中电投电力工程有限公司 许道春

电厂输煤程控系统的设计

中电投电力工程有限公司 许道春

中电投临河电厂一期工程建设2×350MW燃煤超临界空冷发电机组，工程厂址位于宁夏回族自治区银川市所辖灵武市境内的临河综合工业园区内。

输煤系统分别由卸煤、运煤、堆煤、取煤、配煤等分系统组成。卸煤系统采用汽车卸煤、条形煤场储煤、皮带输送运煤和煤斗配煤。输煤系统厂用电源设有输煤6kV 母线A、B两段，两段母线互为备用，供电给输煤系统及就近的高压电动机和低压厂用变压器；设380/220V输煤PC段，分为A、B段，两段互为备用；设两台低压厂用变压器供电给输煤PC段。

一、输煤控制系统工作原理

输煤控制系统采用以微处理器为基础的可编程序控制器（PLC）进行顺序控制。根据输煤系统工艺设备特点，输煤程控系统采取远程I/O方式，本工程输煤程控系统设输煤程控室1个，位于输煤综合楼内，其中布置控制台和上位机系统；就地分别设主厂房煤仓间、碎煤机室、＃1转运站、#2转运站、#3转运站、煤水处理间等6个I/O远程站。

#1转运站远程站负责#1转运站及卸煤沟范围内的设备接入；#2、#3转运站远程站负责#2、#3转运站范围内的设备接入；输煤程控总站负责输煤综合楼范围内的设备接入；碎煤机室远程站负责碎煤机室范围内的设备接入；煤仓层远程站负责主厂房范围内的输煤设备的接入；煤水处理间远程站负责煤水处理间和雨水调节池范围内的设备接入；各远程I/O站设置独立的远程机柜，远程I/O柜的机架、I/O模件和电源等分开设置，远程I/O的通讯采用双缆冗余配置。程控室与各远程站之间及各远程站之间用光纤、同轴电缆联系。主干网通讯电缆要求采用光纤，分支网采用同轴电缆。

控制系统满足车间集中控制的需要，运行人员在控制室内以LCD和键盘为监控中心，完成整个工艺系统的启/停控制、正常运行的监视及异常工况的处理，并设有通过PLC的紧急停机的后备手操。还可通过网络接口实现在辅网上进行远方监控。控制室不设置常规控制仪表盘。控制系统设自动、远方软手操及就地手操控制3种方式，每种方式能相互闭锁。就地控制箱上设就地/程控开关，当程控/就地切换开关打在就地时，程控系统只监视设备状态，不对其发出任何控制指令。

输煤程控系统提供的电源装置能接受由二路交流220V±15%，50Hz±1Hz的电源。当一路交流电源故障时，能自动的切换到另一路电源，并向程控室发出报警信号。控制系统的直流电源由程控专用的交、直流电源转换装置提供。PLC模块的工作电源可根据系统情况自行选择模块的工作电源电压。各个控制柜内的工作电源分路供给，为了便于查找故障，每个分路电源设置工作指示灯及断路器（或熔断器）作为保护元件，当电源发生故障时，PLC发出声光报警信号，提示该分路“电源故障”。

本工程PLC选型统一采用西门子6ES7系列产品。控制系统的PLC为双机热备配置。本地上位监控机与PLC系统的组网采用双以太网。PLC系统在上层冗余以太网中的地址可在热备系统中能够自动转换，无论那一台PLC切换成主机, 主机和备机IP地址总能够相互切换。系统中所有模件都是接插式的，模件能带电插拔而不影响其他模件和自身的正常工作。PLC 的远程I/O网上的数据采集与主机CPU扫描时间同步。远程I/O网采用双缆配置，CPU、I/O和外围设备间的通讯协议包括循环冗余校验、奇偶误差校验、成帧调节误差和超限误差校验。 PLC与LCD操作员站、PLC机柜与就地I/O柜间的通讯都采用双缆冗余配置。逻辑功能都编入PLC内，不用硬接线或复杂的特殊开关及其他输入装置来实现逻辑功能。

输煤程控控制功能包括上煤程控、配煤程控、系统监测管理、事故报警、事故自诊断、煤量统计、报表打印及上位管理机的管理功能等。输煤程控系统完成所有输煤工艺系统以及输煤系统厂用电源的控制。上煤控制功能分程控自动、程控手动和就地手动3种方式。其中前两者在PLC的控制下进行，就地手动无需PLC的参与。程控自动方式的所有操作均通过程控室上位机软操作（键盘+鼠标）实现，各设备之间按工艺专业的要求在PLC控制下自动连锁运行的顺序控制功能。也就是用工业控制机通过软功能键对运煤系统实现顺序控制、单机连锁起停及在调试过程中无连锁的单机起停控制功能。同时也对原煤斗的自动顺序配煤及单个配煤设备的起停控制功能。配煤控制功能方式与上煤控制功能一致。

二、输煤程控系统的监控功能

监视报警功能主要包括输煤系统的数据采集和处理、各种运行方式设备的运行工况变化，并能通过功能键盘为运行、检修人员提供各种信息和报警。可在上位机上直观地显示出各仓的贮煤高度，并对高低越限煤位显示与报警。整个输煤系统具有自动采集运行工况及有关数据，实现实时流量编制、修改及状态显示，能按规定时间或即时打印各种报表和记录。所有记录能至少保存2周以上。所有重要报警信号、连锁保护信号、设备故障跳闸信号等均随时按发生顺序进行记录和存储，并能够随意调看和打印。系统逻辑中根据工艺系统的特点预先设置上煤、配煤方式。

键盘是输煤系统的监视控制中心，LCD屏幕除了显示工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状况、控制对象状态外，还能显示成组参数。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，以不同颜色进行显示。LCD画面按照工艺流程图设计，设有足够的画面幅数以保证工艺系统和控制对象的完整性及满足整个系统的运行和控制的需要。

在输煤系统每条皮带的头部设置皮带电动机就地控制箱，用以实现皮带就地操作和皮带保护信号就地汇总的作用。此箱内包括各设备就地控制元件和现场总线设备等。本工程辅助车间监控网络（简称辅网）采用100M的工业以太网联网集中控制方式，输煤程控系统作为整个辅助车间控制网络的一个子系统，输煤系统与辅网通过冗余交换机连接，留有满足上层网络要求的通讯接口。通讯接口能满足通过全厂辅助车间监控网络的上位机实现对输煤程控系统进行远方监视和控制、参数和报警显示、报表打印、程序在线修改和下载等功能。当一条网络线路通讯故障时，可自动切换至另一条线路，因此不会影响上层网络对本系统的监控。在整个网络故障时，或者在其它特殊情况下(如系统调试、检修)可在脱硫控制室，通过上位机监控设备以保证生产运行和设备的安全。本控制系统在接入上层网络时，有防病毒措施，确保不会受到病毒的攻击。

输煤程控系统监视和控制的所有LCD画面都按照辅助系统控制网络统一要求的方式进行组态，输煤系统PLC控制程序的组态和修改可在全厂辅助系统集中控制网络的工程师站上进行。设备厂家提供一套完整的PLC系统组态软件的使用程序软件，可在工控机上用软件对系统组态进行编辑和修改，而且在线编辑和修改时不会影响系统的正常运行。

输煤通讯调度台布置在程控台上。当输煤系统进行程控操作和报警时，与设在各个转运站本地的输煤系统进行有线呼叫联系，并将相应语音信息在整个皮带沿线播放。程控系统预留与全厂闭路电视系统联动的接口。工业电视监视器布置在输煤控制室内程控台前，工业电视切换装置布置在程控台上。当输煤程控系统检测到某转运站或某位置处的设备故障或报警时向工业电视监视系统发出信号，使工业电视系统能给对位置处的摄像头发出切换信号，并在工业电视系统内将该位置摄像画面显示在工业电视监视器上。

程控系统与相对独立的由工艺专业成套的设备如滚轴筛、除尘器、除铁器等设备之间的连接采用通信方式实现。斗轮机不参与程控（机上自带程控）操作，但机上带式输送机与地面带式输送机设事故连锁，并与输煤程控系统通信及音响信号联系。