带出现撕裂、戳破、交界处损坏或锐利物凸出皮带时,立即发出报警型号。当装置动作时发出故障信号,PLC控制输送机故障停止,显示和报警。

杠杆式撕裂检测装置:

杠杆式撕裂检测装置用于皮带撕裂情况,在皮带出现深度撕裂、物料掉落情况下,立即发出报警型号。PLC控制输送机故障停止,显示和报警。

双向拉绳开关:

用于生产现场事故紧急停车时的一种保护装置。当现场发生紧急事故时,可在沿线任意位置拉动系在摆臂上的覆塑钢丝绳,发出停机信号。PLC接收到信号时控制输送机故障停止,显示和报警。

溜槽堵塞检测器:

输送机漏斗溜槽侧壁开口上均设置榴槽堵塞检测器,用于监测皮带输送系统转载点处物料是否堵塞;溜槽堵塞检测器动作时,控制系统发出故障报警,带式输送机所按控制要求停止运行。

打滑检测装置:

打滑检测装置对带速进行实时监测,用于检测运行过程中出现的胶带与从动滚筒间的打滑,防止打滑造成的恶性事故。在输送带运行速度低于一定范围时发出报警信号。PLC接收到信号时控制输送机故障停止,显示和报警。

张紧限位开关:

张紧限位开关用于检测防止皮带因长时间运行而导致不可恢复的拉伸,从而造成皮带张紧度不够所产生的恶性事故。开关动作发出故障信号,使带式输送机故障停止,显示报警。

制动器释放检测开关:

制动器释放检测开关用于检测电机制动器工作状态,并将实时信号提供给PLC。

液力偶合器温升报警开关:

液力偶合器温升报警开关时防止因电机扭矩过大而引起液力偶合器温升的自我保护装置,能在温度达到120度左右发出报警信号。

(3) 各单机的控制

各单机控制系统不在管控系统招标范围内,但其信号采集和传输在管控系统招标范围内,我方将在设计阶段提出详细的与大机设备的通信数据表格。堆料机、取料机、装船机和翻车机分别设有独立的PLC和操作装置。

通过工业现场总线实时监控生产设备状态。中央控制系统可监测大型装卸设备(装船机、斗轮取料机、堆料机、翻车机)和皮带机变频驱动系统的工作状态,建立流程互锁,并对装卸设备运行的位置及工作效率进行实时监控。

上述各单机按照CCR的命令信号进行工作,由各单机的操作人员进行操作。各单机与地面皮带机之间有连锁。其信号类型和传输方式分项说明

(4) 防碰撞控制

为了防止不同轨道梁上堆取料机之间、设备与料堆之间、码头上装船机之间的碰撞,堆取料机和装船机行走位置及堆取料机悬臂位置将传送到CCR PLC,进行防碰撞计算,当计算结果发现有碰撞的可能时,发出报警信号,引起有关操作人员的注意。如果两机或两臂之间的距离继续减小,则发出紧急停车信号,移动运行自动停止。

(5) 现场照明控制

现场照明在照明控制箱上设置远程操作、就地操作模式。当照明控制模式选择远程操作的时候,由控制系统实现现场照明的开启、停止;当照明控制模式选择就地模式的时候,在照明控制箱上能够在现场实现照明的开启、停止。当现场照明方式选择远程操作模式的时候,控制系统对现场照明的控制方式可以实现自动控制模式和手动控制模式。

(6) 电力监测

中央控制系统通过网络连接电力监控系统,监测各变电站电力系统设备状态,采集电力系统数据,实时掌握码头变配电系统工作状态和能耗情况。

(7) 计量系统监控

中央控制系统与所有输送系统皮带秤通讯,实时监测装卸作业的计量数据。

(8) CGP监控功能

流程监控站(CGP)将采用C/S(客户端/服务器)的网络架构,设置2台IO数据服务器(双机热备,自动切换),配置服务器版的工业组态软件及将用软件,客户端计算机将配置客户端版的工业组态软件及应用软件,IO数据服务器接入工业光纤以太环网,与PLC系统通讯;客户端计算机通过CCR内计算机网络与IO数据服务器通讯。

(9) 控制系统网络

控制系统网络主要完成数据采集、流程控制、数据传送、监视、操作、生产作业管理、报表输出、数据处理、信息查询以及图形拷贝等功能。网络中包括:中央控制系统PLC、洒水除尘控制系统PLC、装船机PLC、堆取料机PLC和中央控制室的IO服务器、实时数据服务器、监控操作站等。网络通讯介质:光纤、同轴电缆和双绞线电缆(室外部分均采用光缆连接)。工业以太网主干网络通讯速率为1000M(采用IEEE802.3以太网通讯协议或其它同类标准通讯协议),工业以太网交换机与PLC通讯速率为100M。

(10) 火灾报警系统

本项目火灾报警系统仅包括各变电所火灾报警装置及变电所与中控室的通讯,不包括中控室、综合楼内及管理区的火灾报警。本项目工程堆场及转运站内无火灾报警系统。


二、管理信息系统

(1) 散货码头五级系统的体系框架

把握徐州港徐州港区顺堤河作业区货物码头的建设需求,如何在散货装卸过程中创建一套贴近市场、融合客户需求的一体化、标准化和精准化的运作规程体系及其流程管理来敏捷、高效、精准、控制流程装卸质量,去掉无效活动、增强协同能力、降低能耗,达到一体化、精细和精准化的管控效应,同时满足客户的个性化需求,成为徐州港徐州港区顺堤河作业区货物码头信息化建设的焦点。我公司提出“以一体化精准化运作体系为基础、生产操作与控制信息化为手段,形成散货码头企业整体性核心管控流程体系,以此来快速提升企业核心竞争力”的信息化总体战略理念,分阶段、分步骤实施,通过信息化培养出企业竞争能力,让信息化技术为企业带来真金白银。

采用以装卸流程为核心的散货码头信息系统实施方法,即将港口业务流程优化与生产管理与控制的实施进行无缝集成,从而将业务与IT无缝衔接起来,保证信息化实施的成功率。

徐州港徐州港区顺堤河作业区货物码头信息系统采用五级系统的技术架构,这五级系统分别为:第一级设备控制系统、第二级过程控制系统、第三级港区生产管理系统、第四级企业资源计划系统和第五级企业间管理系统。

具体如下图所示:


(2) 设备及单机控制系统

设备及单机控制系统是指散货码头智能化单机系统及智能仪表,是散货码头自动化控制的基础单元,通过现场总线接入码头中央控制系统。

(3) 生产控制及状态监控系统

生产控制系统作为管控系统的一个环节主要完成生产过程的实时流程控制与状态监控。采用图形化的方式,实时监控和有序控制生产作业全过程,使工作人员能够直观的、系统的、实时的掌握和跟踪流程运行状态、设备运转情况和作业质量。

接收、执行生产计划指令:生产控制系统与码头管理信息系统建立连接,自动接收生产调度管理系统的计划指令,依据计划指令进行的控制操作,作业过程自动记录并反馈至生产调度管理系统,使生产调度管理系统能够自动跟踪生产调度计划的执行过程。

(4) 实时作业处理子系统

根据生产实际需要,对生产作业全过程的数据信息进行准确、系统、安全的存储,为用户对各类数据的统计和分析提供重要的历史数据。

²  作业指令的采集和记录;

²  流程信息的动态记录;

²  计量数据的实时更新和动态记录

²  装卸设备作业数据的动态记录;

²  输送设备状态信息的动态记录;

²  设备动力系统数据的动态记录;

与外部系统实时交互数据的动态记录。

(5) 生产管理系统

散货码覆盖了计划、调度加实时处理的全部过程。生产管理的关键是强调整个生产过程的优化,它需要收集生产过程中大量的实时数据,并对实时事件及时处理。

功能模块主要包括:承运人报港、计划制订、装船中控、通知单开具、库存管理、收费结算、数据查询、运力管理、生产资源管理、基础信息管理、权限管理。

散货码头生产管理系统在技术上以松耦合实现,各模块可以独立运行;在业务上可以把各功能串起来,通过自动化流程设计,以实现严格的业务审核,比如船队进煤业务可以按实际分如下流程:

所有环节可以流程设计器里进行定制,以满足实际业务需求。

(6) 企业综合信息管理系统

散货码头公司企业综合信息管理系统包括门户、OA系统、设备管理系统、人事劳资管理等,整合散货码头运营特点,服务于独立运作的港口物流公司,以保障公司正常运转。

(7) 客户服务系统

作为柔性化散货码头,为客户提供了敏捷化、差异化服务。整个散货码头物流服务包括:

资讯中心:物流资讯信息、海运装卸费用信息、仓储信息、物流运输信息、船舶租赁信息等

作业查询船舶管理、库存管理、计划管理

业务在线:装卸作业计划、作业指令、网上对帐、流程监控、视频监控

服务中心:网址及电话、业务流程、常见问题、建议及意见、客户名录

论坛在线:用户可以在这讨论,查看和发表自己的想法,在这实现用户与用户的沟通和用户与公司的沟通。用户只有登录后才能讨论。

用户管理:用户注册、密码修改。