電除塵系統通信方案的探討

林禮輝

【摘 要】電除塵是電廠中比較特殊而且比較重要的一個系統，其多由單片機實現控制，特別是大機組采用了多個廠家的設備時。文章對如何更好地實現電除塵系統的通信控制進行了論述。

【關鍵詞】組態軟件；可靠性；PLC；DCS

【中圖分類號】X701.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0082-02

0 引言

隨著國家對環境保護要求的提高，電廠對電除塵系統也越來越重視，很多電廠現在都把電除塵系統調至主機旁進行監控。同時，很多省份都要求電除塵系統的關鍵數據要傳送到當地的環保局，以便環保局隨時進行監控。這就要求電除塵通信的可靠性、穩定性要高，正常情況下不能出現通信中斷。

電除塵系統是一個比較特殊的系統，其控制技術大多采用單片機。通信控制具有多樣性的特點，例如有的由于知識產權的保護而采用自定義協議；有的采用國際標準協議（采用國際標準協議時，不同的廠家對通信也有不同的要求）。電除塵系統不同于輸灰、輸煤等系統，輸灰、輸煤等系統的監控點數較少，控制單一，可以直接接到PLC或者DCS系統。而電除塵系統的控制比較特殊的，它監控的點數比較多，如百萬機組，其監控點數差不多要占用到整個輔控系統的一半。

1 與設備的通信方案

由于控制的設備比較多，而且近年來產品不斷升級，其控制的設備主要分為兩大類：①高壓：工頻、高頻、脈沖、三相等設備；②低壓：振打、加熱、高低料位、倉振等設備。這些設備可能是由一個廠家生產的，也可能是由多個廠家生產的。

1.1 單一廠家的通信

單一廠家通信一般采用自定義協議，上位機采用高級語言編寫的專用監控軟件或者組態軟件，下面的設備用485通信線接到一個專用的通信柜里，通信柜一般都留有通信接口。與第三方軟件通信留有Modbus通信接口。這種通信結構相對簡單，通信過程比較穩定（如圖1所示）。

1.2 多廠家設備的通信

有些廠家由于設備比較多或由于某種原因導致設備種類繁多。以某電廠為例，該電廠其中的一臺機爐采用了30臺“阿爾斯通”高頻電源，12臺“南環”高頻，振打和加熱部分采用“龍凈”的設備，料位等信號由AB PLC控制，監控軟件采用“AB”公司的Factory Talk，Factory Talk只支持OPC的通信協議。“阿爾斯通”的高頻電源的通信接口支持Modbus Tcp/IP協議，每臺高頻有一個通信接口，需要設置30個IP地址，而且最多只能有2臺上位機和設備連接。“南環”高頻電源通過485通信線和通信柜連接，這個通信柜支持Modbus Tcp/Ip協議，設置一個IP地址即可連接4臺以上的監控軟件。“龍凈”的設備和“南環”的設計理念差不多，也是采用Modbus Tcp/Ip的通信接口。

由于上位機軟件不能與設備直接連接，因此只能考慮采用第三方軟件把數據采集上來后再和Factory Talk連接。我們采用了KepserverEX軟件，KepserverEX是Kepware通信技術的產品，擁有市場上最先進的通信技術和OPC服務器，內嵌了80多種驅動，支持超過100多種設備。經研究測試，KepserverEX具有Modbus Tcp/IP通信驅動和AB PLC驅動，本身也可以作為OPC服務器和Facroty talk通信。該電廠在隨后的4臺機爐中都是采用這樣的設計，在后續的使用中通信穩定，詳細結構如圖2所示。

該電廠高壓設計冗余較多，平時會關掉幾臺設備，或者由于故障的問題一些設備會暫停運轉。由于“阿爾斯通”電源的特殊性，它會占用比較多的設備通道。在建立KepserverEX通道的時需要注意不能按設備進行劃分，否則在一些設備停機時，數據輪循候，數據就會在停機的設備中卡住，導致通信速度十分緩慢。

該電廠的案例證明在設備多且復雜的情況下，可以使用KepserverEX作為OPC服務器與各種設備實現通信，具有較高的通信穩定性和實時性。

2 與DCS軟件數據通信

各種系統需要進行集中控制和分散管理，需要把電除塵數據接入DCS系統軟件，實現統一監控；或者需要把數據統一接入當地環保局，以便環保局隨時進行監控。

2.1 從軟件中將數據接入DCS軟件

組態軟件中，包括電除塵專用軟件都提供有3種接口：Modbus TCP/IP、Modbus RTU和OPC。如果只提供重要設備的信號和操作，也就是提供數據點數要求比較少的時候，一般采用Modbus RTU；數據信號比較多時，采用Modbus TCP/IP和OPC的接口。除塵專用軟件和DCS軟件數據通信如圖3所示。

這種結構從目前來看，當進行數據操作時，都會出現一個問題：DCS軟件會不停地往除塵專用軟件發送數據請求，即一直發送設定命令給設備，這樣會導致在DCS無法進行設備操作，甚至會導致設備死機。解決辦法目前有以下幾種。

（1）只監視數據，不進行控制。

（2）監視所有的數據，只對重要設備進行操作。對操作的這些數據，在除塵專用軟件中進行數據過濾。當有相同的數據發送過來時，就要把數據過濾掉，也就是不響應數據發送請求。這種辦法雖然還是會占用系統資源，但由于數據較少，幾乎不會產生不良的影響。

（3）監控所有的數據，按照除塵專用軟件的設計要求，DCS軟件認真執行。前文有提到電除塵的數據信息是比較多的，幾乎會占到整個輔控系統的1/3甚至更多。當所有數據一直往下發送請求時，僅靠除塵專用軟件濾數據已經無法滿足要求，難免會有一些無用數據依然發送到設備，導致設備死機。要想解決這個問題，可以在DCS軟件增加一個開關，由操作員進行強制中斷。建議設計DCS軟件時增加一個通信開關（如圖4所示）。

如圖4所示，當設置完數據后，點擊“確定”后，數據已設置到設備。操作人員可再點擊一下“開關”按鈕，把通信數據關掉，設置參數可以不用再與下面設備進行通信。待下次進行參數設置時，再把“開關”打開。

2.2 從通信柜將數據接入DCS軟件

通信柜上一般提供Modbus TCP/IP和Modbus OPC接口。與DCS軟件通信時也會碰到一直發送指令這個問題。通信柜上的代碼已經形成，一般不會改動，因此只能從DCS軟件想辦法，解決辦法可以參考本文“2.1（1）”。

3 結語

電廠電除塵是一個控制點數多、控制設備比較特殊也比較重要的系統。從分層系統層面來看，在眾多的組態軟件中都能夠實現穩定監控。從集中操作層面來看，接入DCS軟件時，能夠實現簡單監控。

參 考 文 獻

[1]中國環境保護產業協會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術[M].北京：中國電力出版社，2015.

[1]中國環境保護產業協會電除塵委員會.中國電除塵學術會議[C].中國電除塵學術會議，2015.

[3]郝青.基于PLC與MCGS的煤粉電除塵器控制系統設計[D].保定：河北大學，2011.

[責任編輯：鐘聲賢]