楚登攀

摘要：調(diào)度系統(tǒng)是工廠生產(chǎn)的大腦，其自動(dòng)化程度高低決定了工廠生產(chǎn)水平。為了提高工廠生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化的目的，對(duì)東龐矸石熱電廠原有系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，通過升級(jí)改造，取得了較好效果，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本系統(tǒng)在熱電廠調(diào)度系統(tǒng)中和工業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用中的地位十分重要，現(xiàn)對(duì)此自動(dòng)化系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：電廠自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化

Research on Optimization of Power plant Automatic Dispatching System

CHU Dengpan

（Dongpang Gangue Thermal Power Plant of Jizhong Energy Co.， Ltd.， Xingtai，Hebei Province，054000 China）

Abstract： Scheduling system is the brain of factory production， and its degree of automation determines the level of factory production. In order to improve the production efficiency of the plant and realize the purpose of office automation， we have upgraded the original system of Dongpang gangue thermal power plant. Through the upgrading， good results have been achieved， which greatly improves the production efficiency and reduces the production cost. The system plays a very important role in the dispatching system of thermal power plant and industrial real-time application. The specific application of the automation system is discussed in detail for reference.

Key Words： Power plant; Automation; Dispatching system; Optimization

東龐矸石熱電廠目前容量為3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐（分別為75t/h、35t/h、65t/h）配3臺(tái)6MW汽輪發(fā)電機(jī)的熱電廠，由3臺(tái)動(dòng)力鍋爐和3臺(tái)汽輪發(fā)電系統(tǒng)組成，多而分散的盤裝儀表系統(tǒng)分布在全廠6個(gè)控制室。這個(gè)系統(tǒng)使用的設(shè)備比較多且型號(hào)比較大，檢測(cè)獲得的參數(shù)數(shù)量比較多，且比較分散，因此相關(guān)管理人員需要重點(diǎn)研究如何在供熱條件以及發(fā)熱效率上，處理各個(gè)機(jī)械設(shè)備之間的運(yùn)行參數(shù)，爭(zhēng)取使鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行、低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)使用的6個(gè)設(shè)備操作環(huán)境在距離上相差幾十米甚至是上百米，而東龐熱電廠的中心調(diào)度室距離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的距離已經(jīng)超出100 m，整個(gè)生產(chǎn)管理以及指揮調(diào)度基本只能依靠電話進(jìn)行監(jiān)控管理，不能直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控管理，使得現(xiàn)場(chǎng)操作人員存在虛報(bào)數(shù)量、隱瞞實(shí)際情況的問題，導(dǎo)致各個(gè)設(shè)備存在調(diào)而不度的尷尬問題。再加上整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率比較低，會(huì)頻繁出現(xiàn)故障問題。為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)調(diào)度管理，需要不斷提升生產(chǎn)運(yùn)行效率，盡量降低生產(chǎn)成本，以研華-4000系列的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模塊檢測(cè)系統(tǒng)和浙江中控股份有限公司研制的無紙記錄儀作為主要研究?jī)?nèi)容，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是為操作平臺(tái)，已經(jīng)創(chuàng)建了可以遠(yuǎn)程調(diào)度管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，本文將會(huì)重點(diǎn)研究下層檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)模塊的優(yōu)化方式。

1系統(tǒng)組成簡(jiǎn)介

系統(tǒng)主要由6個(gè)操作設(shè)備間構(gòu)成，每一個(gè)操作間都需進(jìn)行壓力檢測(cè)、溫度檢測(cè)、流量檢測(cè)、液位檢測(cè)，計(jì)算機(jī)檢測(cè)需要使用數(shù)據(jù)處理和參數(shù)檢測(cè)的總量已經(jīng)達(dá)到69個(gè)，這些數(shù)值已經(jīng)分散在各個(gè)儀表盤內(nèi)部模塊以及無紙記錄儀上，技術(shù)人員可以借助智能儀表處理一部分熱工參數(shù)，還可以運(yùn)用變送器將余下的熱工參數(shù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)程檢測(cè)處理的接口模塊上，在經(jīng)過模塊內(nèi)部的計(jì)算機(jī)芯片進(jìn)行輸送處理以后，可以經(jīng)過串行數(shù)據(jù)總線RS485將相關(guān)數(shù)據(jù)直接上傳到檢測(cè)計(jì)算機(jī)中，工業(yè)計(jì)算機(jī)即可以利用接口轉(zhuǎn)換模塊順利完成和其余模塊的通信處理，能夠?qū)⑺幸呀?jīng)采集好的檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總在計(jì)算機(jī)中，在完成數(shù)據(jù)處理以后，可以順利實(shí)施數(shù)據(jù)的量程轉(zhuǎn)換。通過對(duì)一時(shí)間段手機(jī)的溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)實(shí)施補(bǔ)償計(jì)算，能夠計(jì)量出總流量值 [1]。在完成該過程以后，技術(shù)人員可以直接將已經(jīng)檢測(cè)到的63個(gè)熱工參數(shù)以及40個(gè)后續(xù)計(jì)算獲得的參數(shù)值利用計(jì)算機(jī)實(shí)施數(shù)據(jù)傳送處理。

在工業(yè)檢測(cè)計(jì)算機(jī)上安裝組態(tài)王軟件，能夠順利調(diào)度管理電池的畫面組態(tài)，還能夠創(chuàng)建比較完整的數(shù)據(jù)庫，采集獲取的數(shù)據(jù)可以在組態(tài)界面上實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來 [2]。亞控科技具備比較完整的自動(dòng)化軟件產(chǎn)品管理線。數(shù)據(jù)采集平臺(tái)KingIOServer的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠順利完成工業(yè)設(shè)備、協(xié)議接口的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā);監(jiān)控平臺(tái)組態(tài)王KingView系列能夠檢測(cè)各種設(shè)備的運(yùn)行情況、某個(gè)工段或生產(chǎn)線運(yùn)行情況的監(jiān)視控制;廠級(jí)監(jiān)控平臺(tái)使用的KingSCADA系列可以側(cè)重管理廠級(jí)生產(chǎn)運(yùn)營管理的全方位監(jiān)控管理;KingSuperSCADA不僅能夠切實(shí)滿足集團(tuán)級(jí)以上的生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控管理需要，還具備一定的自主研發(fā)能力、安全控制能力，可以提升國家公共安全、工業(yè)信息安全;工業(yè)行業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)KingHistorian對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)施儲(chǔ)存管理、查詢管理;進(jìn)行一體化管理的全組態(tài)平臺(tái)KingFusion產(chǎn)品能夠協(xié)助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)監(jiān)控管理以及生產(chǎn)經(jīng)營管理，可以突破企業(yè)內(nèi)部的縱向數(shù)據(jù)流以及橫向數(shù)據(jù)流，能夠創(chuàng)建了企業(yè)過程數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一體化管理平臺(tái)，能夠迅速進(jìn)行MES系統(tǒng)方案管理和智能生產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)[3]。

2使用牛頓I-7017設(shè)計(jì)電廠調(diào)度檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

東龐礦矸石熱電廠使用的遠(yuǎn)程調(diào)度管理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，因此檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性比較高，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)。牛頓I-7017實(shí)際上是一種八路A/D轉(zhuǎn)換模塊，涵蓋很多輸入模塊，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，需要將模塊運(yùn)用在工業(yè)企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控管理，測(cè)量精準(zhǔn)度比較高，可以借助RS485進(jìn)行遠(yuǎn)程管理[4]。若是將這種模塊視為調(diào)度系統(tǒng)的檢測(cè)基礎(chǔ)，能夠切實(shí)滿足可靠性要求、實(shí)時(shí)性要求。在應(yīng)用電廠調(diào)度系統(tǒng)時(shí)需要妥善處理關(guān)鍵設(shè)計(jì)點(diǎn)，方能將系統(tǒng)的調(diào)度功能充分發(fā)揮出來。

2.1原本檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的共性問題

在對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)改造處理時(shí)，需要留存原本的儀表檢測(cè)系統(tǒng)，需要從傳統(tǒng)系統(tǒng)中提取出比較主要的檢測(cè)信號(hào)，盡管牛頓模塊已經(jīng)具備比較全面的輸入信號(hào)，需要在電廠設(shè)備上安裝一些傳感器、變松器、電力檢測(cè)線路，應(yīng)該在已有檢測(cè)系統(tǒng)中提取信號(hào)。因?yàn)閴毫π盘?hào)、流量信號(hào)、液位信號(hào)需要利用變送器將信號(hào)傳遞到儀表盤位置上，僅需將模塊內(nèi)部的電流串聯(lián)到變送器電流回路中，能夠運(yùn)用儀表以及牛頓模塊檢測(cè)變送器的輸出信號(hào)。

其中相對(duì)比較麻煩的是溫度類信號(hào)，很多溫度儀在收集溫度時(shí)，需要借助從熱電偶以及熱電阻進(jìn)行信號(hào)輸入管理，工作人員通過使用一體化溫度變送器能夠優(yōu)化解決此類問題，可以直接將其安裝在電力調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)傳感器的接線盒內(nèi)部，能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)和儀表盤的連線置于一體化溫度變送器進(jìn)行供電管理、信號(hào)輸出管理，不需要從現(xiàn)場(chǎng)位置向儀表盤進(jìn)行拉線處理，需要將溫度儀表的輸入回路電流更改為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，將溫度儀表以及模塊輸入到變送器電流輸出回路中，能夠全面檢測(cè)溫度信號(hào)的變化情況[5]。

2.2模塊輸入回路在保護(hù)過程中出現(xiàn)的問題

由于牛頓-7017 模塊具備很多輸入方式，因此在輸入回路內(nèi)部位置添加保護(hù)系統(tǒng)比較困難，因此一般情況下技術(shù)人員會(huì)在工業(yè)檢測(cè)環(huán)境中，將電流檢測(cè)輸入回路和之前的儀表電流回路串聯(lián)在一處，可以從輸電線路上引進(jìn)很多比較強(qiáng)的交流以及直流干擾信號(hào)。在處理Ⅱ型壓力變送器的時(shí)候，因?yàn)檩敵龌芈窌?huì)串聯(lián)很多用于信息反饋的饋線圈，在變送器已經(jīng)中斷電源的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)很多比較高的反電勢(shì)，此時(shí)開路電壓能夠達(dá)到60 V，可能會(huì)導(dǎo)致牛頓模塊的輸入回路出現(xiàn)被打壞的現(xiàn)象。

在電廠調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)使用模塊檢查回路是否出現(xiàn)斷電檢修，需要設(shè)計(jì)一個(gè)不影響模塊正常檢測(cè)管理，應(yīng)該在出現(xiàn)非正常高壓時(shí)，對(duì)輸入模塊的電流加強(qiáng)保護(hù)，工作人員可以使用2個(gè)處于反接狀態(tài)的5 V穩(wěn)壓管進(jìn)行并聯(lián)安裝在電阻兩段位置，從而產(chǎn)生電流輸入回路模塊，能夠有效解決這種問題。若是2個(gè)125 Ω的電阻串聯(lián)電流可以正常被檢測(cè)管理，能夠?qū)⒛K輸入端口的交流電、直流電減少到原值的10%。

在穩(wěn)壓管進(jìn)行串聯(lián)處理時(shí)，需要對(duì)模塊端口電壓實(shí)施維護(hù)管理，需要特別注意的是，盡管模塊端口電流的最大電壓是2.5 V，但是在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓管時(shí)需要盡量設(shè)置的略高一點(diǎn)，且需要使用圖示儀進(jìn)行測(cè)量，確保在穩(wěn)壓管反串電壓處于2.5 V時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)泄漏電流直接影響到模塊檢測(cè)處理的精準(zhǔn)度。

2.3系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性以及可靠性方面出現(xiàn)的問題

本機(jī)系統(tǒng)主要是工業(yè)企業(yè)的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)的可靠性以及實(shí)時(shí)性的要求比較嚴(yán)格，在運(yùn)用此系統(tǒng)檢測(cè)管理計(jì)算機(jī)時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)源實(shí)施材料處理，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行使用的判斷依據(jù)。從硬件上分析，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具備比較強(qiáng)的抗干擾效果，運(yùn)用電子盤能夠替代硬盤，具有的可靠性比較高，經(jīng)過反復(fù)研究可以發(fā)現(xiàn)，C語言的電子編程效率更加高，可以直接對(duì)端口位置實(shí)施操作。

本系統(tǒng)可以對(duì)20個(gè)瞬時(shí)流量參數(shù)實(shí)施檢測(cè)處理，在進(jìn)行溫度補(bǔ)償以及壓力補(bǔ)償時(shí)，可以綜合計(jì)算總流量，應(yīng)該每隔5 s實(shí)施一次計(jì)量，對(duì)于軟件的實(shí)時(shí)性要求比較高，而C語言的運(yùn)行效率比較高，可以充分發(fā)揮出系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通信處理程序、數(shù)據(jù)采集程序、時(shí)間處理程序的運(yùn)行時(shí)間不會(huì)超出3 s。調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行效果可以證明電廠調(diào)度設(shè)計(jì)的正確性，需要將工作檢測(cè)計(jì)算機(jī)置于發(fā)電機(jī)操作空間內(nèi)，從2019年10月運(yùn)行到2022年初并未出現(xiàn)任何故障問題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)跳閘問題的強(qiáng)干擾信號(hào)并不會(huì)影響設(shè)施正常運(yùn)行管理[6]。

2.4模塊通信程序在可靠性上出現(xiàn)的問題

由模塊以及計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成的下層檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上是一種主從處理系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)模塊實(shí)施巡檢管理，并依次開展通信聯(lián)絡(luò)管理。工作人員通過計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)用RS485和下層檢測(cè)模塊創(chuàng)建通信聯(lián)絡(luò)程序，使用計(jì)算機(jī)底層BIOS INT14設(shè)施可以順利完成硬件管理。檢測(cè)模塊實(shí)際上是C語言實(shí)施程序管理的軟件，通過分析C 語言調(diào)試程序可以發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)模塊處于隨機(jī)停電情況時(shí)極易出現(xiàn)死機(jī)故障[7]。

造成死機(jī)的原因是，主機(jī)在向某一個(gè)模塊發(fā)射聯(lián)絡(luò)信號(hào)的時(shí)候，信號(hào)在處于聯(lián)絡(luò)狀態(tài)時(shí)，模塊電源將會(huì)出現(xiàn)斷電問題，若是檢測(cè)時(shí)間過長，可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)想象。在處理死機(jī)問題時(shí)，工作人員需要在利用計(jì)算機(jī)和模塊建立聯(lián)絡(luò)關(guān)系時(shí)開啟定時(shí)器，在聯(lián)絡(luò)時(shí)間已經(jīng)超出0.2 s的時(shí)候，模塊將難以產(chǎn)生回應(yīng)信號(hào)，將會(huì)直接跳出等待程序，然后再實(shí)施聯(lián)絡(luò)管理，若是連續(xù)3次皆處于連接不上的狀態(tài)，則表示這種模塊已經(jīng)處于斷電狀態(tài)，屏幕上能夠直接展現(xiàn)出模塊運(yùn)行情況，需要對(duì)模塊進(jìn)行聯(lián)絡(luò)管理，能夠防止由于干擾問題導(dǎo)致的通信瞬時(shí)中斷問題，運(yùn)行效果比較好。

3分析系統(tǒng)的運(yùn)行效果

若是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視為操作平臺(tái)，需要使用計(jì)算機(jī)對(duì)電廠調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，由于調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)需要采集的數(shù)據(jù)比較多，可以自行開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口的方式進(jìn)行優(yōu)化處理。若是使用牛頓I-7000系列的遠(yuǎn)程檢測(cè)模塊和多個(gè)儀表進(jìn)行管理，可以使用大規(guī)模數(shù)據(jù)庫SQL server2000進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，運(yùn)用可視化比較強(qiáng)的編程語言Visual C++，能夠?qū)?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行編寫管理。若是使用一次元件R4000的無紙記錄儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)形式的指針記錄儀，數(shù)據(jù)記錄的精準(zhǔn)度可達(dá)0.2級(jí)，材料損耗費(fèi)用以及維修處理費(fèi)用比較低。

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)需要在生產(chǎn)調(diào)度的監(jiān)控管理下進(jìn)行運(yùn)行管理，系統(tǒng)具備健全的歷史記錄查詢管理、參數(shù)超限預(yù)警管理、趨勢(shì)圖展示管理，能夠進(jìn)一步提升電廠調(diào)度管理水平。對(duì)比分析2021年和2020年的數(shù)據(jù)可知，2個(gè)月的總發(fā)電量可以達(dá)到40萬kW·h，電力收益近17萬，運(yùn)用無紙記錄儀代替儀器傳統(tǒng)的記錄儀，每年能夠節(jié)省的材料費(fèi)用以及維修費(fèi)用近10萬，充分展現(xiàn)出現(xiàn)代化測(cè)控管理技術(shù)優(yōu)化改造傳統(tǒng)電廠調(diào)度的能力。

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