王欣剛（大連港口設計研究院有限公司,遼寧大連116001）

火力發(fā)電廠運煤自動化系統設計探討

王欣剛
（大連港口設計研究院有限公司,遼寧大連116001）

摘要：火力發(fā)電廠運煤自動化系統的設計應貫徹國家建設的基本方針，遵照國家經濟技術政策，合理控制成本，做到安全穩(wěn)定、技術先進、經濟優(yōu)化，控制和檢測方便，滿足火力發(fā)電廠運煤系統的經濟安全運行。運煤自動化系統應根據運煤工藝系統的特點，采用新產品、新技術，提高運煤系統的自動化水平。本文主要針對火力發(fā)電廠運煤自動化系統所采用的通訊方式、控制設備、系統接口等相關設計問題進行初步地探討。關鍵詞：運煤自動化；PLC；現場總線

0引言

運煤系統作為火力發(fā)電廠的重要組成部分，起著血液輸送的作用，而運煤自動化系統則是其穩(wěn)定高效運行的保障。因此要求運煤自動化系統硬件應具有較強的抗干擾能力，同時還應具備操作的可靠性和維護的便利性。

1設計原則

運煤系統自動化方案設計應根據電廠實際運行管理模式確定。應遵循以下原則：1）自動化水平要高，維護方便，達到減員、增效的目的；2）合理規(guī)劃運煤系統架構配置，與全廠各系統要統一或兼容，可實現系統之間的資源共享；3）合理布置分布式I/O、遠程I/O站以及采用現場總線形式，節(jié)省控制電纜；4）前段信號檢測設備選型應經濟合理、安全可靠、性能先進；5）應充分考慮系統的可擴展性，為電廠的改擴建預留空間。

2運煤自動化系統的構成

運煤自動化系統應結合運煤系統的規(guī)模、被控對象運行特點及控制設備的技術水平，采用最實用的系統結構。系統一般由監(jiān)控層、控制主站層、現場層設備以及相互聯系的網絡設備組成?？傮w可概括為“三層設備，兩層網絡”結構。

2.1監(jiān)控層

包括操作員站、工程師站及其附屬打印設備等。

設備應采用先進可靠的工控級產品，具有防輻射、抗干擾能力。設計時應考慮系統的冗余控制要求、項目統一規(guī)定及業(yè)主方相關要求，至少配置2臺以上。配套組態(tài)軟件、編程軟件、應用軟件等，應與全廠統一，方便人員培訓和后續(xù)管理。

設備一般設置在輸煤控制室，亦可與全廠輔助車間控制系統統一布置，以便按區(qū)域集中控制。

2.2控制主站層

包括控制主機、主站I/O機柜等。

控制主機可采用可編程控制器（PLC）或分散控制系統（DCS）。采用何種方式應進行技術經濟比較，盡量與全廠統一。

與監(jiān)控層網絡一般采用以太網通訊，按冗余熱備用方式配置。

2.3現場設備層

包括遠程I/O站、分布式I/O、現場智能設備。

現場層網絡采用冗余雙網，協議一般為CAN、Modbus、ProfibusDP、DeviceNet、工業(yè)以太網等

設備配置主要考慮運煤工藝系統的設備布置和控制要求情況，在此基礎上靈活配置站點形式。該層是運煤自動化系統設計中可變性最大的、爭議最多的層面。本文建議對于相對集中的區(qū)域采用遠程I/O站，如筒倉、煤倉間、轉運站、碎煤機室、區(qū)域變電所等；對于現場分散設備宜采用分布式I/O子站，子站與現場電控箱并列布置或合并，通過現場總線網絡連接，數量根據工藝設備數量或劃分區(qū)域配置。對布置于現場的總線設備，按一定的原則進行區(qū)域劃分，將現場總線設備劃分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域設置一臺現場總線式區(qū)域控制器。區(qū)域內裝置通過冗余現場總線接入區(qū)域控制器，并通過區(qū)域控制器與布置于輸煤程控室的主控單元雙向通訊，實現整個輸煤總線控制系統的功能。使用現場總線可以大量節(jié)省控制電纜，安裝方便快捷，能有效應對各種變化，還可通過高效低本的方式獲取大量信號，用以滿足自動化系統對利用和采集更多數據來優(yōu)化性能和成本的需求，對于系統改擴建的拓展能力極強。具體采用哪種方式應與業(yè)主方充分溝通后確定。??現場信號的采集，對于離散量輸入（DI）建議采用“弱電模塊+隔離繼電器”，為減少長距離電纜分布電容對信號的干擾，建議繼電器線圈巡檢電壓采用DC24V或DC48V。對于離散量輸出（DO）直接采用強電模塊或繼電器隔離輸出，觸點容量應滿足回路對電壓和電流的要求。對于模擬量信號應根據信號的不同選擇相應電流、電壓類型，且測量范圍應一致，如信號引自爆炸危險區(qū)則應加裝安全柵隔離。

2.4網絡設備

包括交換機、網絡通信介質和通訊接口設備。

系統應設有與廠級監(jiān)控信息系統（SIS）或全廠輔助車間控制系統的網絡通信接口；

系統宜設有與運煤輔助設備相配套控制系統的通信接口；

系統宜設有分布式I/O站點、現場智能設備的通信接口；

系統宜設有運煤工業(yè)電視輔助監(jiān)控系統的通信接口；

系統宜設有運煤調度呼叫廣播或通信系統的通信接口；

系統宜設有消防火災報警系統的通信接口。

設備配置應保證整個系統的冗余性、可靠性及穩(wěn)定性等要求。通信介質根據相對位置可采用銅纜或光纜。

3運煤自動化系統的功能

系統功能的實現包含硬件架構和軟件編程。

（1）硬件架構對于設備來講，范圍包括卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關輔助系統。而根據信號功能的不同可劃分為需要監(jiān)測的設備、需要監(jiān)控的設備和保護裝置，設計時亦應考慮設備與運煤自動化系統運行的聯鎖控制信號，硬件接口應盡可能完善，為軟件編程留有可用空間：1）設計中需要考慮的監(jiān)測設備有運煤系統的翻車機、卸船機、門式或橋式抓煤機、螺旋卸車機、斗輪堆取料機、翻車機衡、汽車衡、入廠（爐）煤采樣裝置等；2）設計中需要考慮的監(jiān)控設備有運煤系統的碎煤機、篩煤機、三塊處理機、給煤機、犁式卸料器、犁煤器電動三通擋板、帶式輸送機、頭部伸縮裝置、防閉塞振打器、除鐵器等；除塵系統的電除塵器、布袋除塵器、噴霧抑塵系統；運煤工業(yè)電視監(jiān)控系統；水沖洗系統和污水處理系統等輔助系統；3）保護裝置有跑偏開關、拉繩開關、速度開關、撕裂開關、堵煤檢測裝置、煤流檢測裝置、料位檢測裝置、限位行程開關及警鈴等。

（2）系統軟件編程應具有流程選擇、控制方式選擇、程序啟動、程序停機、聯鎖停機及緊急停機功能。

在卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關輔助系統中，流程的組態(tài)應充分考慮實際運行所需的預啟動、正常啟動、正常停機、聯鎖停機之間的關系。

4結束語

隨著科學技術的不斷進步，自動化水平也在不斷完善提高，在系統設計過程中，我們更要充分了解不同控制方式下市場主流產品性能，最終的目的是實現運煤工藝系統的穩(wěn)定運行和安全可靠。

參考文獻：

[1]傅宇.PLC在工業(yè)自動化控制中的應用研究[J].機電信息,2012(03).

[2]葛修軍.PLC在電廠輸煤程控系統中的應用[J].煤炭技術,2013(08).