岳鹏

摘 要：文章针对我厂输煤二期扩建工程接入一期控制系统时所发生的一系列通讯异常问题，对所产生的问题以及故障的解决方法加以阐述，并提出了MODICON QUANTUM PLC在输煤控制系统中的创新网络结构，保证了系统的安全可靠运行。

关键词：光纤中继器；远程站；网络；通讯

中图分类号：TM62 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）02-0033-02

Abstract： In view of a series of abnormal communication problems occurring in the second stage expansion project of coal transportation in our factory when connecting to the control system of the first stage， this paper expounds the problems produced and the solutions to the failures. The innovative network structure of MODICON QUANTUM PLC in coal transportation control system is put forward， which ensures the safe and reliable operation of the system.

Keywords： optical fiber repeater； remote station； network； communication

黄骅发电厂一期工程为2×600MW亚临界燃煤发电机组，二期工程为2×660MW等级超临界燃煤发电机组，总容量为2520MW。电厂采用港电一体的方式直接从港口取煤，一、二期共用一套输煤系统，输煤系统肩负着四台机组的燃料输送任务。在二期系统投入运行时对控制系统的创新型改造应用，提高了系统的性能及可靠性，保证了系统的安全稳定运行。

1 输煤控制系统简介

输煤控制系统于2006年与一期两台机组共同投入运行，由北京现代邦泽公司开发。输煤控制系统采用施耐德昆腾系列PLC控制，双机热备，双路通讯冗余配置，采用分层分布式的网络结构。由控制主站和远程I/O站组成，控制器型号为140 CPU 43412，下设7个远程子站。主站布置在输煤集控楼，远程I/O子站分别位于T2（#1站）、T4（#2站）、T6（#3站）、输煤控制楼（#4、5站）、碎煤机室（#6站）、煤仓间（#7站）内，相邻子站之间的距离约为：1300m、350m、100m、200m、250m。主站与子站通讯介质为同轴电缆，光纤中继扩展，双通道总线型结构。

网络拓扑图如图1。

沧东公司二期输煤控制系统在一期的基础上增加两个控制子站，控制逻辑由西安航天自动化公司完成。

2 出现的问题及问题产生的原因

2.1 出现的问题

按照系统的设计，二期新增加的两个控制子站通过光纤中继器串入#7和#3站之间，当两个子站接入一期控制系统时，新增加的两个子站与主站可以正常通讯，但末端的三个子站都无法进行通讯。这严重影响到一期两台机组的用煤安全，威胁到二期两台机组投产进度。

2.2问题产生的原因

沧东公司采用港口直接取煤的方式，各个转运站之间的距离较远，各个远程子站分布于各个转运站之中，从而导致主站与子站，以及子站与子站之间的通讯距离都较远。二期新增加的两个远程站位于二期煤仓间配电室，距离一期煤仓间（#7站）的距离为250m。

采用同轴电缆的最长通讯距离为2千米，而使用施耐德专用的光纤中继器（490 NRP 95400）之后，通讯极限距离可以扩展为13千米。但距离的延长以及光纤中继器的使用都会使光脉宽减弱。对于我厂使用的远程I/O模式来说，光纤中继器可使用的最大数量

式中，X为所使用光缆的脉宽衰减率（ns/km）；L为总的光缆长度（km）。我公司使用的是62.5/125？滋m的多模光缆，其脉宽衰减率为5.0ns/km。因此，可以计算得出我厂理论可以使用的光纤中继器的数量为：

而我厂新增加的两个远程站刚好使整套系统所使用的光纤中继器的数量为8个，超过了这个极限值。所以通过分析，只能通过减少光纤中继器的数量来解决问题。

3 问题的处理过程

3.1 解决通讯异常问题

通过上述的分析，决定从系统上减少光纤中继器的数量，但又不对原系统做较大的改动。于是在7#远程站增加分支器引出同轴电缆同新增加的两个远程站连接，经过改造后，新加的兩个子站可以正常通讯，末端的三个站通讯也正常了。但新的问题是：由于CPU的负荷率太高，系统程序扫描时间较长，单CPU运行的扫描时间已经超过50ms，若要投入系统热备还需要4-5倍的扫描时间，从而使整个扫描时间超过“看门狗”的时间，系统热备无法投入。

3.2 解决热备问题

经过与厂家人员沟通，决定将原控制器升级为更高级、处理能力更强的控制器，型号为140 CPU 67160。在解决了系统软件升级，逻辑转化等一系列问题之后，控制系统热备可以投入，但是系统双通道通讯频繁报错，通讯数据包总是丢失。系统仍存在不稳定因素。

经过认真研究，这种情况的出现是由于信号传输过程中信号强度衰减导致的。

3.3 再次解决通讯问题

第一步，在不改变系统拓扑结构的前提下，去除#5、#6子站之间的光纤中继器，将光缆更换为同轴电缆（距离约200m），此种方法仍无法奏效。

第二步，在经过深入的研究之后，决定对系统进行大的改动。把系统的网络拓扑结构，由总线型改为树型。在结构上将系统分为储煤段和上煤段，具体过程为：断开#3和#7子站之间的光纤连接，在#3与#5子站之间重新敷设同轴电缆（约100米）。经过此次改变之后，通讯终于正常了。并且此种网络结构对整个输煤系统来说也更加安全，上煤段或储煤段的内部通讯故障将互不影响。

最终的输煤控制系统的网络拓扑图如图2。

4 结束语

输煤系统是火力发电厂极其重要的辅助系统，是保证电厂安全运行的重要环节。而基于PLC的输煤控制系统又是输煤系统的核心，因此，此次输煤控制系统控制器的升级及网络结构的创新型应用保证了输煤系统的安全可靠，对整个电厂的安全运行亦有着极其重要的意义。

参考文献：

[1]施耐德公司.Modicon Remote I/O Cable System Planning and Installation Guide[Z].

[2]施耐德公司.Modicon Fiber Optic Repeaters User's Guide[Z].

[3]韩子彬.大型选煤厂输煤控制系统的分析与应用[J].科技创新与应用，2016（33）：115.

[4]张汉，李川.浅析火电厂煤炭输送系统中PLC的应用[J].科技创新与应用，2014（11）：90.endprint