大板發(fā)電有限責(zé)任公司輸煤監(jiān)控系統(tǒng)分析

孫學(xué)寶

摘 要： 輸煤系統(tǒng)作火電廠(chǎng)燃料的輸送線(xiàn)，運(yùn)行的穩(wěn)定性、連鎖保護(hù)的可靠性、監(jiān)控設(shè)備的合理性關(guān)系到機(jī)組的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。作為系統(tǒng)的監(jiān)控中心，輸煤監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備配置對(duì)輸煤系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞： 分布式I/O 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)程控 連鎖

1.引言

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠(chǎng)非常重要的輔助系統(tǒng)，關(guān)系到機(jī)組的穩(wěn)發(fā)滿(mǎn)發(fā)，基于輸煤系統(tǒng)的重要性及系統(tǒng)惡劣的工作條件，輸煤監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置的合理性和可靠性尤為重要。目前輸煤監(jiān)控系統(tǒng)廣泛使用可編程控制器（PLC）和現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)其控制功能，并輔以皮帶監(jiān)控傳感器、工業(yè)電視系統(tǒng)完成輸煤程控系統(tǒng)的監(jiān)控。

2.大板電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

大板發(fā)電公司的輸煤監(jiān)控系統(tǒng)主要由輸煤程控系統(tǒng)、輸煤工業(yè)電視兩大部分組成，完成對(duì)輸煤系統(tǒng)7段14條皮帶及其他配套設(shè)備的監(jiān)控。

2.1輸煤控制系統(tǒng)

輸煤控制系統(tǒng)采用分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)縱向分三層：主站層、現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O模塊和現(xiàn)場(chǎng)傳感器。

2.1.1主站層

輸煤系統(tǒng)的主站層位于輸煤系統(tǒng)集中控制樓內(nèi)，由人機(jī)接口設(shè)備——操作員站和可編程控制器兩部分組成。

2.1.1.1主站層人機(jī)接口設(shè)備

輸煤程控系統(tǒng)的人機(jī)接口設(shè)備操作員站是輸煤系統(tǒng)監(jiān)視控制中心，采用雙主機(jī)、雙顯示器配置，其中一臺(tái)主機(jī)配置為專(zhuān)用操作員站，監(jiān)控軟件為iFix4.5無(wú)限運(yùn)行版（只有監(jiān)控功能），另一臺(tái)主機(jī)配置為工程師站兼操作員站，安裝的軟件為編程軟件RsLogix5000及監(jiān)控組態(tài)軟件采用iFix4.5無(wú)限開(kāi)發(fā)版（該版本具備畫(huà)面組態(tài)和監(jiān)控兩個(gè)功能）。人機(jī)接口設(shè)備通過(guò)OPC通訊協(xié)議與主站層的可編程控制器（PLC）進(jìn)行通訊，完成畫(huà)面顯示、報(bào)警信息采集、設(shè)備啟停等操作。

2.1.1.2可編程控制器（PLC）

大板電廠(chǎng)的主站層可編程控制器（PLC）采用美國(guó)羅克韋爾公司的AB 1756-L61系列產(chǎn)品及第三方硬件廠(chǎng)家Woodhead公司的Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL組成。

為了提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，可編程控制器（PLC）的主站為雙機(jī)熱備用配置，當(dāng)運(yùn)行的可編程控制器出現(xiàn)硬件故障時(shí)，自動(dòng)無(wú)擾切換到備用的可編程控制器；分站為Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL。主站層可編程控制器內(nèi)部使用Contolnet總線(xiàn)協(xié)議，通過(guò)4對(duì)單通道的網(wǎng)絡(luò)模塊1756-CNB，實(shí)現(xiàn)可編程控制器主站與分站之間的冗余數(shù)據(jù)通訊。Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL是主站層與現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O進(jìn)行通訊、數(shù)據(jù)交換的核心，完成就地設(shè)備的信號(hào)采集，并將主站層的控制指令送達(dá)到相應(yīng)的輸出模塊對(duì)應(yīng)通道上。

圖1 輸煤系統(tǒng)主站層的構(gòu)成示意圖

2.1.2現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O

鑒于輸煤系統(tǒng)惡劣的工作環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O模塊采用德國(guó)TURCK公司的自診斷自保護(hù)功能的BL67系列模塊，該種現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O采用目前運(yùn)用成熟的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。

Profibus-DP是一種開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高速數(shù)據(jù)通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)由3個(gè)兼容部分組成，即Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS。Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信，周期性地讀取從站的輸入信息并周期性地向從站發(fā)送輸出信息，通訊介質(zhì)為2芯的PROFIBUS通訊電纜。

大板電廠(chǎng)的輸煤程控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O模塊集中布置在相應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)。分布式I/O模塊分別布置在T-1轉(zhuǎn)運(yùn)站、T-2轉(zhuǎn)運(yùn)站、T-3轉(zhuǎn)運(yùn)站、T-4轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤機(jī)室、#1機(jī)煤倉(cāng)間、#2機(jī)煤倉(cāng)間、輸煤綜合樓等設(shè)備控制地點(diǎn)。

圖2 輸煤綜合樓子站設(shè)備的配置示意圖

2.1.3現(xiàn)場(chǎng)傳感器

為了保證輸煤系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性，在兩條輸煤皮帶上設(shè)置了大量的傳感器用于檢測(cè)皮帶的運(yùn)行狀況。

2.1.3.1帶編碼功能的雙向拉繩開(kāi)關(guān)

大板電廠(chǎng)的7段14條皮帶上共設(shè)置了100對(duì)雙向拉繩開(kāi)關(guān)，拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，不經(jīng)過(guò)PLC的處理，直接停止相應(yīng)的皮帶電氣開(kāi)關(guān)，并連鎖停止其上游的皮帶。在當(dāng)拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，通過(guò)拉繩開(kāi)關(guān)及跑偏開(kāi)關(guān)之間的Modbus總線(xiàn)，將相應(yīng)皮帶拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作的信息傳遞給操作員站，經(jīng)過(guò)軟件解析后顯示出保護(hù)動(dòng)作的皮帶及對(duì)應(yīng)的拉繩開(kāi)關(guān)，便于運(yùn)行人員及時(shí)進(jìn)行故障處理。

2.1.3.2帶編碼功能的II級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)

大板電廠(chǎng)的7段14條皮帶上共設(shè)置了100對(duì)兩級(jí)皮帶跑偏開(kāi)關(guān)。第一級(jí)跑偏信號(hào)動(dòng)作后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，第二級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，則通過(guò)PLC延時(shí)停止相應(yīng)的皮帶，并連鎖停止其上游的皮帶。帶編碼功能的拉繩開(kāi)關(guān)一樣，通過(guò)Modbus總線(xiàn)將相應(yīng)皮帶上的跑偏開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息傳遞到操作員站上，使操作員在最短的時(shí)間內(nèi)知道哪條皮帶出現(xiàn)故障，便于運(yùn)行人員及時(shí)進(jìn)行故障處理。

2.1.3.3其他檢測(cè)傳感器

為了防止皮帶運(yùn)行中出現(xiàn)故障造成輸煤系統(tǒng)堆煤，還設(shè)置速度傳感器；堵煤傳感器；撕裂保護(hù)傳感器；煤流檢測(cè)傳感器；高料位信號(hào)傳感器；原煤斗料位計(jì)。

2.2輸煤工業(yè)電視系統(tǒng)

大板電廠(chǎng)的輸煤系統(tǒng)配置了一套閉路工業(yè)電視系統(tǒng)，共設(shè)40個(gè)攝像點(diǎn)，分別安裝碎煤機(jī)室、各轉(zhuǎn)運(yùn)站及煤倉(cāng)間等重要場(chǎng)所。輸煤工業(yè)電視系統(tǒng)終端設(shè)備放置在輸煤集控室內(nèi)，在一面電視墻設(shè)布置6臺(tái)42英寸等離子顯示器，可以實(shí)時(shí)對(duì)輸煤系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控及畫(huà)面切換。同時(shí)，輸煤工業(yè)電視系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，視頻數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)時(shí)間為30天。

圖3 輸煤系統(tǒng)工業(yè)電視的配置示意圖

3.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多次煤場(chǎng)堆煤及上煤試驗(yàn)，大板電廠(chǎng)的輸煤監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。輸煤程控系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP總線(xiàn)通訊方式，節(jié)省大量的控制電纜及安裝費(fèi)用，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。同時(shí)大量傳感器的采用，在最短的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)皮帶的運(yùn)行狀況或?qū)⒐收峡刂谱钚〉姆秶鷥?nèi)，保證輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛迎成.羅克韋爾PLC技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]張進(jìn)秋等.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]羅紅福.PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)工程應(yīng)用實(shí)例解析.中國(guó)電力出版社，2008.