煤儲(chǔ)運(yùn)裝置控制系統(tǒng)改造

趙皓 遲祖濤

[摘? ? 要]簡(jiǎn)述某廠公用工程煤儲(chǔ)運(yùn)裝置控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及問(wèn)題，介紹輸煤系統(tǒng)控制方案，分析了輸煤系統(tǒng)停機(jī)問(wèn)題和改造措施。

[關(guān)鍵詞]煤儲(chǔ)運(yùn);控制系統(tǒng);停機(jī)和改造措施

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）12–00–02

[Abstract]This paper introduces the present situation and problems of coal storage and transportation equipment control system in public works of a certain plant， introduces the control scheme of coal transportation system， and analyzes the shutdown problem and transformation measures of coal transportation system.

[Keywords]coal storage and transportation; control system; shutdown and renovation measure

某廠的煤儲(chǔ)運(yùn)裝置控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-400H冗余PLC控制系統(tǒng)，包含1個(gè)主站，10個(gè)遠(yuǎn)程I/O子站，以及皮帶輸送機(jī)上的63套除塵控制器，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)龐大臃腫，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，經(jīng)常由于除塵控制單元故障，造成輸煤主控制器癱瘓，輸煤系統(tǒng)停運(yùn)，嚴(yán)重威脅到全廠安全生產(chǎn)。針對(duì)煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，合理制定輸煤系統(tǒng)方案，對(duì)保證主裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

1 概述

1.1 工廠現(xiàn)狀

某廠屬于大型煤化工企業(yè)，煤儲(chǔ)運(yùn)裝置提供廠內(nèi)生產(chǎn)源料，占有重要地位。隨著煤化工項(xiàng)目大型化和規(guī)模化發(fā)展，輸煤系統(tǒng)需同時(shí)為鍋爐裝置提供燃料煤和煤氣化裝置提供原料煤，煤耗量大。

1.2 煤儲(chǔ)運(yùn)裝置控制系統(tǒng)

某廠原有一套煤儲(chǔ)運(yùn)上料系統(tǒng)，采用西門(mén)子S7-400H冗余PLC控制系統(tǒng)，包括上料部分和除塵部分。上料部分遠(yuǎn)程I/O站采用西門(mén)子ET200系統(tǒng)，控制器和遠(yuǎn)程I/O站采用光纖Profibus DP總線通訊方式;除塵部分采用S7-200PLC進(jìn)行控制，采用Profibus DP轉(zhuǎn)光纖的方式作為一個(gè)I/O站接入到系統(tǒng)中。上位機(jī)由一臺(tái)工程師站和一臺(tái)操作員站組成，組態(tài)軟件采用WINCC組態(tài)軟件，每臺(tái)上位機(jī)安裝兩塊西門(mén)子CP1623專(zhuān)用以太網(wǎng)卡和PLC之間通訊。

1.3 改造意義

當(dāng)輸煤系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時(shí)，鍋爐系統(tǒng)和氣化裝置只能依靠其給煤煤倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)煤來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)功能。如果不能在極短時(shí)間內(nèi)消除輸煤系統(tǒng)故障，將面臨給煤煤倉(cāng)枯竭而被迫停爐停機(jī)的危險(xiǎn)局面，從而產(chǎn)生時(shí)間長(zhǎng)、面積廣的停產(chǎn)事故，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

輸煤系統(tǒng)正常運(yùn)行也可以保障煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全、正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)楫?dāng)輸煤系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時(shí)，煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)在倉(cāng)內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)滿后，只能選擇其他方式運(yùn)輸煤炭，無(wú)法通過(guò)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行煤炭輸送，勢(shì)必對(duì)煤礦生產(chǎn)造成影響，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。

2 系統(tǒng)技術(shù)方案

2.1 原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

原煤儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)中遠(yuǎn)程站包括654—657共4個(gè)單元子站（如圖1所示），654單元子站由7套ET200站和20套S7-200系統(tǒng)組成，655單元子站由2套ET200站和26套S7-200系統(tǒng)組成，656單元子站由4套S7-200系統(tǒng)組成，657單元子站由1套ET200站、13套S7-200系統(tǒng)組成。

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，部分S7-200控制系統(tǒng)或通訊單元損壞，造成了PLC主站與I/O通訊負(fù)荷過(guò)大，S7-400控制系統(tǒng)CPU出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。為了保障上料系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，利用大修期間對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.2 改造后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本次改造將原有S7-200除塵系統(tǒng)的通訊從上料系統(tǒng)中分離出來(lái)，獨(dú)立組網(wǎng)，改造后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

新增除塵主控制器采用S7-412PLC，并采用單CPU處理器、單電源系統(tǒng)、單網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)方式構(gòu)成可靠的控制系統(tǒng)，新增除塵系統(tǒng)安裝在控制室PLC控制柜內(nèi)。上料系統(tǒng)ET200站保持不變，與原S7-400H組成獨(dú)立控制系統(tǒng)。除塵控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入上料系統(tǒng)交換機(jī)中，上位機(jī)的畫(huà)面保持不變，重新修改除塵部分的數(shù)據(jù)地址。因657單元除塵網(wǎng)絡(luò)中，連接有3#皮帶電子稱(chēng)重儀，為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，將657單元除塵網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)連接到除塵CPU集成的DP口上。

原操作站有一臺(tái)工程師站和一臺(tái)操作員站，不便于操作人員監(jiān)控畫(huà)面，根據(jù)工藝要求，本次改造增加兩臺(tái)操作站，每臺(tái)操作站安裝一塊CP1623以太網(wǎng)卡，分別與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，操作站通過(guò)以太網(wǎng)與三套PLC進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

3 改造前后控制系統(tǒng)比較

①改造前控制系統(tǒng)中，硬件組態(tài)如圖3所示。

原系統(tǒng)硬件組態(tài)圖中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有較高的復(fù)雜程度，根據(jù)以往CPU停機(jī)現(xiàn)象和日志分析，63個(gè)S7-200的通訊質(zhì)量對(duì)于主線上料系統(tǒng)的正常運(yùn)行有較大影響。

②改造后控制系統(tǒng)中，硬件組態(tài)如圖4、5所示。

最下面一排為657單元的除塵控制器，其中第1個(gè)從站為4#轉(zhuǎn)運(yùn)站上實(shí)物校驗(yàn)裝置的S7-300控制系統(tǒng)，因?yàn)樵揝7-300系統(tǒng)負(fù)責(zé)與就地3#皮帶秤電子稱(chēng)重儀進(jìn)行MODBUSASCII通訊。本次改造中，為進(jìn)一步保證3#皮帶秤電子稱(chēng)重儀的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，將657單元的除塵控制器單獨(dú)連接到CPU集成的MPI/DP接口。

改造后控制系統(tǒng)中，對(duì)除塵程序進(jìn)行了剝離，除塵系統(tǒng)作為主線上料的輔助系統(tǒng)，且數(shù)量較多，個(gè)別通訊中斷或者硬件損壞，不應(yīng)對(duì)主線輸煤造成停機(jī);經(jīng)過(guò)分離硬件和軟件，以及采取獨(dú)立通訊，更進(jìn)一步穩(wěn)定了主線的運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)為分散控制和集中管理。在原系統(tǒng)中，過(guò)度的集中控制，對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了一定影響。本次改造通過(guò)剝離除塵系統(tǒng)，使主線上料系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)分別獨(dú)立運(yùn)行，保證工廠穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，大大減少了非正常停車(chē)次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 范煥杰.給煤控制系統(tǒng)的技術(shù)改造與實(shí)現(xiàn)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，14（22）：50-52.