中電投電力工程有限公司 許道春

電廠輸煤程控系統(tǒng)的設計

中電投電力工程有限公司 許道春

中電投臨河電廠一期工程建設2×350MW燃煤超臨界空冷發(fā)電機組，工程廠址位于寧夏回族自治區(qū)銀川市所轄靈武市境內的臨河綜合工業(yè)園區(qū)內。

輸煤系統(tǒng)分別由卸煤、運煤、堆煤、取煤、配煤等分系統(tǒng)組成。卸煤系統(tǒng)采用汽車卸煤、條形煤場儲煤、皮帶輸送運煤和煤斗配煤。輸煤系統(tǒng)廠用電源設有輸煤6kV 母線A、B兩段，兩段母線互為備用，供電給輸煤系統(tǒng)及就近的高壓電動機和低壓廠用變壓器；設380/220V輸煤PC段，分為A、B段，兩段互為備用；設兩臺低壓廠用變壓器供電給輸煤PC段。

一、輸煤控制系統(tǒng)工作原理

輸煤控制系統(tǒng)采用以微處理器為基礎的可編程序控制器（PLC）進行順序控制。根據(jù)輸煤系統(tǒng)工藝設備特點，輸煤程控系統(tǒng)采取遠程I/O方式，本工程輸煤程控系統(tǒng)設輸煤程控室1個，位于輸煤綜合樓內，其中布置控制臺和上位機系統(tǒng)；就地分別設主廠房煤倉間、碎煤機室、＃1轉運站、#2轉運站、#3轉運站、煤水處理間等6個I/O遠程站。

#1轉運站遠程站負責#1轉運站及卸煤溝范圍內的設備接入；#2、#3轉運站遠程站負責#2、#3轉運站范圍內的設備接入；輸煤程控總站負責輸煤綜合樓范圍內的設備接入；碎煤機室遠程站負責碎煤機室范圍內的設備接入；煤倉層遠程站負責主廠房范圍內的輸煤設備的接入；煤水處理間遠程站負責煤水處理間和雨水調節(jié)池范圍內的設備接入；各遠程I/O站設置獨立的遠程機柜，遠程I/O柜的機架、I/O模件和電源等分開設置，遠程I/O的通訊采用雙纜冗余配置。程控室與各遠程站之間及各遠程站之間用光纖、同軸電纜聯(lián)系。主干網(wǎng)通訊電纜要求采用光纖，分支網(wǎng)采用同軸電纜。

控制系統(tǒng)滿足車間集中控制的需要，運行人員在控制室內以LCD和鍵盤為監(jiān)控中心，完成整個工藝系統(tǒng)的啟/?？刂?、正常運行的監(jiān)視及異常工況的處理，并設有通過PLC的緊急停機的后備手操。還可通過網(wǎng)絡接口實現(xiàn)在輔網(wǎng)上進行遠方監(jiān)控。控制室不設置常規(guī)控制儀表盤。控制系統(tǒng)設自動、遠方軟手操及就地手操控制3種方式，每種方式能相互閉鎖。就地控制箱上設就地/程控開關，當程控/就地切換開關打在就地時，程控系統(tǒng)只監(jiān)視設備狀態(tài)，不對其發(fā)出任何控制指令。

輸煤程控系統(tǒng)提供的電源裝置能接受由二路交流220V±15%，50Hz±1Hz的電源。當一路交流電源故障時，能自動的切換到另一路電源，并向程控室發(fā)出報警信號?？刂葡到y(tǒng)的直流電源由程控專用的交、直流電源轉換裝置提供。PLC模塊的工作電源可根據(jù)系統(tǒng)情況自行選擇模塊的工作電源電壓。各個控制柜內的工作電源分路供給，為了便于查找故障，每個分路電源設置工作指示燈及斷路器（或熔斷器）作為保護元件，當電源發(fā)生故障時，PLC發(fā)出聲光報警信號，提示該分路“電源故障”。

本工程PLC選型統(tǒng)一采用西門子6ES7系列產品。控制系統(tǒng)的PLC為雙機熱備配置。本地上位監(jiān)控機與PLC系統(tǒng)的組網(wǎng)采用雙以太網(wǎng)。PLC系統(tǒng)在上層冗余以太網(wǎng)中的地址可在熱備系統(tǒng)中能夠自動轉換，無論那一臺PLC切換成主機, 主機和備機IP地址總能夠相互切換。系統(tǒng)中所有模件都是接插式的，模件能帶電插拔而不影響其他模件和自身的正常工作。PLC 的遠程I/O網(wǎng)上的數(shù)據(jù)采集與主機CPU掃描時間同步。遠程I/O網(wǎng)采用雙纜配置，CPU、I/O和外圍設備間的通訊協(xié)議包括循環(huán)冗余校驗、奇偶誤差校驗、成幀調節(jié)誤差和超限誤差校驗。 PLC與LCD操作員站、PLC機柜與就地I/O柜間的通訊都采用雙纜冗余配置。邏輯功能都編入PLC內，不用硬接線或復雜的特殊開關及其他輸入裝置來實現(xiàn)邏輯功能。

輸煤程控控制功能包括上煤程控、配煤程控、系統(tǒng)監(jiān)測管理、事故報警、事故自診斷、煤量統(tǒng)計、報表打印及上位管理機的管理功能等。輸煤程控系統(tǒng)完成所有輸煤工藝系統(tǒng)以及輸煤系統(tǒng)廠用電源的控制。上煤控制功能分程控自動、程控手動和就地手動3種方式。其中前兩者在PLC的控制下進行，就地手動無需PLC的參與。程控自動方式的所有操作均通過程控室上位機軟操作（鍵盤+鼠標）實現(xiàn)，各設備之間按工藝專業(yè)的要求在PLC控制下自動連鎖運行的順序控制功能。也就是用工業(yè)控制機通過軟功能鍵對運煤系統(tǒng)實現(xiàn)順序控制、單機連鎖起停及在調試過程中無連鎖的單機起停控制功能。同時也對原煤斗的自動順序配煤及單個配煤設備的起停控制功能。配煤控制功能方式與上煤控制功能一致。

二、輸煤程控系統(tǒng)的監(jiān)控功能

監(jiān)視報警功能主要包括輸煤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理、各種運行方式設備的運行工況變化，并能通過功能鍵盤為運行、檢修人員提供各種信息和報警?？稍谏衔粰C上直觀地顯示出各倉的貯煤高度，并對高低越限煤位顯示與報警。整個輸煤系統(tǒng)具有自動采集運行工況及有關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時流量編制、修改及狀態(tài)顯示，能按規(guī)定時間或即時打印各種報表和記錄。所有記錄能至少保存2周以上。所有重要報警信號、連鎖保護信號、設備故障跳閘信號等均隨時按發(fā)生順序進行記錄和存儲，并能夠隨意調看和打印。系統(tǒng)邏輯中根據(jù)工藝系統(tǒng)的特點預先設置上煤、配煤方式。

鍵盤是輸煤系統(tǒng)的監(jiān)視控制中心，LCD屏幕除了顯示工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運行狀況、控制對象狀態(tài)外，還能顯示成組參數(shù)。當參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，以不同顏色進行顯示。LCD畫面按照工藝流程圖設計，設有足夠的畫面幅數(shù)以保證工藝系統(tǒng)和控制對象的完整性及滿足整個系統(tǒng)的運行和控制的需要。

在輸煤系統(tǒng)每條皮帶的頭部設置皮帶電動機就地控制箱，用以實現(xiàn)皮帶就地操作和皮帶保護信號就地匯總的作用。此箱內包括各設備就地控制元件和現(xiàn)場總線設備等。本工程輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡（簡稱輔網(wǎng)）采用100M的工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)集中控制方式，輸煤程控系統(tǒng)作為整個輔助車間控制網(wǎng)絡的一個子系統(tǒng)，輸煤系統(tǒng)與輔網(wǎng)通過冗余交換機連接，留有滿足上層網(wǎng)絡要求的通訊接口。通訊接口能滿足通過全廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡的上位機實現(xiàn)對輸煤程控系統(tǒng)進行遠方監(jiān)視和控制、參數(shù)和報警顯示、報表打印、程序在線修改和下載等功能。當一條網(wǎng)絡線路通訊故障時，可自動切換至另一條線路，因此不會影響上層網(wǎng)絡對本系統(tǒng)的監(jiān)控。在整個網(wǎng)絡故障時，或者在其它特殊情況下(如系統(tǒng)調試、檢修)可在脫硫控制室，通過上位機監(jiān)控設備以保證生產運行和設備的安全。本控制系統(tǒng)在接入上層網(wǎng)絡時，有防病毒措施，確保不會受到病毒的攻擊。

輸煤程控系統(tǒng)監(jiān)視和控制的所有LCD畫面都按照輔助系統(tǒng)控制網(wǎng)絡統(tǒng)一要求的方式進行組態(tài)，輸煤系統(tǒng)PLC控制程序的組態(tài)和修改可在全廠輔助系統(tǒng)集中控制網(wǎng)絡的工程師站上進行。設備廠家提供一套完整的PLC系統(tǒng)組態(tài)軟件的使用程序軟件，可在工控機上用軟件對系統(tǒng)組態(tài)進行編輯和修改，而且在線編輯和修改時不會影響系統(tǒng)的正常運行。

輸煤通訊調度臺布置在程控臺上。當輸煤系統(tǒng)進行程控操作和報警時，與設在各個轉運站本地的輸煤系統(tǒng)進行有線呼叫聯(lián)系，并將相應語音信息在整個皮帶沿線播放。程控系統(tǒng)預留與全廠閉路電視系統(tǒng)聯(lián)動的接口。工業(yè)電視監(jiān)視器布置在輸煤控制室內程控臺前，工業(yè)電視切換裝置布置在程控臺上。當輸煤程控系統(tǒng)檢測到某轉運站或某位置處的設備故障或報警時向工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)出信號，使工業(yè)電視系統(tǒng)能給對位置處的攝像頭發(fā)出切換信號，并在工業(yè)電視系統(tǒng)內將該位置攝像畫面顯示在工業(yè)電視監(jiān)視器上。

程控系統(tǒng)與相對獨立的由工藝專業(yè)成套的設備如滾軸篩、除塵器、除鐵器等設備之間的連接采用通信方式實現(xiàn)。斗輪機不參與程控（機上自帶程控）操作，但機上帶式輸送機與地面帶式輸送機設事故連鎖，并與輸煤程控系統(tǒng)通信及音響信號聯(lián)系。