1．前言

為緩解我國(guó)電力供應(yīng)嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀,許多大容量的火電廠在全國(guó)各地紛紛投入建設(shè)和使用,因此對(duì)煤炭的需求量也就越來越大,對(duì)輸煤等公用系統(tǒng)的自動(dòng)化控制要求也就越來越高星肤。

山西某發(fā)電廠2×600MW機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)由兩類控制設(shè)備組成:主控部分(包括鍋爐氢莫、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)等)使用的是HONEYWELL公司的DCS控制系統(tǒng)翎噩；公用部分(包括輸煤谷娇、化水和除灰等)使用的是ROCKWELL公司生產(chǎn)的Contrologix5000系列PLC系統(tǒng),上位軟件使用的是iFix3.5,并且數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)與DCS系統(tǒng)連接,使得本系統(tǒng)即可以在輸煤程控上位機(jī)上操作,又可以在DCS上操作。

輸煤系統(tǒng)的主要功能是把通過火車和汽車等交通工具運(yùn)送到火車卸煤溝和汽車卸煤溝的煤炭,通過一系列運(yùn)送設(shè)備運(yùn)達(dá)原煤倉(cāng)的過程治弯。

由于該電廠發(fā)電機(jī)組容量大,并且是兩臺(tái)機(jī)組公用一套輸煤系統(tǒng),對(duì)煤炭的需求量非常大,為了避免一條上煤通路成為瓶頸,耽誤正常生產(chǎn),設(shè)計(jì)了兩條上煤通路,一路運(yùn)行,一路備用,也可以兩條通路同時(shí)運(yùn)行,分別向兩個(gè)不同的目的地運(yùn)煤灼鞋。

2．控制設(shè)備

本套輸煤系統(tǒng)的控制對(duì)象有:皮帶機(jī)21條(其中5#甲和7#甲皮帶可雙向運(yùn)行),斗輪堆取料機(jī)2臺(tái),滾軸篩2臺(tái),環(huán)式碎煤機(jī)2臺(tái),清水泵2臺(tái),振動(dòng)器30臺(tái),刮水器2臺(tái),電動(dòng)三通擋板16臺(tái),入爐煤取樣器2臺(tái),除塵器15臺(tái),葉輪給煤機(jī)6臺(tái),盤式電磁除鐵器2臺(tái),帶式電磁除鐵器8臺(tái),皮帶采樣裝置2臺(tái),卸料車2臺(tái),共計(jì)114臺(tái)設(shè)備。

程控系統(tǒng)所有的輸入凡盔、輸出信號(hào)均通過繼電器隔離,以提高系統(tǒng)的抗干擾能力并保護(hù)PLC模塊以避免大電流信號(hào)的進(jìn)入而損毀孙悦。

本套輸煤系統(tǒng)采用了16個(gè)電動(dòng)三通擋板,為的是使系統(tǒng)組合更加靈活多樣。當(dāng)有設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時(shí),可以通過使用其他設(shè)備,調(diào)整三通擋板的通路繞過故障設(shè)備繼續(xù)上煤,使整個(gè)系統(tǒng)不至于因某一個(gè)或幾個(gè)設(shè)備的故障造成癱瘓巢驶。

3．設(shè)備的控制方式

設(shè)備的控制方式有以下幾種:

1)實(shí)驗(yàn)方式:即手動(dòng)操作方式力浅。這種方式是在上位機(jī)上對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行開、關(guān),啟个滓、停的操作,設(shè)備間的聯(lián)鎖關(guān)系已經(jīng)被解除了,不存在聯(lián)跳功能,因此這種方式下不能帶負(fù)載運(yùn)行叭痰。

2)集中聯(lián)鎖手動(dòng):此方式是對(duì)要啟動(dòng)的流程中的設(shè)備按逆煤流方向一對(duì)一的啟動(dòng),按順煤流方向一對(duì)一停機(jī),要求設(shè)備啟動(dòng)前須先將三通擋板啟動(dòng)到位,設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作處理均同自動(dòng)控制方式。

3)自動(dòng)方式:按照預(yù)先設(shè)定的流程啟動(dòng)或停止相關(guān)的設(shè)備,是一種正常運(yùn)行方式,要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須處于正常狀態(tài)尼可。自動(dòng)方式為系統(tǒng)的最佳控制方式,在此方式下,設(shè)備的空載運(yùn)行時(shí)間最短,操作員的操作步驟最少斥滤。

4)就地方式:在就地操作箱上把手自動(dòng)選擇按鈕打在就地位置,從操作箱上發(fā)出啟停或開關(guān)命令,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操控勉盅。在此種方式下,PLC就失去了控制此設(shè)備的功能了佑颇。

輸煤系統(tǒng)主要有8種流程可供選擇,分別是:

a)汽車卸煤溝→1號(hào)煤場(chǎng)；

b)汽車卸煤溝→2號(hào)煤場(chǎng)；

c)火車卸煤溝→1號(hào)煤場(chǎng)挑胸；

d)火車卸煤溝→2號(hào)煤場(chǎng)痒筒；

e)汽車卸煤溝→主廠房煤倉(cāng)間；

f)火車卸煤溝→主廠房煤倉(cāng)間茬贵；

g)1號(hào)煤場(chǎng)→主廠房煤倉(cāng)間簿透；

h)2號(hào)煤場(chǎng)→主廠房煤倉(cāng)間；

在上位畫面上有選擇流程的分畫面,通過這些畫面實(shí)現(xiàn)流程和設(shè)備的選用解藻。

4．輸煤程控系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1)硬件系統(tǒng)(參見下圖)

a)上位機(jī)系統(tǒng)

本系統(tǒng)配置兩臺(tái)上位機(jī),都可作為操作員站,其中一臺(tái)兼作工程師站,且兩臺(tái)工控機(jī)可互為備用老充。上位機(jī)使用屏蔽雙絞線同以太網(wǎng)交換機(jī)相連,通過以太網(wǎng)模塊同PLC主機(jī)進(jìn)行通訊。所有的數(shù)據(jù)顯示和操作都可以在上位機(jī)上完成,并且還有報(bào)警,歷史趨勢(shì)和報(bào)表功能,給操作人員提供最完備的使用環(huán)境螟左。

b)控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)使用了兩臺(tái)型號(hào)是1756-L55M13的CPU,內(nèi)存1.5M啡浊。兩個(gè)CPU分別安裝在兩個(gè)機(jī)架上,互為熱備用,先上電的CPU為主。為了避免同時(shí)失電,兩個(gè)機(jī)架的電源分別取自廠用電和UPS電源胶背。兩個(gè)CPU中的程序完全一樣,采集信息扳辆、處理程序、發(fā)出命令由主CPU完成,備用CPU在實(shí)時(shí)跟蹤主CPU工作结晒。一旦主CPU失電或者通訊中斷,備用CPU將代替主CPU繼續(xù)完成工作成猴。

主機(jī)通過以太網(wǎng)同PC機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,其下面帶的3個(gè)本地I/O機(jī)架通過ControlNet網(wǎng)與主站相連(ControlNet網(wǎng)為冗余配置),由CPU通過判斷采集的輸入信號(hào),經(jīng)過預(yù)先編制好的程序進(jìn)行運(yùn)算處理后,再通過輸出模塊發(fā)出命令,來達(dá)到控制的目的。

c)遠(yuǎn)程系統(tǒng)

本系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)I/O遠(yuǎn)程站,通過多模光纜與主站的I/O機(jī)架相連碎准。這種應(yīng)用方式極大地減少了控制電纜的數(shù)量和長(zhǎng)度,減少了因電纜過長(zhǎng)而引起的接地或接線不良等故障,也減少了費(fèi)用的投入陶份。另外采用光纜連接遠(yuǎn)程站的通訊方式,使得通訊距離比應(yīng)用同軸電纜通訊長(zhǎng)了很多,并且消除了電壓、電流的干擾,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠焚|(zhì)焚怨。

d)同其他系統(tǒng)的通訊

同DCS系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通訊,使用光纜連接兩臺(tái)交換機(jī),DCS就可以很容易地直接從PLC主機(jī)中讀取所需要的數(shù)據(jù)了武敦。

同斗輪機(jī)系統(tǒng)和軌道衡系統(tǒng)通訊也是采用了光纜連接兩臺(tái)交換機(jī)的方式,由于輸煤系統(tǒng)本身設(shè)備比較分散,距離又比較遠(yuǎn)(輸煤主控室距離軌道衡控制室的距離超過了3公里),使用普通電纜或多模光纜不加中繼器根本無法達(dá)到要求,而使用單模光纜就簡(jiǎn)單了,不加中繼器的最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)到幾十公里。

e)工業(yè)電視系統(tǒng)

共有4臺(tái)工業(yè)電視放置于前排的工業(yè)電視屏上,通過攝像鏡頭把相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行情況和事故情況顯示在屏幕上,并可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄存儲(chǔ),以便日后隨時(shí)可以調(diào)出想要察看的那段時(shí)間的畫面記錄情況,分析事故原因铺描。四臺(tái)工業(yè)電視通過屏幕分割技術(shù)最多可同時(shí)顯示16幅畫面,通過選擇按鈕,把畫面調(diào)整到自己想要觀察的地方進(jìn)行監(jiān)測(cè)使义。

2)軟件配置

a)上位機(jī)監(jiān)控軟件

本系統(tǒng)的上位監(jiān)控軟件選用的是Intellution公司的iFix3.5作為開發(fā)平臺(tái),利用該軟件的變量存檔編輯器和水晶報(bào)表設(shè)計(jì)器,可以很方便地為運(yùn)行用戶過程數(shù)據(jù)生成用戶檔案并生成報(bào)表。利用ODBC功能,把所有設(shè)備的報(bào)警和人員的操作都記錄下來,通過聲音通知操作人員,以便使操作人員能夠立即進(jìn)行處理,并給日后事故原因的分析創(chuàng)造有利條件蟆导。

b)PLC控制軟件

PLC控制軟件采用ROCKWELL公司的RSLogix5000編程軟件燥及、RS-LINX通訊驅(qū)動(dòng)軟件和RSNetWorx組態(tài)軟件作為編程調(diào)試軟件的開發(fā)平臺(tái)。既可以使用梯形圖編程方式,又有IEC的編程方法,給了編程者更大的自由度蜕煌。這種軟件的優(yōu)點(diǎn)是有強(qiáng)大的功能塊系統(tǒng),針對(duì)不同功能都有一種功能塊兒與之相對(duì)應(yīng),編程簡(jiǎn)便派阱、靈活。

5．系統(tǒng)控制

自動(dòng)啟動(dòng)時(shí),按照逆煤流方向順序啟動(dòng)設(shè)備斜纪；自動(dòng)停機(jī)時(shí),按照順煤流方向延時(shí)停止設(shè)備贫母；當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)事故跳閘時(shí),由故障設(shè)備開始進(jìn)行逆煤流跳閘(除鐵器、電子皮帶秤盒刚、取樣器不參與跳閘)腺劣。并且本系統(tǒng)允許有多個(gè)流程在運(yùn)行中,但不允許同時(shí)操作兩個(gè)及以上流程啟動(dòng)或停機(jī)绿贞。當(dāng)有兩條流程在運(yùn)行時(shí),如果其中一條流程的某一設(shè)備出現(xiàn)故障造成此流程設(shè)備聯(lián)跳時(shí),不能影響另一條正在正常工作的流程。具體設(shè)備的位置和流程順序參看“系統(tǒng)總貌”圖:

在系統(tǒng)投入自動(dòng)啟動(dòng)前,需要進(jìn)行流程選擇橘原。如果兩個(gè)流程同時(shí)選擇了一個(gè)設(shè)備,則會(huì)發(fā)出報(bào)警籍铁。

流程選擇需要通過上位機(jī)流程選擇畫面進(jìn)行,在本次輸煤程控項(xiàng)目中,我們總共設(shè)置了8個(gè)流程選擇分畫面,見“流程選擇”圖:

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