煤一期堆場灑水電氣改造

胡文慧

（秦皇島港新港灣集裝箱碼頭有限公司 河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

作為某港口年代久遠的煤炭一期堆場， 設備和線纜嚴重老化，癱瘓時間長久。環境保護面臨嚴重挑戰，需要對灑水除塵系統進行改造。

項目中，采用現場總線的模式，從泵房引出MB+總線對現場各個控制箱進行控制。因現場環境復雜，總線線纜距離太長，為減少不必要的麻煩和使用的穩定性， 設計選擇了六條620 米長的皮帶線分為六路，三條以總線方式每傳輸給主CPU A，另三條傳輸給主CPU B，A、B兩個CPU 通過交換機共同傳輸給上位機。 保證單條總線的距離在1000 米左右。

2 引言

煤碼頭一期工程是我國第一座自行設計和施工的大型現代化煤炭輸出碼頭， 有2 萬噸級、5 萬噸級泊位各一個， 可靠泊6 萬噸級船舶。年設計通過能力1000 萬噸。煤一期工程堆場面積15.4 萬m2，擁有堆場7 條。 煤一期堆場灑水除塵系統擔負著堆場的灑水降塵任務，是重要的環保設施。 進行本次煤一期堆場灑水除塵系統改造項目，通過對堆場灑水除塵系統現狀調查， 掌握灑水除塵系統的現狀與問題，為改善堆場的灑水功能、提高灑水設備效率、節約能源、改善港區及周邊環境提供技術支撐。 考慮穩定性和維護的方便性，選擇雙CPU 分別帶動三條總線，雙CPU 之間再經過以太網進行數據交換。

PLC 主站采用施耐德昆騰系列651 系列CPI, 并預留以太網模塊，以方便今后采用有線以太網通訊方式相互聯網通訊。 主機和存儲器帶有失電保護，并應留有存儲器容量的20%的余量；I/O 模塊留有所需I/O數量20%的余量。 現場子站箱采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，通過控制線、信號反饋線與相鄰的兩個噴槍進行信號采集，再以總線方式和前后子站通訊。 泵房PLC 主站、現場48 個控制子站箱以總線的方式將分布在6 條線上的96 顆噴槍信號聯系起來。 大大減少從現場到泵房的控制電纜的數量。大大節約成本。考慮MB+總線最遠距離1800 米，為保證使用的穩定性，更保證信號傳輸，增加一套主PLC CPU 配置， 實現一主一副兩套CPU 之間通過交換機進行交換，再由主CPU 通過以太網與上位機進行通訊。

3 關鍵技術

兩套CPU 之間的數據交換， 需要伴隨著相關的從站地址排布與分配。 在分配過程中， 每套CPU 總線接口及其所附帶的總線模塊接口，需要設置peer cpo 總線通訊模式，現場每個STB 子站通訊模塊配備32K 儲存卡。

4 總體方案

4.1 線路布置

結合現場6 條620 米長的皮帶線， 沿線分散的96 顆噴槍的實際情況，采用工業現場總線的方式，沿線分布小型I/O 子站，分別收集少數噴槍的信號并給予控制，實現泵房值班室內上位機監視、采集、傳達相關的指令完成現場噴水除塵作用。

從灑水泵房供出三相380V 交流電源。 各現場控制箱供電電源轉接均安裝1 號槍執行、2 號槍執行、擺頭、保溫、伴熱、24V 電源多個斷路器。 實現各種電源全部分開。

每條皮帶線設8 個控制箱，分別按照一條總線的方式并行反饋回CPU, 按照堆取線的分別， 將AD1、AD2、AD3 三條線分別傳輸CPU A及其所帶的通訊模塊。 將AQ2、AQ3、AQ4 三條線分別傳輸CPU B 及其所帶的通訊模塊。CPU A 和CPU B 通過交換機進行數據交換，再由交換機與上位機通過以太網連接。 完成現場電纜線直接連接、MB+總線、以太網幾種網絡的數據反饋和控制。

現場控制箱子站采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，每條線設8 個控制箱，每個控制箱控制2 顆噴槍，對噴槍站的控制命令有：電動閥開啟、關閉、擺頭、噴槍站保溫指令。 反饋信號有：電動閥開限位、電動閥關限位、擺動狀態、低溫報警、加熱運行、現場/遠程等信號。 現場噴槍站控制分為自動、手動、現場控制三種方式，現場控制優先級最高。

4.2 遠程自動

操作站上位機程序實現遠程自動、遠程手動、現場控制幾種方式。遠程自動為6 顆噴槍一組順序噴灑，順序自動切換,每次噴灑的時間可調,直至全部噴灑一遍。 設定可以從任何一組開始完成循環，灑水前具有選擇預設不動作噴槍的功能，灑水過程中也可以鎖掉個別噴槍不動作以應對現場維修或突發情況。

4.3 遠程手動

邏輯許可的情況下，由操作員在上位機上鼠標控制。

現場控制。不考慮控制邏輯，由維修人員在用現場的按鈕、開關控制，按鈕、開關需接入PLC 系統。 原則上按鈕、開關不允許安裝在箱體面板上。 應考慮當PLC 系統故障時，在現場控制箱可以強制噴槍的動作。

4.4 IFIX 組態軟件

上位機采用IFIX 組態軟件,新的界面與煤一期擴容堆場的畫面一致，組合成一體，主要內容有：

4.4.1 噴槍的自動組合、單點自動循環、手動及現場各種模式的切換以及手動、現場狀態下的噴灑控制。

4.4.2 灑水時間的自由設定。 噴槍在上位機控制畫面中，每棵噴槍有開閥狀態、關閥狀態、電源狀態、低溫報警狀態、泄空狀態、現場/遠程選擇狀態和擺動狀態。 狀態差別用鮮明的顏色區分及報警。

4.4.3 在一個控制開放的平臺編寫控制程序，做到維護、修改方便，并能隨時增、減控制內容。 在總線特定的合理距離范圍內，采用雙CPU分別負責三條MB+總線，相應減少鏈路在的中繼器，降低信號衰減連接點。

經過實踐證明，使用效果比單獨CPU 長距離總線傳輸穩定性好，現場噴灑情況穩定。

5 項目應用、推廣情況

5.1 對于距離長，設備分散的類似項目，采用總線的方式可以大大節省電線電纜的數量，節約成本。

5.2 對于距離在相關總線的規定距離之外或者臨界狀態時， 采用雙CPU 獨立成總線鏈路， 再通過以太網或者光纖的方式進行數據交換，使用得當時，會讓設備運行更加穩定。

5.3 對于程序的配置和編寫， 周密、 謹慎的考慮到各個環節的細節點，有利于加大設備的使用壽命、穩定性，方便維護的方便快捷性。

6 效益分析

6.1 該項目中相對于十萬多米的控制電纜，采用總線的方式，節省成本不低于20 萬元。

6.2 項目中所使用的雙CPU 以太網交換的方式，對于設備的穩定性，減少日后因設備不穩定引起的維修次數大大減少，除塵效果中斷時間短。 快捷方便性的效益難以計量。

［1］方輝欽.現代水電廠計算機監控技術與實驗[M].北京:中國電力出版社,2004.