電除塵系統(tǒng)通信方案的探討

林禮輝

【摘 要】電除塵是電廠中比較特殊而且比較重要的一個系統(tǒng)，其多由單片機(jī)實現(xiàn)控制，特別是大機(jī)組采用了多個廠家的設(shè)備時。文章對如何更好地實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)的通信控制進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】組態(tài)軟件；可靠性；PLC；DCS

【中圖分類號】X701.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0082-02

0 引言

隨著國家對環(huán)境保護(hù)要求的提高，電廠對電除塵系統(tǒng)也越來越重視，很多電廠現(xiàn)在都把電除塵系統(tǒng)調(diào)至主機(jī)旁進(jìn)行監(jiān)控。同時，很多省份都要求電除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)要傳送到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保局，以便環(huán)保局隨時進(jìn)行監(jiān)控。這就要求電除塵通信的可靠性、穩(wěn)定性要高，正常情況下不能出現(xiàn)通信中斷。

電除塵系統(tǒng)是一個比較特殊的系統(tǒng)，其控制技術(shù)大多采用單片機(jī)。通信控制具有多樣性的特點，例如有的由于知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)而采用自定義協(xié)議；有的采用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（采用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議時，不同的廠家對通信也有不同的要求）。電除塵系統(tǒng)不同于輸灰、輸煤等系統(tǒng)，輸灰、輸煤等系統(tǒng)的監(jiān)控點數(shù)較少，控制單一，可以直接接到PLC或者DCS系統(tǒng)。而電除塵系統(tǒng)的控制比較特殊的，它監(jiān)控的點數(shù)比較多，如百萬機(jī)組，其監(jiān)控點數(shù)差不多要占用到整個輔控系統(tǒng)的一半。

1 與設(shè)備的通信方案

由于控制的設(shè)備比較多，而且近年來產(chǎn)品不斷升級，其控制的設(shè)備主要分為兩大類：①高壓：工頻、高頻、脈沖、三相等設(shè)備；②低壓：振打、加熱、高低料位、倉振等設(shè)備。這些設(shè)備可能是由一個廠家生產(chǎn)的，也可能是由多個廠家生產(chǎn)的。

1.1 單一廠家的通信

單一廠家通信一般采用自定義協(xié)議，上位機(jī)采用高級語言編寫的專用監(jiān)控軟件或者組態(tài)軟件，下面的設(shè)備用485通信線接到一個專用的通信柜里，通信柜一般都留有通信接口。與第三方軟件通信留有Modbus通信接口。這種通信結(jié)構(gòu)相對簡單，通信過程比較穩(wěn)定（如圖1所示）。

1.2 多廠家設(shè)備的通信

有些廠家由于設(shè)備比較多或由于某種原因?qū)е略O(shè)備種類繁多。以某電廠為例，該電廠其中的一臺機(jī)爐采用了30臺“阿爾斯通”高頻電源，12臺“南環(huán)”高頻，振打和加熱部分采用“龍凈”的設(shè)備，料位等信號由AB PLC控制，監(jiān)控軟件采用“AB”公司的Factory Talk，F(xiàn)actory Talk只支持OPC的通信協(xié)議?！鞍査雇ā钡母哳l電源的通信接口支持Modbus Tcp/IP協(xié)議，每臺高頻有一個通信接口，需要設(shè)置30個IP地址，而且最多只能有2臺上位機(jī)和設(shè)備連接?！澳檄h(huán)”高頻電源通過485通信線和通信柜連接，這個通信柜支持Modbus Tcp/Ip協(xié)議，設(shè)置一個IP地址即可連接4臺以上的監(jiān)控軟件?！褒垉簟钡脑O(shè)備和“南環(huán)”的設(shè)計理念差不多，也是采用Modbus Tcp/Ip的通信接口。

由于上位機(jī)軟件不能與設(shè)備直接連接，因此只能考慮采用第三方軟件把數(shù)據(jù)采集上來后再和Factory Talk連接。我們采用了KepserverEX軟件，KepserverEX是Kepware通信技術(shù)的產(chǎn)品，擁有市場上最先進(jìn)的通信技術(shù)和OPC服務(wù)器，內(nèi)嵌了80多種驅(qū)動，支持超過100多種設(shè)備。經(jīng)研究測試，KepserverEX具有Modbus Tcp/IP通信驅(qū)動和AB PLC驅(qū)動，本身也可以作為OPC服務(wù)器和Facroty talk通信。該電廠在隨后的4臺機(jī)爐中都是采用這樣的設(shè)計，在后續(xù)的使用中通信穩(wěn)定，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

該電廠高壓設(shè)計冗余較多，平時會關(guān)掉幾臺設(shè)備，或者由于故障的問題一些設(shè)備會暫停運(yùn)轉(zhuǎn)。由于“阿爾斯通”電源的特殊性，它會占用比較多的設(shè)備通道。在建立KepserverEX通道的時需要注意不能按設(shè)備進(jìn)行劃分，否則在一些設(shè)備停機(jī)時，數(shù)據(jù)輪循候，數(shù)據(jù)就會在停機(jī)的設(shè)備中卡住，導(dǎo)致通信速度十分緩慢。

該電廠的案例證明在設(shè)備多且復(fù)雜的情況下，可以使用KepserverEX作為OPC服務(wù)器與各種設(shè)備實現(xiàn)通信，具有較高的通信穩(wěn)定性和實時性。

2 與DCS軟件數(shù)據(jù)通信

各種系統(tǒng)需要進(jìn)行集中控制和分散管理，需要把電除塵數(shù)據(jù)接入DCS系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控；或者需要把數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入當(dāng)?shù)丨h(huán)保局，以便環(huán)保局隨時進(jìn)行監(jiān)控。

2.1 從軟件中將數(shù)據(jù)接入DCS軟件

組態(tài)軟件中，包括電除塵專用軟件都提供有3種接口：Modbus TCP/IP、Modbus RTU和OPC。如果只提供重要設(shè)備的信號和操作，也就是提供數(shù)據(jù)點數(shù)要求比較少的時候，一般采用Modbus RTU；數(shù)據(jù)信號比較多時，采用Modbus TCP/IP和OPC的接口。除塵專用軟件和DCS軟件數(shù)據(jù)通信如圖3所示。

這種結(jié)構(gòu)從目前來看，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時，都會出現(xiàn)一個問題：DCS軟件會不停地往除塵專用軟件發(fā)送數(shù)據(jù)請求，即一直發(fā)送設(shè)定命令給設(shè)備，這樣會導(dǎo)致在DCS無法進(jìn)行設(shè)備操作，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備死機(jī)。解決辦法目前有以下幾種。

（1）只監(jiān)視數(shù)據(jù)，不進(jìn)行控制。

（2）監(jiān)視所有的數(shù)據(jù)，只對重要設(shè)備進(jìn)行操作。對操作的這些數(shù)據(jù)，在除塵專用軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾。當(dāng)有相同的數(shù)據(jù)發(fā)送過來時，就要把數(shù)據(jù)過濾掉，也就是不響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送請求。這種辦法雖然還是會占用系統(tǒng)資源，但由于數(shù)據(jù)較少，幾乎不會產(chǎn)生不良的影響。

（3）監(jiān)控所有的數(shù)據(jù)，按照除塵專用軟件的設(shè)計要求，DCS軟件認(rèn)真執(zhí)行。前文有提到電除塵的數(shù)據(jù)信息是比較多的，幾乎會占到整個輔控系統(tǒng)的1/3甚至更多。當(dāng)所有數(shù)據(jù)一直往下發(fā)送請求時，僅靠除塵專用軟件濾數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足要求，難免會有一些無用數(shù)據(jù)依然發(fā)送到設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備死機(jī)。要想解決這個問題，可以在DCS軟件增加一個開關(guān)，由操作員進(jìn)行強(qiáng)制中斷。建議設(shè)計DCS軟件時增加一個通信開關(guān)（如圖4所示）。

如圖4所示，當(dāng)設(shè)置完數(shù)據(jù)后，點擊“確定”后，數(shù)據(jù)已設(shè)置到設(shè)備。操作人員可再點擊一下“開關(guān)”按鈕，把通信數(shù)據(jù)關(guān)掉，設(shè)置參數(shù)可以不用再與下面設(shè)備進(jìn)行通信。待下次進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時，再把“開關(guān)”打開。

2.2 從通信柜將數(shù)據(jù)接入DCS軟件

通信柜上一般提供Modbus TCP/IP和Modbus OPC接口。與DCS軟件通信時也會碰到一直發(fā)送指令這個問題。通信柜上的代碼已經(jīng)形成，一般不會改動，因此只能從DCS軟件想辦法，解決辦法可以參考本文“2.1（1）”。

3 結(jié)語

電廠電除塵是一個控制點數(shù)多、控制設(shè)備比較特殊也比較重要的系統(tǒng)。從分層系統(tǒng)層面來看，在眾多的組態(tài)軟件中都能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定監(jiān)控。從集中操作層面來看，接入DCS軟件時，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單監(jiān)控。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2015.

[1]中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會.中國電除塵學(xué)術(shù)會議[C].中國電除塵學(xué)術(shù)會議，2015.

[3]郝青.基于PLC與MCGS的煤粉電除塵器控制系統(tǒng)設(shè)計[D].保定：河北大學(xué)，2011.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]