圖1  輸煤程控系統結構圖

    控制方式

    輸煤程控系統控制方式設計為現場(chǎng)設備就地手動(dòng)控制、遠程手動(dòng)控制、程序自動(dòng)控制三種控制模式。三種模式的級別由高到低依次為就地手動(dòng)控制、遠程手動(dòng)控制、程序自動(dòng)控制。

    正常情況下，所有設備的運行、停止等由PLC按預定的程序自動(dòng)完成，PLC自動(dòng)識別各設備所處狀態(tài)。上位機發(fā)出指令后，由PLC按預定的程序自動(dòng)完成對設備的運行操作。包括程控上煤、程控配煤、故障連停等控制功能。

    遠程手動(dòng)控制又可分為聯(lián)鎖手動(dòng)控制和解鎖手動(dòng)控制兩種形式，多用于設備調試和檢修階段。

    就地手動(dòng)是指在就地設備控制箱上操作設備，具有最高的控制優(yōu)先級。

    3 輸煤工藝控制方案

    不同的電廠(chǎng)由于其機組的大小，廠(chǎng)外來(lái)煤方式、煤場(chǎng)到原煤倉距離的遠近和輸煤設備等方面的不同，在輸煤系統工藝形式上也存在著(zhù)較大差異。但按照工藝段和功能一般都包括卸煤流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程幾個(gè)部分。

    卸煤流程，主要指將廠(chǎng)外來(lái)煤（包括汽車(chē)、火車(chē)、輪船等途徑）通過(guò)卸煤設備卸到廠(chǎng)內儲煤站，以備使用。

    堆煤流程，主要是通過(guò)堆料機對卸到卸煤站的煤進(jìn)行整理，以方便輸煤系統上煤。

    上煤流程，是輸煤系統工藝的關(guān)鍵環(huán)節，通過(guò)輸煤皮帶機完成將原煤從煤場(chǎng)輸送到原煤倉的過(guò)程，同時(shí)通過(guò)輔助的碎煤機、篩煤機、除鐵器、采樣裝置、電子皮帶秤等設備完成對篩分、計量等處理，以達到使用要求。

    配煤流程，主要是將從上煤系統輸送來(lái)的煤按照一定的要求、規律、順序地分配到機組受煤倉中的過(guò)程。

圖2  輸煤系統工藝流程示意圖

    輸煤系統設備

    按照在整個(gè)輸煤系統中的地位和作用，這里我們把輸煤系統設備分為主設備、預啟動(dòng)設備、輔助設備和保護開(kāi)關(guān)設備幾類(lèi)。

    主設備，為輸煤工藝線(xiàn)上的關(guān)鍵設備，直接納入整個(gè)系統的聯(lián)鎖中，設備故障會(huì )引起系統聯(lián)鎖停機。主要包括：給煤機、輸煤皮帶機、振動(dòng)篩、碎煤機、緩沖滾筒、除鐵器等。

    預啟動(dòng)設備，這些設備一般先于主設備啟動(dòng)前動(dòng)作，用于進(jìn)行流程選擇。主要包括：電動(dòng)三通擋板、皮帶頭部伸縮裝置、犁煤器、警鈴等。

    輔助設備，一般不納入到流程聯(lián)鎖中，可以單獨啟停設備，故障不會(huì )造成聯(lián)鎖停機。主要包括：除塵器、皮帶秤、實(shí)物校驗系統、采樣裝置等。

    保護開(kāi)關(guān)設備，各種皮帶保護開(kāi)關(guān)，用于流程監控、設備聯(lián)鎖、報警等功能。主要包括：拉繩開(kāi)關(guān)、跑偏開(kāi)關(guān)、堵煤開(kāi)關(guān)、速度檢測器、撕裂檢測器、料流檢測器、煤倉料位開(kāi)關(guān)、料位傳感器等。

    控制策略

    輸煤系統控制就是通過(guò)對輸煤設備的監控，完成將煤場(chǎng)的煤輸送到煤倉或煤筒的任務(wù)。系統的控制要求遵循如下原則：

    上煤原則

    1） 流程預啟：進(jìn)行流程選擇，并啟動(dòng)相應流程上的預啟動(dòng)設備，做好啟動(dòng)準備；

    2） 流程啟動(dòng)：接收到流程啟動(dòng)允許信號后，系統主設備按逆煤流方向延時(shí)順序啟動(dòng)；

    3） 流程停止：停止指令下達后，系統主設備按順煤流方向延時(shí)順序停止；

    4） 故障聯(lián)鎖停機：當所選流程上的系統主設備發(fā)生故障時(shí)，立即聯(lián)鎖跳停設備故障點(diǎn)上游（逆煤流方向）的主設備；

    5） 重故障信號：急停、拉繩、重跑偏、重堵塞、打滑等指令或信號將直接導致系統聯(lián)鎖跳停。

    配煤原則

    1） 順序配煤：先設定一個(gè)尾倉，從第一個(gè)原煤倉開(kāi)始進(jìn)行配煤，煤斗以相同的時(shí)間（或依據煤倉料位）依次配煤，直到尾倉和尾倉前所有煤斗發(fā)出高煤位信號為止。順序配煤時(shí)如有煤倉出現低煤位信號，則停止順序配煤，優(yōu)先給低煤位配煤；

    2） 優(yōu)先配煤：當有煤倉出現低煤位信號時(shí)，正常進(jìn)行配煤的煤斗停止配煤并記憶。先補低煤位倉直至低煤位消失，再按記憶煤斗的正常順序把煤倉逐個(gè)加到高煤位。當多個(gè)倉同時(shí)出現低煤位時(shí)，對這些倉按從前向后的順序進(jìn)行輪換的配煤，直至低煤位消失；

    3） 余煤配煤：當停機信號發(fā)出后，皮帶上余煤均勻配給每個(gè)倉，直至原煤倉皮帶機停止運行；

    流程控制

    流程選擇、流程預啟

    上煤順序啟?？刂?/P>

       

圖3  上煤順序啟?？刂屏鞒虉D

     配煤流程控制

圖4  配煤控制流程圖

    事故處理

    系統事故處理是系統穩定、安全運行的重要措施，主要包括以下三方面事故處理措施：

    1）在系統運行過(guò)程中，當某一設備發(fā)生故障停機時(shí)，聯(lián)鎖跳停故障設備點(diǎn)上游（逆煤流方向）的所有設備，并給出報警信息。當設備故障恢復后，才允許重新從發(fā)生故障的設備處按逆煤流方向重新啟動(dòng)設備的運行。

    2）拉繩、重跑偏、堵塞、撕裂等保護開(kāi)關(guān)動(dòng)作，聯(lián)鎖跳停相關(guān)設備。

    3）當設備運行過(guò)程中存在危及人員安全及損壞設備的可能，而操作員來(lái)不及判斷該怎樣處理的情況下，可以通過(guò)操作畫(huà)面上的“急?！卑粹o來(lái)停止所有現場(chǎng)設備的運行。

    4 軟件功能

    輸煤程控系統上位監控軟件采用和利時(shí)公司的FacView組態(tài)軟件，主要功能如下：

    實(shí)時(shí)流程圖顯示

    實(shí)時(shí)流程圖是整個(gè)系統的主監控畫(huà)面，在流程圖中可以實(shí)時(shí)監控到系統主要設備的運行狀態(tài)。流程圖中所有設備的運行狀態(tài)采用綠色表示；停止狀態(tài)采用紅色表示；故障狀態(tài)采用黃色表示。流程圖中所有由PLC控制的設備設置遠程手動(dòng)/程控自動(dòng)轉換按鈕，只有當設備就地/遠程轉換開(kāi)關(guān)處于遠程時(shí)，遠程手動(dòng)/程控自動(dòng)轉換按鈕才可用，當遠程手動(dòng)/程控自動(dòng)轉換按鈕處于程控自動(dòng)時(shí)，禁止人工遙控設備。當設備出現故障信號時(shí)，停止運行或禁止啟動(dòng)這些設備。

圖5  實(shí)時(shí)流程圖顯示畫(huà)面

    設備監控

    系統軟件對每一個(gè)控制設備設置有單獨的操作畫(huà)面，通過(guò)鼠標點(diǎn)擊實(shí)時(shí)流程圖上的設備，就可以進(jìn)入相應設備的操作畫(huà)面。

    事件報警

    系統軟件具有完善的事故報警功能。當事故發(fā)生時(shí)，語(yǔ)音報警系統發(fā)出語(yǔ)音信號。同時(shí)，LCD屏幕顯示故障區域流程圖，事故設備圖形變色，屏幕上方用漢字顯示故障性質(zhì)及發(fā)生時(shí)間，并自動(dòng)啟動(dòng)打印機記錄，打印故障內容及發(fā)生時(shí)間。

    數據報表

    系統軟件具有計算機管理功能，能自動(dòng)采集運行工況及有關(guān)數據，能實(shí)現實(shí)時(shí)流量編制、修改及狀態(tài)顯示，能按規定時(shí)間或召喚打印各種報表，能在LCD上查詢(xún)并調用有關(guān)數據，對正常生產(chǎn)運行定期打印記錄，包括交接班記錄、日報、月報、年報等報表的打印。

    其他功能

    系統軟件除了具有上述監控功能外，還集成有煤量統計、設備運行管理、與其它系統通訊接口等功能。

    5 系統特點(diǎn)

    本電廠(chǎng)輸煤程控系統解決方案以和利時(shí)公司LK為核心控制器，采用冗余的以太網(wǎng)絡(luò )、PROFIBUS-DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將中心控制室計算機和PLC系統主站、PLC系統主站與遠程I/O分站聯(lián)系起來(lái)，構成一個(gè)分布式的控制系統。系統具有如下主要特點(diǎn)：

    冗余的解決方案

    輸煤程控系統設計為冗余配置，包括電源冗余、CPU冗余、以太網(wǎng)絡(luò )冗余、PROFIBUS-DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )冗余，無(wú)論那個(gè)環(huán)節出現故障都不會(huì )造成系統停車(chē)，這樣就最大限度地保證了系統的可靠性和安全性。

    集中管理、分散控制

    輸煤程控系統設計為一個(gè)主站多個(gè)從站的網(wǎng)絡(luò )結構，由系統主站統一管理系統內的設備，遠程I/O分站只負責數據采集與設備驅動(dòng)。這樣的系統結構既滿(mǎn)足了系統設備間聯(lián)鎖關(guān)系強的要求，又滿(mǎn)足了系統設備位置分散的要求。

    軟件界面友好、功能強大

    PowerPro編程軟件符合IEC61131-3標準，易學(xué)、易懂、易用。FacView組態(tài)軟件圖庫豐富，網(wǎng)絡(luò )功能強大，報警、報表、歷史數據以及二次開(kāi)發(fā)功能完善而易用。

    開(kāi)放性

    輸煤程控系統設計為一個(gè)開(kāi)放的系統，工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是目前應用最廣泛和開(kāi)放性好的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )，系統軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，另外系統還支持Modbus/TCP協(xié)議、Modbus RTU協(xié)議、自由口協(xié)議等多種接口形式，可以方便地進(jìn)行系統擴展或與全廠(chǎng)輔控網(wǎng)、MIS和其他子系統進(jìn)行無(wú)縫連接。

    6 結術(shù)語(yǔ)

    隨著(zhù)我國火電廠(chǎng)裝機容量的提高，對輸煤程控系統等公用自動(dòng)化控制系統提出了更高的要求。本輸煤程控系統設計在考慮電廠(chǎng)輸煤系統特點(diǎn)和要求的基礎上，充分利用了和利時(shí)公司LK可靠性高、性能優(yōu)異、功能豐富、擴展性好、易于使用等方面的優(yōu)勢，給出了針對性強和個(gè)性化的解決方案。

    參考文獻

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    [ 4 ] 顧戰松，《可編程控制器原理與應用》，國防工業(yè)出版社

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