基建調試期電廠輸煤系統現場總線技術的應用

趙強盛

摘要： 隨著現場總線技術的完善成熟，越來越多的電廠由點到面的應用現場總線技術，從輔機系統逐漸到主機系統過度。新技術的應用改變了輸煤系統的傳統狀況。通過基建調試期總線技術的安裝應用總結，完善總線技術在輸煤系統后期的應用。

關鍵詞：總線技術、電廠、輸煤系統

目前國內輸煤系統的特點是設備繁多、測點分散、小系統眾多等，給人的第一印象是雜、亂、遠。針對上述兄弟電廠存在的普遍問題，京能十堰熱電依據逐漸成熟的現場總線技術，在設計施工過程中充分考慮設備的性能特點、后期的擴建、維護等要求，對輸煤系統存在的問題優化解決，實現數字化智能輸煤系統的應用。十堰熱電輸煤系統依靠山體而建，高低落差整體接近100米、單側皮帶長度接近1300米，分為卸煤段和上煤段，原煤儲存在煤筒倉。卸煤段分汽車卸煤和火車卸煤，滿足同時運行條件。上煤段分筒倉存煤上煤和汽車、火車卸煤直接上側煤倉。系統整體的設備配置情況基本符合輸煤的傳統特點。控制采用PROFIBUS DP現場總線，與主控用相同操作系統科遠NT6000，現場數據采集卡為湖南先步基地式智能控制器。系統配套除塵抑塵設備，力爭杜絕輸煤環境的臟亂，就地設備的所有保護測點都上傳，做到監視無死角，打造智能的現代化輸煤系統。

1.設備安裝、電纜敷設

設備安裝初期，依據設計圖紙和就地設備的實際性能，結合DP總線電纜敷設的特點，合理布置就地設備的控制柜，滿足DP總線電纜依次連接的敷設要求。以7A皮帶為例，該皮帶屬于上煤段皮帶，皮帶配套保護裝置、除鐵器、頭尾部的除塵抑塵、入爐煤采樣、皮帶三通裝置、皮帶秤等。設備繁多且分散布置在200多米的皮帶沿線，針對現場的實際情況否定了部分設計院的電纜敷設路線，以設備安裝位置確定電纜走向。皮帶沿線設備跑偏、拉繩、撕裂等保護全部通過總線采集卡實現信號遠傳，其它配套的獨立設備通過自帶的總線接口連接。實現全部測點、信號的傳輸控制。

電纜敷設共分三部分：1.設備的動力電纜、2.設備的信號電纜通過基地控制器傳輸，電纜直接敷設到安裝在設備附近的總線采集卡上、3.用DP電纜按網段劃分和物理層定義的地址把所有總線接口的設備連接起來。按此三部，整個輸煤系統繁雜的設備相當于統一戶口歸檔。動力線統一從已固定位置的PC間或MCC出線，電動機安裝在哪，電纜敷設到哪，基本可以杜絕敷設過程中的電纜浪費。設備的信號線長度取決總線采集卡的安裝位置，這個需現場確定實際位置。

對于總線電纜的敷設，相鄰的設備之間DP電纜敷設距離應大于1m。總線設備需要避開就地的強電、變頻器等的干擾，所以在確定總線采集卡的位置時一定要避開這些，在不能避開的地方要保持3米以上的距離，以此為準則確定總線采集卡的位置。在實際安裝中，部分安裝人員可能會忽視這些問題，調試過程中出現干擾問題時改動工作量將非常大。以活化給料機的控制為例，設備控制箱帶變頻器存在干擾，總線采集卡在安裝過程中預先留夠抗干擾距離3米以上，防止變頻器對總線傳輸信號的干擾，同時總線分支的電纜槽盒必須采用隔斷，進一步隔絕干擾。總線電纜敷設應按信號電纜的的橋架要求敷線，如要與動力線同槽盒必須加隔斷。嚴格要求DP總線電纜的敷設，將為后期的維護減少很多工作量。

2.信號采集、網絡冗余

以往的輸煤系統采用DCS/PLC控制，每個轉運站設置遠程柜，環境相對電子間惡劣，溫差大，粉塵大。遠程柜體積大很難達到防護等級。輸煤系統測點眾多、設備距離過于分散，需要的電纜跟卡件很多，傳統控制難保證所有測點都能及時采集。以皮帶拉繩、跑偏為例，因測點眾多電纜敷設量大，需要卡件的I/O通道多，只能匯總的信號傳輸，不能實時反映具體動作的開關。短路、誤碰等很容易導致開關動作。皮帶過長、全封閉的話，更不利于運行人員及時發現問題部位。采用DP總線控制，將通過與DCS分散控制系統的總線接口相連，這些信號不再占用傳統的I/O模件。所有測點在就地先匯入總線采集卡，通過DP總線將所有采集卡連接，大大節省了電纜的敷設量，同時也節省I/O卡件的配置。同時將以往匯總的信號細分到單個動作點，有此保障，可以實現早報警，早發現。對于如活化給料機、皮帶采樣機等獨立運行設備，受制于輸煤系統的特點，傳統控制方式是只發送“啟動”、“停止”指令，反饋“運行”、“故障”等幾個狀態，很難真實、實時了解設備狀況。設備故障時也不能及時發現，不利于分析問題。采用總線方式的信號采集，可以保證所有信號實時無差別傳輸，確保運行人員對設備的監控。

信號的采集都歸于就地，一對DP電纜上將傳輸N多的信號，為保障通訊的正常準確，對傳輸信號的要求將提高，應采用A、B冗余的網絡傳輸。確保某條總線問題是，網絡不中斷。DP總線電纜敷設長度要求小于400m，近距離的總線設備可以通過總線電纜直接傳輸回DPU柜的總線卡，遠距離的應采用光纖傳輸，同時保障A、B兩條冗余網絡的通訊正常。不僅DP總線、網絡信號，對于DPU的分配也應充分考慮冗余，控制單條皮帶的A、B兩條網絡應分配在不同的DPU內，確保單個DPU柜主從DPU故障或網絡中斷時皮帶的運行不受影響，設備不會失去監視。具備條件的也應將DP總線網絡的監視、報警信號傳輸到操作畫面，作為附加內容方便運行維護人員及時發現故障點。

3.后期的設備添加、總線開放性

十堰熱電一期輸煤系統翻車機卸煤通道只有一條路徑。與相連接的1號、2號皮帶也是單條的，基建位置已預留，后期會依運行情況添加。對于有新設備、新系統的后期增加投入，也要充分考慮預留總線通訊位置。翻車機室，一號轉運站離控制室較遠，通過光纖傳輸，提前預留后期的光纖。

依據采用的科遠總線卡的設備掛接要求，最多不超過30個從站設備，對于后期總線設備的掛接限定了上限。在分配單條皮帶的控制設備時應充分考慮總線傳輸的能力，避免過載造成傳輸網絡的數據丟失。具有開放連接功能，只要新設備具有DP接口，支持DP通訊都可以掛接在該網段上。后期有設備更新，改造等都可以確保設備的監視到位。以輸煤棧橋的排污泵為例，傳統的控制是設備就地控制，需要人員就地定期巡視。像此類的帶電機單獨運轉的設備很多。傳統控制方式很難滿足設備的遠控要求，總線控制可以將有DP總線接口的電機馬達保護器全部連接起來實現遠控，在電纜敷設上減少工作量。同時為后期再添加設備，總線控制的在此位置的應用提供了充裕的擴展位置。采用總線控制開放式接口，在滿足總線卡的掛接設備要求后，可任意掛接支持PROFEIBUS DP通訊協議，含DP通訊接口的新設備。在一號轉運站及翻車機區域預留有1B、2B皮帶配套的設備及2號翻車機配套設備的位置。為后期設備的添加預留足夠的通道。

4.統一管理，建立臺賬

總線電纜敷設，設備的網段地址劃分，應提前規劃路線，分配網段。安裝期間應根據現場的實際情況隨時更新路線和優化網段。在總線電纜敷設完成后應建立初版的設備臺賬，包括設備的物理地址和總線地址以及電纜敷設的路線，方便調試期的維護。隨著調試進度進一步完善總線設備臺賬。在基建安裝調試期沒有建立完整臺賬，對于后期運行時設備維護將很麻煩，所以依據調試情況進一步完善網絡層的臺賬。同時對就地總線采集卡、總線設備標記分別總線網段、網絡地址、物理地址的起始位置，DP總線電纜的敷設起始位置，并在調試期進一步核對標牌的正確性，以保證標識的準確性。

結束語

隨著新技術的不斷發展完善、新設備的應用，傳統的輸煤控制方式將變樣。繁、雜、亂的設備控制方式在將總線技術的應用中完美解決。總線技術在輸煤系統中的應用已逐漸趨于成熟，但依然有待改進的地方。以上是在輸煤系統安裝調試中總線技術的的應用總結，為后期運行期的維護提供方便。完善前期的安裝調試過程，才能更好的應用在后期運行中。

參考文獻

曾衛東. 火力發電廠現場總線設備安裝技術導則，2013（08）

李娟，王穎，朱月涌.火電廠輸煤系統控制中現場總線技術的應用研究[J].?機電信息，2015（12）