大板發電有限責任公司輸煤監控系統分析

孫學寶

摘 要： 輸煤系統作火電廠燃料的輸送線，運行的穩定性、連鎖保護的可靠性、監控設備的合理性關系到機組的穩定、安全運行。作為系統的監控中心，輸煤監控系統的設計、設備配置對輸煤系統穩定、安全運行起到至關重要的作用。

關鍵詞： 分布式I/O 現場總線程控 連鎖

1.引言

輸煤系統是火力發電廠非常重要的輔助系統，關系到機組的穩發滿發，基于輸煤系統的重要性及系統惡劣的工作條件，輸煤監控系統設計、配置的合理性和可靠性尤為重要。目前輸煤監控系統廣泛使用可編程控制器（PLC）和現代通訊網絡實現其控制功能，并輔以皮帶監控傳感器、工業電視系統完成輸煤程控系統的監控。

2.大板電廠輸煤系統監控系統構成

大板發電公司的輸煤監控系統主要由輸煤程控系統、輸煤工業電視兩大部分組成，完成對輸煤系統7段14條皮帶及其他配套設備的監控。

2.1輸煤控制系統

輸煤控制系統采用分層分布式的網絡結構，整個系統縱向分三層：主站層、現場分布式I/O模塊和現場傳感器。

2.1.1主站層

輸煤系統的主站層位于輸煤系統集中控制樓內，由人機接口設備——操作員站和可編程控制器兩部分組成。

2.1.1.1主站層人機接口設備

輸煤程控系統的人機接口設備操作員站是輸煤系統監視控制中心，采用雙主機、雙顯示器配置，其中一臺主機配置為專用操作員站，監控軟件為iFix4.5無限運行版（只有監控功能），另一臺主機配置為工程師站兼操作員站，安裝的軟件為編程軟件RsLogix5000及監控組態軟件采用iFix4.5無限開發版（該版本具備畫面組態和監控兩個功能）。人機接口設備通過OPC通訊協議與主站層的可編程控制器（PLC）進行通訊，完成畫面顯示、報警信息采集、設備啟停等操作。

2.1.1.2可編程控制器（PLC）

大板電廠的主站層可編程控制器（PLC）采用美國羅克韋爾公司的AB 1756-L61系列產品及第三方硬件廠家Woodhead公司的Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL組成。

為了提高控制系統的可靠性和安全性，可編程控制器（PLC）的主站為雙機熱備用配置，當運行的可編程控制器出現硬件故障時，自動無擾切換到備用的可編程控制器；分站為Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL。主站層可編程控制器內部使用Contolnet總線協議，通過4對單通道的網絡模塊1756-CNB，實現可編程控制器主站與分站之間的冗余數據通訊。Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL是主站層與現場分布式I/O進行通訊、數據交換的核心，完成就地設備的信號采集，并將主站層的控制指令送達到相應的輸出模塊對應通道上。

圖1 輸煤系統主站層的構成示意圖

2.1.2現場分布式I/O

鑒于輸煤系統惡劣的工作環境，現場分布式I/O模塊采用德國TURCK公司的自診斷自保護功能的BL67系列模塊，該種現場分布式I/O采用目前運用成熟的Profibus現場總線技術。

Profibus-DP是一種開放式現場總線系統，實現快速響應和高速數據通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。Profibus現場總線由3個兼容部分組成，即Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS。Profibus掃描器SST-PFB-CLX-RLL用于設備級控制系統與分散式I/O的通信，周期性地讀取從站的輸入信息并周期性地向從站發送輸出信息，通訊介質為2芯的PROFIBUS通訊電纜。

大板電廠的輸煤程控系統的現場分布式I/O模塊集中布置在相應轉運站內。分布式I/O模塊分別布置在T-1轉運站、T-2轉運站、T-3轉運站、T-4轉運站、碎煤機室、#1機煤倉間、#2機煤倉間、輸煤綜合樓等設備控制地點。

圖2 輸煤綜合樓子站設備的配置示意圖

2.1.3現場傳感器

為了保證輸煤系統運行的可靠性及安全性，在兩條輸煤皮帶上設置了大量的傳感器用于檢測皮帶的運行狀況。

2.1.3.1帶編碼功能的雙向拉繩開關

大板電廠的7段14條皮帶上共設置了100對雙向拉繩開關，拉繩開關動作后，不經過PLC的處理，直接停止相應的皮帶電氣開關，并連鎖停止其上游的皮帶。在當拉繩開關動作后，通過拉繩開關及跑偏開關之間的Modbus總線，將相應皮帶拉繩開關動作的信息傳遞給操作員站，經過軟件解析后顯示出保護動作的皮帶及對應的拉繩開關，便于運行人員及時進行故障處理。

2.1.3.2帶編碼功能的II級跑偏開關

大板電廠的7段14條皮帶上共設置了100對兩級皮帶跑偏開關。第一級跑偏信號動作后，發出報警信號，第二級跑偏開關動作后，則通過PLC延時停止相應的皮帶，并連鎖停止其上游的皮帶。帶編碼功能的拉繩開關一樣，通過Modbus總線將相應皮帶上的跑偏開關動作信息傳遞到操作員站上，使操作員在最短的時間內知道哪條皮帶出現故障，便于運行人員及時進行故障處理。

2.1.3.3其他檢測傳感器

為了防止皮帶運行中出現故障造成輸煤系統堆煤，還設置速度傳感器；堵煤傳感器；撕裂保護傳感器；煤流檢測傳感器；高料位信號傳感器；原煤斗料位計。

2.2輸煤工業電視系統

大板電廠的輸煤系統配置了一套閉路工業電視系統，共設40個攝像點，分別安裝碎煤機室、各轉運站及煤倉間等重要場所。輸煤工業電視系統終端設備放置在輸煤集控室內，在一面電視墻設布置6臺42英寸等離子顯示器，可以實時對輸煤系統的設備進行監控及畫面切換。同時，輸煤工業電視系統具有數據存儲功能，視頻數據可以存儲時間為30天。

圖3 輸煤系統工業電視的配置示意圖

3.結語

經過多次煤場堆煤及上煤試驗，大板電廠的輸煤監控系統運行穩定。輸煤程控系統采用PROFIBUS-DP總線通訊方式，節省大量的控制電纜及安裝費用，安裝簡單，維護方便。同時大量傳感器的采用，在最短的時間內反應皮帶的運行狀況或將故障控制最小的范圍內，保證輸煤系統的運行的可靠性及穩定性。

參考文獻：

[1]薛迎成.羅克韋爾PLC技術基礎及應用.北京：中國電力出版社，2009.

[2]張進秋等.可編程控制器原理及應用實例.北京：機械工業出版社，2004.

[3]羅紅福.PROFIBUS-DP現場總線工程應用實例解析.中國電力出版社，2008.