火電廠輸煤自動化的發展與實現分析

王立新

[摘? ? 要]為了全面提升火電廠輸煤工作的質量，要積極融合自動化技術方案，積極推動設備程控化發展進程，向著可視化方向發展，并建立基于以太網和現場總線技術的設備聯網模式，更好地打造建設燃料程控生產系統，促進自動化發展模式的進步，實現火電廠經濟效益和社會效益的和諧統一。

[關鍵詞]火電廠;輸煤動自動化;發展

[中圖分類號]TM621 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–02

Analysis on the Development and Realization of Coal

Handling Automation in Thermal Power Plants

Wang Li-xin

[Abstract]In order to comprehensively improve the quality of coal handling work in thermal power plants， it is necessary to actively integrate automation technology solutions， actively promote the development process of equipment program control， develop towards visualization， and establish a device networking model based on Ethernet and fieldbus technology to better Create and build a fuel program-controlled production system， promote the progress of the automation development model， and realize the harmony and unity of the economic and social benefits of thermal power plants.

[Keywords]thermal power plant; coal transportation automation; development

隨著市場經濟的不斷發展和進步，社會各行業對電能的需求逐漸增大，這對于電廠日常工作提出了新的挑戰，要想更好地提升火電廠輸煤控制工作的水準，就要積極落實更加科學的自動化應用體系，促進自動化應用控制方案的全面發展和進步。

1 火電廠輸煤自動化發展的意義

對于火電廠日常工作而言，輸煤系統工作內容較為繁重，常規化的工作模式存在實時性效果一般的情況，因此，在火電廠輸煤控制體系中融合自動化發展方案十分關鍵。

（1）火電廠輸煤自動化體系能大大提升工作效率，提升燃料生產工作的管理時效性，并且配合應用方案的多元處理，打造更加完整的控制體系，實現更加便捷化的管理和約束控制。

（2）火電廠輸煤自動化體系的設定能有效促進安全生產工作的落實，確保輸煤系統能在安全合理的應用環境內予以開展，并且維持綜合監督的時效性。

（3）火電廠輸煤自動化運行模式的應用和控制也能為成本管理提供保障，減少資源浪費，維持成本效益，建立健全更加可靠、安全且科學的發展平臺。

2 火電廠輸煤自動化的發展與實現

2.1 系統聯網

在火電廠輸煤自動化發展方案中，建立基于以太網技術和現場總線技術的系統聯網模式具有重要價值。以太網是目前各行業應用較為廣泛的局域網技術方案，尤其是在計算機技術不斷發展的時代背景下，以太網逐漸稱為基礎性工業標準，配合TCP/IP協議就能實現相關應用目標。而對應的現場總線應用模式，是實現現場智能設備和自動化控制設備雙向串行的關鍵，配合數字式多節點通信網絡處理機制，就能更好地建立分散測量模式和網絡控制模式，有效地將現場總線作為關鍵，維持信息溝通交流的實時性，也為共同完成控制任務提供保障，充分發揮網絡控制系統的價值優勢，打造“信息集中化管理、控制分散式處理”的模式。

在火電廠輸煤自動化應用結構中，使用系統聯網方式，能完成信息的實時性收集。并且建立程控上煤和程控配煤的獨立系統，兩個系統借助以太網完成雙接口連接控制，匹配雙光纜冗余結構通信，實際的傳輸速率能滿足10 MB/s的要求。同時，將上位機和PLC之間建立雙以太網應用模式，配合雙交換機冗余結構通信方案，不僅能提升整個系統運行的安全性，還能優化數據傳輸的可靠性和科學性。建立的輸煤系統自動化網絡結構包括：①程控室層面，如工業電視、主控PC機、MIS;②以太網完成TCP/IP協議;③現場層面，其包括皮帶程控PLG、斗輪機PLG、卸船機、設備PLC等，配合現場總線完成傳感器和執行器的控制。

在以太網實數全面發展的基礎上，傳統以太網實時性以及穩定性等方面的問題也逐漸被解決，大范圍推廣以太網將成為行業內的重要發展趨勢。將以太網更好地應用在工業控制領域，確保開放式系統能發揮其實際應用效能。

2.2 燃料系統自動化

對于火電廠輸煤自動化工作而言，燃料系統是非常關鍵的原料供給系統，也是公用輔助系統，只有建立科學且文明規范的生產管理方案，才能發揮其實際價值，減少安全隱患。在計算機技術全面發展的時代背景下，多數電廠都對燃料控制系統進行了升級，配合程控系統應用模式建立實時性監管機制，但是卻存在規范性不足的現象。基于此，要結合燃料程控生產系統的標準，對相關工作予以重視。

（1）要設置煤量自動化統計模塊，對煤場內的存煤量、卸煤量以及鍋爐燃燒量予以自動化統計分析，并且配合皮帶稱重系統實現煤量的實時性檢測分析。配合實煤在線監測系統，完成混配煤參數與鍋爐燃燒的匹配，保證燃燒穩定。例如，近幾年推出的芯片/模塊系列化產品，俗稱煤量控制裝置的“CPU”，利用對應的傳感器就能對采煤機在機頭、機尾、中部、斜切等不同割煤區間的割煤速度、割煤時間、采高等關鍵工藝參數自動進行大數據統計。

（2）要對電量參數予以控制，結合自動化技術方案對設備耗電量予以自動統計分析，并且利用智能電度表實現電量的檢測。

（3）借助自動化技術應用方案建立針對性管理模塊，并完成檢修工作票自動生成、設備故障報警記錄和統計、設備檔案管理、設備啟停時間次數記錄、檢修日常管理、運行日常管理、設備定期維護管理、計劃檢修管理等。

2.3 設備程控化

在火電廠輸煤自動化工作中，所有設備程控化是重要的發展方向，利用獨立配置的現場總線就地測控裝置完成綜合管理，并實現全分布式總線控制。借助程控化對被控設備對象I/O信號予以數字化信號的處理，直接傳輸到輸煤控制系統，真正意義上實現更合理、更高效的系統自動化應用目標。本文以某火電廠輸煤程控系統實施方案為例，具體方案如下。

2.3.1 系統控制方案

較為常見的輸煤程控操作方式分為3種：①手動方式，主要是指操作人員在檢修調試的過程中使用的方式，各個設備之間沒有任何聯鎖處理，且皮帶只有拉繩保護起作用，其他保護不起作用，能任意啟停設備，一般在正常運行時不會選取這種方式。②聯鎖方式，指的是各種保護機制均存在并且實現各個設備之間的聯鎖處理，按照下列順序啟動設備：原煤倉配煤皮帶—XX號皮帶—碎煤機—滾軸篩—XX皮帶—振動給煤機（逆煤流啟動）;停止時為順煤流停止，當系統中某設備出現故障自動停機時。其后級設備自動緊急停止，上級設備繼續運行。③程控方式，能實現多樣化保護機制且設備聯鎖完整，若是啟動允許條件充足，也就是說相關設備均在遠程控制方式范圍內，點擊自動啟動確定后，各個設備就會按照設定的程序完成自動啟停。最關鍵的是一旦出現異常情況，即可點擊緊急停車就能完成急停。

2.3.2 系統控制方式

在火電廠輸煤工作落實的過程中，要結合實際情況選取對應的控制方式，從就地手動控制、遠程手動控制和程序自動控制中選取相應的工作。以“上煤控制”為例，在輸煤過程中皮帶機都是單向運行，且需要按照運動順序完成啟停。

（1）就地手動控制模式。一般是在設備的檢修過程和調試過程出現緊急狀態下才會選取的控制模式，在運行人員收到試運通知后或遇緊急情況需要現場手動啟動設備時，上位機只需要簡單地發出一個就地允許信號即可實現現場手動操作。此種機制一般為非正常模式。正常運行時一般不予采用。

（2）遠程手動控制模式。若是在上位機上完成操作，會按照解鎖手動和聯鎖手動兩種方式予以控制。前者是操作人員對任何獨立的設備能實現隨時啟停，但是這種處理機制要求整個系統在無負載的狀態下開展，所以主要應用在設備調試過程中。后者則是操作人員能結合逆煤流方向完成設備的一對一啟停處理，這就需要事先設定聯鎖要求，在上位機上利用鼠標即可操作。

（3）程序自動控制模塊，操作人員需要在上位機上完成合理的路徑選取，結合系統自動檢查工序匹配實效性路徑分析方案，預定時間內表示成功，即可完成現場設備順序啟動。

2.3.3 PLC控制系統

依舊以上煤控制流程為例，具體設計方案如下：①開始，初始化處理。主要是指PLC在加電的狀態下，要對設備及各種保護裝置的狀態位置進行標志位的分析。②流程選擇，若是有設備故障重新初始化，若是無設備故障則流程預啟動。③預啟動完畢。④流程啟動指令的下發。⑤延時判定，若是正常則選擇“按照逆煤流方向啟動主設備”或者是“按照情況啟動輔助設備”，若是延時不正常，則重新進行流程的預啟。在整個啟動過程中，PLC輸出信號通過設備的二次回路來控制電機的啟動和停止，在啟動過程中輸送高電平、停止過程中輸送低電平，因碎煤機及較長皮帶機的功率較大，一般采用高壓電機，所以要配合高壓開關的保護回路進行控制。⑥評估主設備情況，完成設備啟動工作。除此之外，PLC系統支持組態軟件的應用，本文選取的是西門子公司生產的SIMATIC可編程控制器的編程和組態標準軟件包，能實現硬件組態處理和項目管理器應用等。一方面，實現上位機和PLC的通信處理，實現多個PLC之間和上位機的數據實時性交換通信，采集全部的現場數據，配合工藝設備聯鎖管理和調度功能模塊，就能及時完成信息交互。另一方面，借助工控計算機完成過程監視和管理，配合工程師站和操作員站，就能及時完成上位機技術指標的管理。

2.4 設備可視化

在火電廠常規化工作中，電能生產量較大。這就導致多數輸煤系統設備長期處于高負荷運轉狀態下，故障率必然會增大，為了減少系統設備運行故障問題，提升其運行實效性和安全性，要選取優質監控設備，實現火電廠輸煤系統設備可視化處理，最大程度上發揮自動化技術的應用優勢，維持良好的生產過程。

（1）確定攝像頭安裝位置，確保攝像頭攝錄的范圍和角度能實現生產全過程跟蹤拍攝，配合無線傳輸技術，就能及時將視頻信號傳送到控制中心，以便于控制中心的工作人員能及時了解現場設備的基礎狀態，從而落實更加合理有效的控制處理。

（2）結合攝像裝置和程控單元，就能及時讀取告警信號，以便于能完善工作流程，確保系統控制功能和監督管理效果符合預期，提升設備運行參數和實時性事故報警工作的監管效果，真正實現安全可靠的自動化管理目標。

2.5 MIS系統聯網模式

MIS本身屬于廠級自動化管理系統，涉及電廠生產和管理子系統內容，在燃料系統自動化全面升級的基礎上，廠級MIS聯網配合信息共享將逐漸被推廣。一方面，在MIS服務器上設置接口程序，就能利用定期燃料系統數據信息采集的方式，實現自動化控制，不僅能提升MIS系統完整性，還能維持燃料程序控制和MIS設計的同步。另一方面，在工控機上配套設置傳輸程序和網卡，就能完成MIS支持下的定時啟動傳輸，并向預留地址傳輸信息，使得全網人員均可以掌控系統的運行狀態。

3 結束語

在計算機技術、控制技術不斷發展的時代背景下，火電廠輸煤自動化模式的發展進程也在加快，實現生產過程高度自動化和設備測控高度智能化將成為主要方向，能在提升工作效率的基礎上，提高工作可靠性，為實現聯網化管理、可視化管理提供保障，真正打造移動工業控制模式，為火電廠可持續發展奠定堅實基礎。

參考文獻

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