摘要：选煤生产过程是连续不间断的作业过程，各种类型的机电设备在选煤生产中处于长期高负荷运转状态，其工况状态的即时监测和报告、定期维护的效果好坏关系到设备是否能够正常运转，而实时准确的监控系统能耗是搞好节能管理的基础。
关键词：选煤机电设备工况监测；定期维护；节能管理系统；
选煤厂属典型的流程工业，大型选煤厂一般都拥有上百台机电设备，作为连续作业的生产线，这些机电设备能否可靠运转直接关系到选煤生产是否能正常进行，因此迫切需要采用相关技术来提高机电设备管理水平，使其处于优良状态，以保证生产的正常进行。
一、设计原理和基础
本文拟设计一种智能管理系统实现对选煤机电设备进行工况监测、定期维护和节能管理。其设计思路是利用PLC将各类监控设备采集设备运行的相关数据，处理后将数据传至用户监控系统，用户通过组态界面监控和管理机电设备，实现智能化和自动化管理。机电设备运行过程中，运行状态是否正常，多数可以通过运行时的一些具体参数反映出来，如电流、电压、功率因素、电量消耗、温度、声音、震动大小等等，通过记录和分析这些数据，可对其运行状态有较好的了解，再结合其运行时间、运行次数和故障信息等，就能够对机电设备是否需要停机维护检修有一个准确的判断。本系统即是通过这些终端的仪表和检测装置，或增加一些温度、压力、震动检测仪表，并通过通讯协议读取这些数据，传至上位组态，实现实时监控。通过添加计数器、计时器在设备开启后进行数据记录，记录其总运行时间、运行次数，单次运行时间作为进行定期维护的参考，将这些数据也通讯至用户界面，用户可根据数据进行相关维护操作，或对这些数据进行处理，如清零、修正等。节能管理系统是对各台设备的耗电量、总耗电量、吨煤耗电量进行实时监控，由各单位电能表数据集中显示和分析来实现，对某环节出现的超常消耗及时报告。
二、选煤机电设备工况监测、定期维护与节能管理系统的设计与实现
2.1电机保护报警及工况监测。电机保护监测及故障查询系统采用电机综合保护监控器实现对电机运行中出现的过载、失衡、缺相、反序、漏电、欠压等故障进行保护和报警。同时现场或上位机可随时查询最新电机故障记录及每条记录下的电机故障时的参数，包括故障代码、故障电流、电压、故障电流与额定电流的比值、故障时刻。上位工况监测系统通过上位机可显示监测电机运行电压、电流、单相及三相功率计量(有功、无功、功率因数)、电机设备累计运行时间、电机单次运行时间和电机运行次数等参数。
2.2通讯方式。电机综合保护监控器可采用Modbus通讯协议与PLC进行通讯，而PLC通过以太网模块使用TCP/IP与上位机进行通讯，而前文所述电力监测仪、巡检表等也可采用类似方式进行通讯。以监控器作为从站，通过PLC与上位机通讯进行自动监控，同时Modbus通讯协议因其发展为通用工业标准，不同厂商生产的控制设备可相互通信，便于集中控制。
2.3控制系统的实现。为了实现监控过程，首先要为各个监控器和检测仪表设置从站地址，可在1～247范围为其分配地址。Mobus分RTU协议和ASCII协议，这里采用ModBusRTU协议，便于与其他设备进行兼容。初次安装时，将监控器ID按实际安装位置进行编号，确定其处于正常的工作位置，对通信格式进行设定，即对D8120寄存器进行写操作，修改后确保通断PLC电源一次。然后进行既定程序设计，程序地址码为通讯传送第一个字节，说明从机接收从主机发来的信息，同理，总机所检测数据可从各自地址码向主机进行回送。
通讯传送的第二个字节为功能码，对相关执行设备进行控制程序，主要用于初始化主站通信，后者用于启动从站的请求并处理应答，每一台电机监控器需要调用一条MBUS_CTRL指令，对应所监控电机设置的地址、寄存器地质以及根据电机监控器的Modbus命令详解为寄存器中的数据分配PLC中的V存储区。
2.4 PLC 集中控制系统。根据大量的研究,设计的电气系统包括主电控箱及其附属设备,其中PLC 控制器为电控箱中的核心设备,PLC 控制器并包含其扩展模块,继电器主要作为PLC的输出及输出I/O控制,其它主要电气元件包含变频器、隔离开关、断路器及其变压器。变频器作用主要为控制履带的移动,变压器用于将矿区内的高压电转换成220 V交流电；隔离栅用于将数字量I/O与模拟量进行隔离；CAN型通讯设备用于人机交互界面与PLC控制器之间的通讯。外接设备为用于远程控制的操作箱,并且对皮带机、犁煤机及其振动机之间的联动控制。运输马达可以正转和反转,料斗能实现升降。设备的传感器原件有液压油油温传感器、压力传感器及其油位传感器。辅助的外接设备检测仪、紧急制动开关及灯组等。现场各种设备信号通过硬接线将信号信息传输到控制系统的CPU 处理中心,处理中心将收集到的设备信号进行逻辑分析,同时将处理结果反馈至各个设备,控制设备的运行。各设备的运行信息通过人机交互系统呈现在触屏上,实现设备信息的实时显示及控制,最终保证破碎机的自动化控制。PLC的V存储区数据通过OPC通讯标准转移至上位组态，使监控器所采集的数据经PLC传输和处理于上位组态进行处理和显示，这些工控机能够以形象的画面显示电机电流、电压、温度、功率因素、有功电度、运行时间、运行次数和故障信息等等。这些信息包含了对工况监测的主要内容，方便操作者的监控和故障查询，同时对设备的运行时间有一个完整的掌握，便于安排计划检修和定时润滑、维护工作，尤其是一些易损件、耐磨件的更换周期可根据运行记录和运行时间确定最佳使用期限和最佳更换周期，大大提高设备的作业率和人员的合理安排。同理对于节能管理改善，可通过有功电度监控设备对实际消耗的电能进行实时测量和统计，再由电能消耗统计管理系统界面来显示某台设备的电能数据，用户可增加相应的功能，如对一定时期内电能消耗总和或一定产量电能消耗的计算等，把这些数据经过PLC进行处理后经管理系统界面显示出来，可以快速掌握电能消耗的变化情况，掌握机器运行状态和电耗成本，便于制定合理的节能方案。
三、应用效果
选煤机电设备工况监测、定期维护与节能管理系统，在应用设备运行工况监测管理系统之前，出现事故停车后，集控人员无法立即判断停车原因，需要现场排查，这样缺乏实时监控性和准确性，且事故处理周期长，严重影响生产。应用该系统后，出现事故停车时，集控人员可以立即判断设备停车原因，并及时通知现场工人快速、准确地处理事故，减少停车时间。不仅如此，集控人员还可以通过该系统随时了解设备电流、电压、功率等参数的变化情况，及时与现场沟通，从而预防停车事故，减少生产损失。应用该系统后，系统会提示设备需要维护保养，从而更加科学、有效地维护和保养设备电机，延长电机使用寿命，为选煤厂节省开支。
结语：本文简要介绍了选煤机电设备管理系统的设计和实现方法，有了这套设备后，能够杜绝很多因监控不到位、准确性不足、人员工作疏忽等问题造成的设备停车、损坏和高能耗问题，对合理规划设备的维护检修、润滑等事宜有指导作用，能够保障选煤机电的正常、稳定、持续、低能耗运行。
参考文献：
[1] 匡英俊．设备预防性维护在汾矿选煤厂的应用[J]．煤炭加工与综合利用，2017，（2）．
[2]张海燕．浅析选煤厂节能降耗的有效途径[J]．矿业论坛，2018，（11）．