電廠輸煤程控系統(tǒng)由PLC改造為DCS控制系統(tǒng)

徐正權(quán)

摘 要：廣州市旺隆熱電有限公司原輸煤程控系統(tǒng)采用早期PLC系列產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，控制系統(tǒng)設(shè)備老化嚴(yán)重，通過(guò)選用XDPS400e的 DCS控制系統(tǒng)對(duì)輸煤程控系統(tǒng)進(jìn)行改造，同步更換控制系統(tǒng)至就地設(shè)備所有紅皮電纜，大大降低了缺陷發(fā)生率，提高了輸煤系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng) 程控 PLC DCS系統(tǒng)

一、輸煤系統(tǒng)概況

1. 控制系統(tǒng)

廣州市旺隆熱電有限公司（簡(jiǎn)稱旺隆公司）輸煤系統(tǒng)為旺隆公司2×110MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司（簡(jiǎn)稱中電荔新）2×330MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組提供燃料運(yùn)行服務(wù)。旺隆公司輸煤系統(tǒng)原采用Schneider（施耐德）公司的Quantum系列PLC控制系統(tǒng)，PLC編程軟件采用Concept軟件組態(tài)編程，上位監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用InTouch軟件。系統(tǒng)自2005年投產(chǎn)運(yùn)行多年，PLC卡件進(jìn)入老化期，監(jiān)控軟件無(wú)歷史數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，不利于運(yùn)行監(jiān)控及事故原因分析；輸煤系統(tǒng)安裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用的控制電纜型號(hào)多數(shù)為ZR-KGGP硅橡膠紅皮電纜，該型號(hào)電纜絕緣等級(jí)低，防火性能差，輸煤控制系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生電纜間歇性短路，且信號(hào)回路感應(yīng)電強(qiáng)，均易造成信號(hào)誤發(fā)跳停皮帶；輸煤系統(tǒng)因中電荔新機(jī)組投產(chǎn)，設(shè)備利用率成倍增加，每值8小時(shí)中上煤時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)，控制系統(tǒng)的可靠性凸顯重要。

2.工藝流程

輸煤系統(tǒng)設(shè)有三個(gè)的完整流程，實(shí)現(xiàn)燃料從碼頭卸至煤場(chǎng)、煤場(chǎng)至原煤倉(cāng)上煤、碼頭直接上煤至原煤倉(cāng)的工藝要求。每個(gè)流程都包括A/B兩路冗余輸送系統(tǒng)。

3.設(shè)備概況

輸煤系統(tǒng)主要工藝設(shè)備包括：19條皮帶輸送機(jī)、2臺(tái)膠帶機(jī)伸縮頭、4臺(tái)橋式葉輪給煤機(jī)、2臺(tái)環(huán)式碎煤機(jī)、2臺(tái)滾軸篩、4臺(tái)自動(dòng)采制樣裝置、6臺(tái)電子皮帶秤、8臺(tái)帶式除鐵器、104臺(tái)電動(dòng)犁煤器、5臺(tái)電動(dòng)三通擋板、28臺(tái)布袋式除塵器、14個(gè)煤倉(cāng)煤位監(jiān)測(cè)、19條皮帶打滑裝置、19條皮帶拉繩拉繩開(kāi)關(guān)、19條皮帶電鈴、2套金屬探測(cè)裝置、26臺(tái)皮帶振打器、17臺(tái)堵煤裝置、4臺(tái)緩沖給料機(jī)、2臺(tái)地煤溝抽風(fēng)機(jī)、2臺(tái)污水處理池清水泵、2臺(tái)反沖洗水泵、各轉(zhuǎn)運(yùn)站污水泵14臺(tái)及連續(xù)水位計(jì)等。

二、控制系統(tǒng)改造方案

1.改造原則

輸煤控制系統(tǒng)選用新華控制工程有限公司XDPS-400e系列的DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)改造后，運(yùn)行人員在集中控制室內(nèi)通過(guò)上位機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)卸煤、上煤及配煤系統(tǒng)的啟、停、正常運(yùn)行和異常工況的處理，輸煤系統(tǒng)的程控、保護(hù)控制均由 DCS 自動(dòng)完成。DCS 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控、檢修設(shè)備掛牌、設(shè)備故障語(yǔ)音及光字牌報(bào)警、歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、運(yùn)行操作記錄、報(bào)表管理、皮帶秤遠(yuǎn)程通訊監(jiān)控、煤倉(cāng)犁煤器與攝像頭隨跟功能等。

2.系統(tǒng)配置

控制室操作臺(tái)設(shè)置2臺(tái)操作員站，1臺(tái)工程師站，1臺(tái)歷史站，1臺(tái)OPC協(xié)議接口站以及打印機(jī)、緊急停機(jī)按鈕、報(bào)警音箱、工業(yè)電視矩陣控制器操作鍵盤等。DCS系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)分散的IO室，包括：#1電子間IO室，主要控制#6、#7皮帶及#8皮帶旺隆電廠側(cè)設(shè)備；#2轉(zhuǎn)運(yùn)站電子間IO室，主要控制#0～#5皮帶所有設(shè)備，設(shè)兩對(duì)DPU控制器；中電荔新遠(yuǎn)程電子間IO室，主要控制#8皮帶中電荔新側(cè)設(shè)備；控制室側(cè)IO室，主要接入輸煤母線室設(shè)備、電子皮帶秤和與工業(yè)電視系統(tǒng)聯(lián)系信號(hào)。

3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如下：

4.軟件配置

XDPS-400e軟件分MMI站軟件、DPU控制器軟件和GTW通訊軟件。DPU采用 WindowsCE.NET 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，MMI站軟件采用XDPS6.0/SP4組態(tài)軟件，操作系統(tǒng)為 Windows 7中文版，系統(tǒng)補(bǔ)丁為SP4。NetWin是MMI的總控軟件，啟動(dòng) NetWin后，同時(shí)也啟動(dòng)了XDPS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序。

三、改造施工順序

1.在系統(tǒng)運(yùn)行期間，先安裝DCS系統(tǒng)機(jī)柜并完成系統(tǒng)控制組態(tài)。

2.控制電纜、系統(tǒng)電源、通訊電纜等電纜敷設(shè)。

3.控制柜側(cè)電纜接線。

4.舊系統(tǒng)設(shè)備切換至新控制系統(tǒng)。新舊控制系統(tǒng)的改造原則采用先改造A 路，后改造B路；先改造碼頭卸至煤場(chǎng)系統(tǒng)，后改造煤場(chǎng)至原煤倉(cāng)系統(tǒng)的方式。此方式可根據(jù)運(yùn)行方式調(diào)整，但原則上按照分路分段改造。

5.新系統(tǒng)不帶負(fù)荷聯(lián)鎖調(diào)試。

6.新系統(tǒng)帶負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)。

7.拆除原PLC控制系統(tǒng)至就地設(shè)備的紅皮電纜。

8.將部分原就地控制的設(shè)備接入DCS控制系統(tǒng)監(jiān)控。

9.通過(guò)軟件完善實(shí)現(xiàn)煤倉(cāng)犁煤器與工業(yè)電視攝像頭隨跟功能。

10.DCS通過(guò)通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)6臺(tái)皮帶秤的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。

四、控制功能

1. 上煤控制

上煤系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)控制、聯(lián)鎖控制、試機(jī)三種運(yùn)行方式，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)正常的情況下，自動(dòng)控制為系統(tǒng)的最佳運(yùn)行方式。聯(lián)鎖手動(dòng)方式對(duì)啟動(dòng)的流程中設(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)一停止，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。試機(jī)是在設(shè)備間解除了聯(lián)鎖關(guān)系的情況下，一對(duì)一啟動(dòng)設(shè)備，此方式絕不可帶負(fù)載運(yùn)行，因設(shè)備間已經(jīng)不存在聯(lián)鎖關(guān)系。

緊急情況下，可操作上位機(jī)畫面的急停按鈕或控制臺(tái)上紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場(chǎng)所有運(yùn)行中的受控設(shè)備立即停機(jī)。

2.配煤控制

煤倉(cāng)配煤有自動(dòng)配煤、手動(dòng)配煤兩種運(yùn)行方式。自動(dòng)配煤完全根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煤位信號(hào)和犁位信號(hào)，以及操作員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求所設(shè)的尾倉(cāng)和檢修犁，自動(dòng)控制犁的抬落，完成原煤倉(cāng)的加倉(cāng)配煤，手動(dòng)配煤則由操作員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煤位和犁位信號(hào)通過(guò)上位機(jī)一對(duì)一操作犁的抬落來(lái)完成原煤倉(cāng)的加倉(cāng)配煤。

3.DCS與其它控制系統(tǒng)或設(shè)備的接口

3.1DCS與輸煤電子皮帶秤接口

輸煤系統(tǒng)包括4臺(tái)江蘇賽摩MT2000電子皮帶秤及2臺(tái)江蘇賽摩SM6000皮帶秤，6臺(tái)皮帶秤通過(guò)Modbus通訊協(xié)議與輸煤系統(tǒng)上位機(jī)直接通訊，實(shí)現(xiàn)各皮帶秤的實(shí)時(shí)及累計(jì)流量接入DCS系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

3.2 DCS與工業(yè)電視接口

輸煤系統(tǒng)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采用美國(guó)派爾高公司生產(chǎn)的CM6800矩陣切換控制系統(tǒng)。輸煤DCS系統(tǒng)與CM6800矩陣切換控制系統(tǒng)通過(guò)硬接線連接信號(hào)，并通過(guò)工業(yè)電視及DCS的軟硬件配置，實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視系統(tǒng)的攝像頭跟隨煤倉(cāng)犁煤器自動(dòng)切換功能。

3.3 DCS與SIS的通訊接口

DCS上位機(jī)增加一塊網(wǎng)卡接口，采用OPC協(xié)議與中電荔新SIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了SIS系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享。

五、結(jié)語(yǔ)

XDPS-400e系統(tǒng)采用全中文組態(tài)與顯示界面 ，支持在線和離線組態(tài)，改造后的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輸煤皮帶啟、停自動(dòng)化和配煤自動(dòng)化、工業(yè)電視監(jiān)控自動(dòng)切換等功能，為輸煤程控系統(tǒng)的后續(xù)工藝技改奠定了良好的基礎(chǔ)。另DCS系統(tǒng)在操作記錄和歷史趨勢(shì)查詢等方面具備PLC系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。輸煤系統(tǒng)程控改造完成并運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期效果，更好保證了機(jī)組用煤安全。

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