火力發電廠運煤自動化系統設計探討

王欣剛（大連港口設計研究院有限公司,遼寧大連116001）

火力發電廠運煤自動化系統設計探討

王欣剛
（大連港口設計研究院有限公司,遼寧大連116001）

摘要：火力發電廠運煤自動化系統的設計應貫徹國家建設的基本方針，遵照國家經濟技術政策，合理控制成本，做到安全穩定、技術先進、經濟優化，控制和檢測方便，滿足火力發電廠運煤系統的經濟安全運行。運煤自動化系統應根據運煤工藝系統的特點，采用新產品、新技術，提高運煤系統的自動化水平。本文主要針對火力發電廠運煤自動化系統所采用的通訊方式、控制設備、系統接口等相關設計問題進行初步地探討。關鍵詞：運煤自動化；PLC；現場總線

0引言

運煤系統作為火力發電廠的重要組成部分，起著血液輸送的作用，而運煤自動化系統則是其穩定高效運行的保障。因此要求運煤自動化系統硬件應具有較強的抗干擾能力，同時還應具備操作的可靠性和維護的便利性。

1設計原則

運煤系統自動化方案設計應根據電廠實際運行管理模式確定。應遵循以下原則：1）自動化水平要高，維護方便，達到減員、增效的目的；2）合理規劃運煤系統架構配置，與全廠各系統要統一或兼容，可實現系統之間的資源共享；3）合理布置分布式I/O、遠程I/O站以及采用現場總線形式，節省控制電纜；4）前段信號檢測設備選型應經濟合理、安全可靠、性能先進；5）應充分考慮系統的可擴展性，為電廠的改擴建預留空間。

2運煤自動化系統的構成

運煤自動化系統應結合運煤系統的規模、被控對象運行特點及控制設備的技術水平，采用最實用的系統結構。系統一般由監控層、控制主站層、現場層設備以及相互聯系的網絡設備組成。總體可概括為“三層設備，兩層網絡”結構。

2.1監控層

包括操作員站、工程師站及其附屬打印設備等。

設備應采用先進可靠的工控級產品，具有防輻射、抗干擾能力。設計時應考慮系統的冗余控制要求、項目統一規定及業主方相關要求，至少配置2臺以上。配套組態軟件、編程軟件、應用軟件等，應與全廠統一，方便人員培訓和后續管理。

設備一般設置在輸煤控制室，亦可與全廠輔助車間控制系統統一布置，以便按區域集中控制。

2.2控制主站層

包括控制主機、主站I/O機柜等。

控制主機可采用可編程控制器（PLC）或分散控制系統（DCS）。采用何種方式應進行技術經濟比較，盡量與全廠統一。

與監控層網絡一般采用以太網通訊，按冗余熱備用方式配置。

2.3現場設備層

包括遠程I/O站、分布式I/O、現場智能設備。

現場層網絡采用冗余雙網，協議一般為CAN、Modbus、ProfibusDP、DeviceNet、工業以太網等

設備配置主要考慮運煤工藝系統的設備布置和控制要求情況，在此基礎上靈活配置站點形式。該層是運煤自動化系統設計中可變性最大的、爭議最多的層面。本文建議對于相對集中的區域采用遠程I/O站，如筒倉、煤倉間、轉運站、碎煤機室、區域變電所等；對于現場分散設備宜采用分布式I/O子站，子站與現場電控箱并列布置或合并，通過現場總線網絡連接，數量根據工藝設備數量或劃分區域配置。對布置于現場的總線設備，按一定的原則進行區域劃分，將現場總線設備劃分為若干個區域，每個區域設置一臺現場總線式區域控制器。區域內裝置通過冗余現場總線接入區域控制器，并通過區域控制器與布置于輸煤程控室的主控單元雙向通訊，實現整個輸煤總線控制系統的功能。使用現場總線可以大量節省控制電纜，安裝方便快捷，能有效應對各種變化，還可通過高效低本的方式獲取大量信號，用以滿足自動化系統對利用和采集更多數據來優化性能和成本的需求，對于系統改擴建的拓展能力極強。具體采用哪種方式應與業主方充分溝通后確定。??現場信號的采集，對于離散量輸入（DI）建議采用“弱電模塊+隔離繼電器”，為減少長距離電纜分布電容對信號的干擾，建議繼電器線圈巡檢電壓采用DC24V或DC48V。對于離散量輸出（DO）直接采用強電模塊或繼電器隔離輸出，觸點容量應滿足回路對電壓和電流的要求。對于模擬量信號應根據信號的不同選擇相應電流、電壓類型，且測量范圍應一致，如信號引自爆炸危險區則應加裝安全柵隔離。

2.4網絡設備

包括交換機、網絡通信介質和通訊接口設備。

系統應設有與廠級監控信息系統（SIS）或全廠輔助車間控制系統的網絡通信接口；

系統宜設有與運煤輔助設備相配套控制系統的通信接口；

系統宜設有分布式I/O站點、現場智能設備的通信接口；

系統宜設有運煤工業電視輔助監控系統的通信接口；

系統宜設有運煤調度呼叫廣播或通信系統的通信接口；

系統宜設有消防火災報警系統的通信接口。

設備配置應保證整個系統的冗余性、可靠性及穩定性等要求。通信介質根據相對位置可采用銅纜或光纜。

3運煤自動化系統的功能

系統功能的實現包含硬件架構和軟件編程。

（1）硬件架構對于設備來講，范圍包括卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關輔助系統。而根據信號功能的不同可劃分為需要監測的設備、需要監控的設備和保護裝置，設計時亦應考慮設備與運煤自動化系統運行的聯鎖控制信號，硬件接口應盡可能完善，為軟件編程留有可用空間：1）設計中需要考慮的監測設備有運煤系統的翻車機、卸船機、門式或橋式抓煤機、螺旋卸車機、斗輪堆取料機、翻車機衡、汽車衡、入廠（爐）煤采樣裝置等；2）設計中需要考慮的監控設備有運煤系統的碎煤機、篩煤機、三塊處理機、給煤機、犁式卸料器、犁煤器電動三通擋板、帶式輸送機、頭部伸縮裝置、防閉塞振打器、除鐵器等；除塵系統的電除塵器、布袋除塵器、噴霧抑塵系統；運煤工業電視監控系統；水沖洗系統和污水處理系統等輔助系統；3）保護裝置有跑偏開關、拉繩開關、速度開關、撕裂開關、堵煤檢測裝置、煤流檢測裝置、料位檢測裝置、限位行程開關及警鈴等。

（2）系統軟件編程應具有流程選擇、控制方式選擇、程序啟動、程序停機、聯鎖停機及緊急停機功能。

在卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關輔助系統中，流程的組態應充分考慮實際運行所需的預啟動、正常啟動、正常停機、聯鎖停機之間的關系。

4結束語

隨著科學技術的不斷進步，自動化水平也在不斷完善提高，在系統設計過程中，我們更要充分了解不同控制方式下市場主流產品性能，最終的目的是實現運煤工藝系統的穩定運行和安全可靠。

參考文獻：

[1]傅宇.PLC在工業自動化控制中的應用研究[J].機電信息,2012(03).

[2]葛修軍.PLC在電廠輸煤程控系統中的應用[J].煤炭技術,2013(08).