煤儲運裝置控制系統改造

趙皓 遲祖濤

[摘? ? 要]簡述某廠公用工程煤儲運裝置控制系統現狀及問題，介紹輸煤系統控制方案，分析了輸煤系統停機問題和改造措施。

[關鍵詞]煤儲運;控制系統;停機和改造措施

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）12–00–02

[Abstract]This paper introduces the present situation and problems of coal storage and transportation equipment control system in public works of a certain plant， introduces the control scheme of coal transportation system， and analyzes the shutdown problem and transformation measures of coal transportation system.

[Keywords]coal storage and transportation; control system; shutdown and renovation measure

某廠的煤儲運裝置控制系統采用西門子S7-400H冗余PLC控制系統，包含1個主站，10個遠程I/O子站，以及皮帶輸送機上的63套除塵控制器，網絡系統龐大臃腫，現場環境惡劣，經常由于除塵控制單元故障，造成輸煤主控制器癱瘓，輸煤系統停運，嚴重威脅到全廠安全生產。針對煤儲運系統的特點，合理制定輸煤系統方案，對保證主裝置安全穩定運行至關重要。

1 概述

1.1 工廠現狀

某廠屬于大型煤化工企業，煤儲運裝置提供廠內生產源料，占有重要地位。隨著煤化工項目大型化和規模化發展，輸煤系統需同時為鍋爐裝置提供燃料煤和煤氣化裝置提供原料煤，煤耗量大。

1.2 煤儲運裝置控制系統

某廠原有一套煤儲運上料系統，采用西門子S7-400H冗余PLC控制系統，包括上料部分和除塵部分。上料部分遠程I/O站采用西門子ET200系統，控制器和遠程I/O站采用光纖Profibus DP總線通訊方式;除塵部分采用S7-200PLC進行控制，采用Profibus DP轉光纖的方式作為一個I/O站接入到系統中。上位機由一臺工程師站和一臺操作員站組成，組態軟件采用WINCC組態軟件，每臺上位機安裝兩塊西門子CP1623專用以太網卡和PLC之間通訊。

1.3 改造意義

當輸煤系統發生故障或異常時，鍋爐系統和氣化裝置只能依靠其給煤煤倉內儲煤來實現運轉功能。如果不能在極短時間內消除輸煤系統故障，將面臨給煤煤倉枯竭而被迫停爐停機的危險局面，從而產生時間長、面積廣的停產事故，造成極大的經濟損失。

輸煤系統正常運行也可以保障煤礦生產系統安全、正常運轉。因為當輸煤系統發生故障或異常時，煤礦生產系統在倉內煤炭儲滿后，只能選擇其他方式運輸煤炭，無法通過輸煤系統進行煤炭輸送，勢必對煤礦生產造成影響，從而造成經濟損失。

2 系統技術方案

2.1 原系統結構

原煤儲運控制系統中遠程站包括654—657共4個單元子站（如圖1所示），654單元子站由7套ET200站和20套S7-200系統組成，655單元子站由2套ET200站和26套S7-200系統組成，656單元子站由4套S7-200系統組成，657單元子站由1套ET200站、13套S7-200系統組成。

由于現場環境惡劣，部分S7-200控制系統或通訊單元損壞，造成了PLC主站與I/O通訊負荷過大，S7-400控制系統CPU出現死機的現象。為了保障上料系統穩定運行，利用大修期間對控制系統進行改造。

2.2 改造后系統結構

本次改造將原有S7-200除塵系統的通訊從上料系統中分離出來，獨立組網，改造后系統結構圖如圖2所示。

新增除塵主控制器采用S7-412PLC，并采用單CPU處理器、單電源系統、單網絡通信系統方式構成可靠的控制系統，新增除塵系統安裝在控制室PLC控制柜內。上料系統ET200站保持不變，與原S7-400H組成獨立控制系統。除塵控制系統的網絡接入上料系統交換機中，上位機的畫面保持不變，重新修改除塵部分的數據地址。因657單元除塵網絡中，連接有3#皮帶電子稱重儀，為保證數據穩定傳輸，將657單元除塵網絡單獨連接到除塵CPU集成的DP口上。

原操作站有一臺工程師站和一臺操作員站，不便于操作人員監控畫面，根據工藝要求，本次改造增加兩臺操作站，每臺操作站安裝一塊CP1623以太網卡，分別與工業以太網交換機連接，操作站通過以太網與三套PLC進行通訊，實現對現場設備的監控。

3 改造前后控制系統比較

①改造前控制系統中，硬件組態如圖3所示。

原系統硬件組態圖中，網絡結構有較高的復雜程度，根據以往CPU停機現象和日志分析，63個S7-200的通訊質量對于主線上料系統的正常運行有較大影響。

②改造后控制系統中，硬件組態如圖4、5所示。

最下面一排為657單元的除塵控制器，其中第1個從站為4#轉運站上實物校驗裝置的S7-300控制系統，因為該S7-300系統負責與就地3#皮帶秤電子稱重儀進行MODBUSASCII通訊。本次改造中，為進一步保證3#皮帶秤電子稱重儀的數據穩定傳輸，將657單元的除塵控制器單獨連接到CPU集成的MPI/DP接口。

改造后控制系統中，對除塵程序進行了剝離，除塵系統作為主線上料的輔助系統，且數量較多，個別通訊中斷或者硬件損壞，不應對主線輸煤造成停機;經過分離硬件和軟件，以及采取獨立通訊，更進一步穩定了主線的運行。

4 結束語

工業自動化的發展趨勢為分散控制和集中管理。在原系統中，過度的集中控制，對于系統的正常運行造成了一定影響。本次改造通過剝離除塵系統，使主線上料系統和除塵系統分別獨立運行，保證工廠穩定生產運行，大大減少了非正常停車次數。

參考文獻

[1] 范煥杰.給煤控制系統的技術改造與實現[J].產業與科技論壇，2015，14（22）：50-52.