基于PROFIBUS DP的電廠供煤自動化系統設計

摘 要：工業是時代發展的基礎，作為一個基礎產業，工業的發展不僅需要歷史的考驗，還應具備更多的科技沉淀，在這一系列過程中要花費較多的改革時間，同時也需要不斷注入新的理念、技術以及設備。自動化控制就是當前信息時代的關鍵性產物，其普及的意義不僅是為了提升生產效率的不足，同時也能夠更大程度避免生產中出現的錯誤。研究煤礦電廠供煤系統中加入供煤自動化系統的可行性與最終效果，也將會對煤礦電廠的發展與轉型帶來關鍵性的價值。

關鍵詞：PROFIBUS DP；電廠供煤自動化；系統設計

PROFIBUS DP現場總線技術是工業自控系統運用較多的一類技術，通過該技術則可以實現自動化管控、生產環節管控及技術管控，根據應用方向的差異，PROFIBUS DP現場總線技術本身可以劃分為現場總線報文規范、分散型外圍設備、過程自動化等多個類型。

就分散型外圍設備而言，代表的是一類數字化、多點通信的網絡結構，其主要脫胎于OIS模型，實質是借鑒模型物理、數據連接及用戶接口等完成燃料的高效傳輸過程。就此，筆者擬本文，將從PROFIBUS DP技術入手，針對電廠供煤自動化系統設計方面，進行具體的研究分析與探討。

一、Profibus-DP設備選擇

一般Profibus-DP總線設備可以涵蓋總站與分站，兩者之間主要是通過令牌傳遞方法對總線進行管控，此外總站還能夠對分站傳輸數據，或者接受分站反饋的數據。而對于分站而言，往往無法管控總線的運作，僅僅是反饋總站的需求或者確定從總站獲得的數據。對于一般煤礦電廠供煤系統而言，Profibus-DP總線設備需要滿足對系統內部的設備進行統一管控，同時保證彼此之間的數據高效傳遞。其中總站可以選擇PLC S7-300（西門子公司生產），以CP5611通信卡完成和工控機的信息交換；而分站同樣選擇以上設備配置，總站與分站之間主要以電纜關聯，電纜材質主要是屏蔽雙絞銅類。

二、供煤系統的運作流程

對于傳統供煤系統的運作，主要分為以下流程：首先，作為發電用途的煤通過煤機傳遞至輸送機，然后通過除鐵器除掉其中多余的鐵，再經過閥門送到細碎機中，經過一段時間粉碎后通過篩分設備完成重復篩選，最后經過轉載輸送帶到達備料存放處，即作為最終發電的燃料供應。在以上流程中，需要重點注意的物理量包含供煤設備、粉碎設備、篩分設備等各環節的輸送帶的開啟停止狀況、備料存放處的堆煤情況、煙霧濃度值等。

三、基于PROFIBUS DP的電廠供煤自動化系統設計

（一）硬件系統設計

對于供煤自動化系統而言，主要的硬件系統涵蓋工控設備、PLC模塊、現場控制設備、傳感設備、打印設備等等。整個供煤體系主要包含2個破碎樓，一個作為總站，一個作為分站。此外，還有一些其他的設備，這些設備的通信與管控則需要運用PROFIBUS DP總線展開，

調度室內的工控設備型號為研華的IPC610A。下位設備控制體系則需要體現出設備聯鎖、電動設備電路獲得、煤堆高度參數等方式獲取。所以應當選擇PLC模塊同現場控制設備、傳感設備實現連接，連接方式主要可以涵蓋一對多的方法。

（二）軟件系統設計

就軟件系統而言，主要可以涵蓋下位系統與上位系統兩類。對于前者，組態編程則可以依靠STEP7 V5.4得以達到，其主要作用在于對供煤體系的所有設施的開啟、工作、停滯狀況進行監測，以便于獲得堆煤的高度參數、煙霧濃度情況等等數據，并且將這些參數傳達到上位系統。其主要方式是運用模塊編程技術，將各類項目整合為工作站點，再導入硬件及信息功能模塊。

例如：由SIMATIC工作站中拓展出各類功能模塊。此外，過程管控系統主要是按照煤從處理到輸送的過程，然后通過各類聯鎖關聯以形成各個運行方法，而且在集控室強化對設施聯鎖運作的管控。編程達到以上目的時，就可以根據不同的運作流程編寫各類功能程式，然后通過組織模塊實現調用，以達到各類需求。其主要特征可以體現在三個方面：

第一，軟件方面，以模塊作為編程劃分，可分作多個邏輯模塊，各模塊都涵蓋特定任務的邏輯指令程式。當必要時，方能通過組織塊OB1中調用以達到目前任務的方向和功能塊，增強CPU的使用效率。

第二，抗干擾方面，一般運用算術平均計算，以增強信噪比。選擇在某個周期段多次變化的電流數據，然后以采用平均數據進行取代。

第三，增強系統安全性，主要體現在各類預警措施與防護程式，以帶式輸送設備為例，不管出現偏離、滑動以及料位過高或者過低任何狀況都會導致預警或者設備主動停止。

此外，對于上位系統而言，可以實現各種參數，并且將他們用于實時監控與故障監測等過程。人機交互界面的設定需要基于WinCC V6.0組態軟件，主要用于獲得下位系統的數據，動態顯示工控設備實際運轉的特點，給予警報及參數變化圖示，以達到智能管控的效果。

（三）人機界面設計

WINCC組態軟件主要用于實現現場數據采集，過程可視化及過程監控功能的高性能工業自動化軟件。上位系統的人機界面基于WINCC軟件，主要結合C語言及腳本語言編寫。實時數據由其對應的驅動程序以各類方法獲取，最后存放到數據庫內，控制人員則采用工控設備就可以了解到目前現場參數，同時將預警、管控過程以傳輸命令的形式發送給現場設施，以達到實際的分布式管控。

四、結語

自動化系統的普及會讓工業生產呈現出高效性與科學化的發展趨勢，特別是對于煤礦電廠供煤系統而言，傳統供煤往往難以達到預期的效果，而且花費大量的人力、時間等成本，生產往往難以達到預期的目標，這將嚴重制約整個企業的發展。因而，對于多數煤礦電廠而言，供煤系統改造在所難免，基于PROFIBUS DP的電廠供煤自動系統則可以有效解決以上大部分的生產問題，具有較強的靈活性與可控性，對生產出現的問題能夠快速反應，進而最大程度減少生產事故產生，保證生產的安全性。

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作者簡介：代佰亮（1983-），男，漢族，山東新泰人，本科，工程師，研究方向：電站機務專業。