皮帶秤與輸煤程控DCS數據傳輸與計算

楊文波

摘 要

火力發電廠的煤耗是衡量其綜合經濟性的重要指標，也是衡量其運行水平及經營管理水平的標志，因此煤耗數據的準確性對于火電廠至關重要。本文以盤電公司燃料輸煤程系統控改造為背景，利用原有的皮帶秤系統與改造后的DCS控制系統相結合，來完成數據傳輸與煤耗數據的精準計算。

關鍵詞

煤耗;數據;計算

中圖分類號： G06Q50/06 ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 41

0 背景

2018年，我公司進行了輸煤程控系統改造工作，將原有的施耐德PLC控制系統升級改造為國產DCS控制系統，極大地提高了輸煤程控系統運行的安全性與穩定性。但是新的DCS控制系統與原有的某些軟件接口兼容性并不是很如意，尤其是煤耗數據計算的接口問題，由于各種原因無法獲取皮帶秤軟件數據計算底層算法，加上已經拆除的硬件設施，使得煤耗的統計與計算更加困難。因此就需要根據現場現有的設備，重新研究皮帶秤與輸煤程控DCS數據傳輸與計算問題。

1 原有的PLC控制系統數據計算分析

1.1 皮帶秤系統數據傳輸

皮帶秤計算器的數據，通過ModBus協議，傳輸至數據計算上位機。上位機有專門的軟件，來讀取皮帶秤實時數據并且實時寫入到上位機的磁盤里面，存檔格式為“TXT”文本。其存儲的四個數據分別是：A路上煤系統實時煤速與累積煤量;B路上煤系統實時煤速與累積煤量。四個實時數據分別存放在四個TXT文檔里面。

1.2 IFIX軟件進行數據讀取與邏輯運算

IFIX軟件安裝在皮帶秤上位機上面，通過軟件自帶的VB開發功能，自己編寫代碼，實時的讀取四個TXT文檔里面的數據，寫入到IFIX軟件自帶的數據庫中。我廠需要的數據主要為：當日煤量、當前煤速、當日早班上煤量、中班上煤量、前夜上煤量、后夜上煤量以及當年的累積煤量。這些數據均需要IFIX自帶的VB開發工具自己編寫邏輯代碼進行計算。

1.2.1 煤速的數據計算

A、B路的實時煤速計算比較簡單，利用IFIX軟件自帶的VB擴展功能編寫代碼，將煤速txt文件中獲取的數據傳輸至IFIX實時數據庫中，通過TCP/IP協議，將IFIX數據庫與PLC的CPU存儲單元相連接，將煤速的實時數據存儲到CPU寄存器中，集控主值就可以通過輸煤集控操作上位機來讀取數據。

1.2.2 年度累積值的計算

由于PLC存儲單元最大存儲值為“65535”并且只能存儲整數值類型，而皮帶秤的最大值為“999999.99”，因此就出現了如果直接將年累積煤量存儲到IFIX數據庫中，過一段時間就會出現數值溢出錯誤，如何解決數值溢出錯誤呢？那就出現了數據拆分計算問題，將年累積值拆分為高位和低位。顯示的時候，再將拆分的數據進行合并。計算方式為：累積煤量*100=LJML，這樣做就是為了消除小數點，化零為整。將累積煤量：LJML＼10000=GW得到累積煤量的整數值高位。低位煤量為：LJML-GW*10000=DW，這樣就得到了低位的整數煤量值。這樣就可以將PLC無法存儲的大數據化成兩個小于65535的數據進行存儲。集控操作上位機通過IFIX進行計算還原真實的年度煤量累積值，真實值：（GW*10000+DW）/100。

1.2.3 早班、中班、前夜、后夜煤量的計算

我廠規定早班時間為8：00到下午14：00，中班14：00到20：00，前夜20：00到次日2：00，后夜為次日2：00到早晨8：00，一個完整的班次為：后夜+早班+中班+前夜。因此各個班次上煤量的計算就需要一個固定值來計算到下一班的累積煤量，其計算方法為：將后夜14：00時候的累積煤量值設定為當前班次定煤量T，實時累積煤量為：T1那么后夜上煤量為：T1-T，同理早班、中班、前夜的值計算方法類推。四個值的煤量信息到次日2：00進行清零。

1.2.4 當日上煤量的計算

當日上煤量計算相對簡單，因為上面我們針對每一班次都進行了分時段獨立進行計算，那么當日煤量就為：后夜煤量+早班煤量+中班煤量+前夜煤量，次日2：00當日上煤累積數據清零。當然，當日煤量還有另外一種算法就是在后夜2：00定當前煤量T，在次日2：00以前用當前的實時煤量T1減去T也是當日煤量，T1-T。由于機組雙機大負荷運轉時，每個班次上煤量基本在2000t左右，因此四個班次上煤總和就為8000t左右，將后兩位小數點化整以后，存儲在當日煤量數據就在800000左右從而大于65535，因此也需要將當日煤量進行數據拆分計算。

2 DCS系統與皮帶秤數據傳輸

2.1 ModSim32模擬CPU軟件的應用

由于輸煤集控改造將原有PLC的CPU模塊停用并拆除，IFIX數據庫無法與其進行數據傳輸映射。如何解決這個中間存儲問題呢？最后通過查閱大量的資料以及對兄弟電廠的咨詢，我們找到一個很好的解決辦法，那就是利用模擬器ModSim32。

ModSim32是用來模擬從設備，它可以模擬采用ModBus協議的智能終端。主要用在HMI組態開發中，通過ModSim32改變寄存器狀態的值，模擬智能終端的狀態變化，來觀察HMI畫面的變化，使得畫面的變量配置正確。利用ModSim32模擬軟件按照原有PLC的配置進行配置，完美的解決了沒有物理CPU的缺陷。基于ModSim32軟件相關的配置與使用方法這里就不再重復。

2.2 DCS系統自帶OPC軟件的應用

OPC是以OLE/COM/DCOM技術為基礎，采用客戶/服務器模式，為工業自動化軟件面向對象的開發提供了統一的標準，這個標準定義了應用Microsoft操作系統在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數據的方法。將輸煤集控DCS系統自帶OPC程序安裝到集控歷史站上位機。按照OPC軟件的配置，將皮帶秤上位機ModSim32里面的數據，通過TCP/IP協議，利用OPC軟件映射到輸煤集控DCS數據庫中，輸煤集控DCS通過自己的計算方式，將上位機需要顯示及其計算的數據顯示到DCS上位機。通過利用ModSim32模擬器軟件和DCS自帶的OPC軟件，完美地解決了皮帶秤上位機數據傳輸到DCS數據庫。

3 結論

本次輸煤集控改造，完美地利用了皮帶秤數據傳輸軟件、IFIX軟件、IFIX自帶的編程軟件、ModSim32軟件與DCS系統自帶的OPC軟件相結合，實現了皮帶秤數據與國產DCS系統之間的數據通信與數據計算問題，保證了企業煤耗數據的準確性與及時性。煤耗數據的準確性也間接地提高了輸煤系統設備整體管理品質，確保機組安全穩定、經濟運行，充分體現安全、健康、環保的先進管理理念。