煤一期堆場灑水電氣改造

胡文慧

（秦皇島港新港灣集裝箱碼頭有限公司 河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

作為某港口年代久遠的煤炭一期堆場， 設(shè)備和線纜嚴(yán)重老化，癱瘓時間長久。環(huán)境保護面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，需要對灑水除塵系統(tǒng)進行改造。

項目中，采用現(xiàn)場總線的模式，從泵房引出MB+總線對現(xiàn)場各個控制箱進行控制。因現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，總線線纜距離太長，為減少不必要的麻煩和使用的穩(wěn)定性， 設(shè)計選擇了六條620 米長的皮帶線分為六路，三條以總線方式每傳輸給主CPU A，另三條傳輸給主CPU B，A、B兩個CPU 通過交換機共同傳輸給上位機。 保證單條總線的距離在1000 米左右。

2 引言

煤碼頭一期工程是我國第一座自行設(shè)計和施工的大型現(xiàn)代化煤炭輸出碼頭， 有2 萬噸級、5 萬噸級泊位各一個， 可靠泊6 萬噸級船舶。年設(shè)計通過能力1000 萬噸。煤一期工程堆場面積15.4 萬m2，擁有堆場7 條。 煤一期堆場灑水除塵系統(tǒng)擔(dān)負著堆場的灑水降塵任務(wù)，是重要的環(huán)保設(shè)施。 進行本次煤一期堆場灑水除塵系統(tǒng)改造項目，通過對堆場灑水除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查， 掌握灑水除塵系統(tǒng)的現(xiàn)狀與問題，為改善堆場的灑水功能、提高灑水設(shè)備效率、節(jié)約能源、改善港區(qū)及周邊環(huán)境提供技術(shù)支撐。 考慮穩(wěn)定性和維護的方便性，選擇雙CPU 分別帶動三條總線，雙CPU 之間再經(jīng)過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。

PLC 主站采用施耐德昆騰系列651 系列CPI, 并預(yù)留以太網(wǎng)模塊，以方便今后采用有線以太網(wǎng)通訊方式相互聯(lián)網(wǎng)通訊。 主機和存儲器帶有失電保護，并應(yīng)留有存儲器容量的20%的余量；I/O 模塊留有所需I/O數(shù)量20%的余量。 現(xiàn)場子站箱采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，通過控制線、信號反饋線與相鄰的兩個噴槍進行信號采集，再以總線方式和前后子站通訊。 泵房PLC 主站、現(xiàn)場48 個控制子站箱以總線的方式將分布在6 條線上的96 顆噴槍信號聯(lián)系起來。 大大減少從現(xiàn)場到泵房的控制電纜的數(shù)量。大大節(jié)約成本。考慮MB+總線最遠距離1800 米，為保證使用的穩(wěn)定性，更保證信號傳輸，增加一套主PLC CPU 配置， 實現(xiàn)一主一副兩套CPU 之間通過交換機進行交換，再由主CPU 通過以太網(wǎng)與上位機進行通訊。

3 關(guān)鍵技術(shù)

兩套CPU 之間的數(shù)據(jù)交換， 需要伴隨著相關(guān)的從站地址排布與分配。 在分配過程中， 每套CPU 總線接口及其所附帶的總線模塊接口，需要設(shè)置peer cpo 總線通訊模式，現(xiàn)場每個STB 子站通訊模塊配備32K 儲存卡。

4 總體方案

4.1 線路布置

結(jié)合現(xiàn)場6 條620 米長的皮帶線， 沿線分散的96 顆噴槍的實際情況，采用工業(yè)現(xiàn)場總線的方式，沿線分布小型I/O 子站，分別收集少數(shù)噴槍的信號并給予控制，實現(xiàn)泵房值班室內(nèi)上位機監(jiān)視、采集、傳達相關(guān)的指令完成現(xiàn)場噴水除塵作用。

從灑水泵房供出三相380V 交流電源。 各現(xiàn)場控制箱供電電源轉(zhuǎn)接均安裝1 號槍執(zhí)行、2 號槍執(zhí)行、擺頭、保溫、伴熱、24V 電源多個斷路器。 實現(xiàn)各種電源全部分開。

每條皮帶線設(shè)8 個控制箱，分別按照一條總線的方式并行反饋回CPU, 按照堆取線的分別， 將AD1、AD2、AD3 三條線分別傳輸CPU A及其所帶的通訊模塊。 將AQ2、AQ3、AQ4 三條線分別傳輸CPU B 及其所帶的通訊模塊。CPU A 和CPU B 通過交換機進行數(shù)據(jù)交換，再由交換機與上位機通過以太網(wǎng)連接。 完成現(xiàn)場電纜線直接連接、MB+總線、以太網(wǎng)幾種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)反饋和控制。

現(xiàn)場控制箱子站采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，每條線設(shè)8 個控制箱，每個控制箱控制2 顆噴槍，對噴槍站的控制命令有：電動閥開啟、關(guān)閉、擺頭、噴槍站保溫指令。 反饋信號有：電動閥開限位、電動閥關(guān)限位、擺動狀態(tài)、低溫報警、加熱運行、現(xiàn)場/遠程等信號。 現(xiàn)場噴槍站控制分為自動、手動、現(xiàn)場控制三種方式，現(xiàn)場控制優(yōu)先級最高。

4.2 遠程自動

操作站上位機程序?qū)崿F(xiàn)遠程自動、遠程手動、現(xiàn)場控制幾種方式。遠程自動為6 顆噴槍一組順序噴灑，順序自動切換,每次噴灑的時間可調(diào),直至全部噴灑一遍。 設(shè)定可以從任何一組開始完成循環(huán)，灑水前具有選擇預(yù)設(shè)不動作噴槍的功能，灑水過程中也可以鎖掉個別噴槍不動作以應(yīng)對現(xiàn)場維修或突發(fā)情況。

4.3 遠程手動

邏輯許可的情況下，由操作員在上位機上鼠標(biāo)控制。

現(xiàn)場控制。不考慮控制邏輯，由維修人員在用現(xiàn)場的按鈕、開關(guān)控制，按鈕、開關(guān)需接入PLC 系統(tǒng)。 原則上按鈕、開關(guān)不允許安裝在箱體面板上。 應(yīng)考慮當(dāng)PLC 系統(tǒng)故障時，在現(xiàn)場控制箱可以強制噴槍的動作。

4.4 IFIX 組態(tài)軟件

上位機采用IFIX 組態(tài)軟件,新的界面與煤一期擴容堆場的畫面一致，組合成一體，主要內(nèi)容有：

4.4.1 噴槍的自動組合、單點自動循環(huán)、手動及現(xiàn)場各種模式的切換以及手動、現(xiàn)場狀態(tài)下的噴灑控制。

4.4.2 灑水時間的自由設(shè)定。 噴槍在上位機控制畫面中，每棵噴槍有開閥狀態(tài)、關(guān)閥狀態(tài)、電源狀態(tài)、低溫報警狀態(tài)、泄空狀態(tài)、現(xiàn)場/遠程選擇狀態(tài)和擺動狀態(tài)。 狀態(tài)差別用鮮明的顏色區(qū)分及報警。

4.4.3 在一個控制開放的平臺編寫控制程序，做到維護、修改方便，并能隨時增、減控制內(nèi)容。 在總線特定的合理距離范圍內(nèi)，采用雙CPU分別負責(zé)三條MB+總線，相應(yīng)減少鏈路在的中繼器，降低信號衰減連接點。

經(jīng)過實踐證明，使用效果比單獨CPU 長距離總線傳輸穩(wěn)定性好，現(xiàn)場噴灑情況穩(wěn)定。

5 項目應(yīng)用、推廣情況

5.1 對于距離長，設(shè)備分散的類似項目，采用總線的方式可以大大節(jié)省電線電纜的數(shù)量，節(jié)約成本。

5.2 對于距離在相關(guān)總線的規(guī)定距離之外或者臨界狀態(tài)時， 采用雙CPU 獨立成總線鏈路， 再通過以太網(wǎng)或者光纖的方式進行數(shù)據(jù)交換，使用得當(dāng)時，會讓設(shè)備運行更加穩(wěn)定。

5.3 對于程序的配置和編寫， 周密、 謹(jǐn)慎的考慮到各個環(huán)節(jié)的細節(jié)點，有利于加大設(shè)備的使用壽命、穩(wěn)定性，方便維護的方便快捷性。

6 效益分析

6.1 該項目中相對于十萬多米的控制電纜，采用總線的方式，節(jié)省成本不低于20 萬元。

6.2 項目中所使用的雙CPU 以太網(wǎng)交換的方式，對于設(shè)備的穩(wěn)定性，減少日后因設(shè)備不穩(wěn)定引起的維修次數(shù)大大減少，除塵效果中斷時間短。 快捷方便性的效益難以計量。

［1］方輝欽.現(xiàn)代水電廠計算機監(jiān)控技術(shù)與實驗[M].北京:中國電力出版社,2004.