大板发电有限责任公司输煤监控系统分析

孙学宝

摘 要： 输煤系统作火电厂燃料的输送线，运行的稳定性、连锁保护的可靠性、监控设备的合理性关系到机组的稳定、安全运行。作为系统的监控中心，输煤监控系统的设计、设备配置对输煤系统稳定、安全运行起到至关重要的作用。

关键词： 分布式I/O 现场总线程控 连锁

1.引言

输煤系统是火力发电厂非常重要的辅助系统，关系到机组的稳发满发，基于输煤系统的重要性及系统恶劣的工作条件，输煤监控系统设计、配置的合理性和可靠性尤为重要。目前输煤监控系统广泛使用可编程控制器（PLC）和现代通讯网络实现其控制功能，并辅以皮带监控传感器、工业电视系统完成输煤程控系统的监控。

2.大板电厂输煤系统监控系统构成

大板发电公司的输煤监控系统主要由输煤程控系统、输煤工业电视两大部分组成，完成对输煤系统7段14条皮带及其他配套设备的监控。

2.1输煤控制系统

输煤控制系统采用分层分布式的网络结构，整个系统纵向分三层：主站层、现场分布式I/O模块和现场传感器。

2.1.1主站层

输煤系统的主站层位于输煤系统集中控制楼内，由人机接口设备——操作员站和可编程控制器两部分组成。

2.1.1.1主站层人机接口设备

输煤程控系统的人机接口设备操作员站是输煤系统监视控制中心，采用双主机、双显示器配置，其中一台主机配置为专用操作员站，监控软件为iFix4.5无限运行版（只有监控功能），另一台主机配置为工程师站兼操作员站，安装的软件为编程软件RsLogix5000及监控组态软件采用iFix4.5无限开发版（该版本具备画面组态和监控两个功能）。人机接口设备通过OPC通讯协议与主站层的可编程控制器（PLC）进行通讯，完成画面显示、报警信息采集、设备启停等操作。

2.1.1.2可编程控制器（PLC）

大板电厂的主站层可编程控制器（PLC）采用美国罗克韦尔公司的AB 1756-L61系列产品及第三方硬件厂家Woodhead公司的Profibus扫描器SST-PFB-CLX-RLL组成。

为了提高控制系统的可靠性和安全性，可编程控制器（PLC）的主站为双机热备用配置，当运行的可编程控制器出现硬件故障时，自动无扰切换到备用的可编程控制器；分站为Profibus扫描器SST-PFB-CLX-RLL。主站层可编程控制器内部使用Contolnet总线协议，通过4对单通道的网络模块1756-CNB，实现可编程控制器主站与分站之间的冗余数据通讯。Profibus扫描器SST-PFB-CLX-RLL是主站层与现场分布式I/O进行通讯、数据交换的核心，完成就地设备的信号采集，并将主站层的控制指令送达到相应的输出模块对应通道上。

图1 输煤系统主站层的构成示意图

2.1.2现场分布式I/O

鉴于输煤系统恶劣的工作环境，现场分布式I/O模块采用德国TURCK公司的自诊断自保护功能的BL67系列模块，该种现场分布式I/O采用目前运用成熟的Profibus现场总线技术。

Profibus-DP是一种开放式现场总线系统，实现快速响应和高速数据通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。Profibus现场总线由3个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS。Profibus扫描器SST-PFB-CLX-RLL用于设备级控制系统与分散式I/O的通信，周期性地读取从站的输入信息并周期性地向从站发送输出信息，通讯介质为2芯的PROFIBUS通讯电缆。

大板电厂的输煤程控系统的现场分布式I/O模块集中布置在相应转运站内。分布式I/O模块分别布置在T-1转运站、T-2转运站、T-3转运站、T-4转运站、碎煤机室、#1机煤仓间、#2机煤仓间、输煤综合楼等设备控制地点。

图2 输煤综合楼子站设备的配置示意图

2.1.3现场传感器

为了保证输煤系统运行的可靠性及安全性，在两条输煤皮带上设置了大量的传感器用于检测皮带的运行状况。

2.1.3.1带编码功能的双向拉绳开关

大板电厂的7段14条皮带上共设置了100对双向拉绳开关，拉绳开关动作后，不经过PLC的处理，直接停止相应的皮带电气开关，并连锁停止其上游的皮带。在当拉绳开关动作后，通过拉绳开关及跑偏开关之间的Modbus总线，将相应皮带拉绳开关动作的信息传递给操作员站，经过软件解析后显示出保护动作的皮带及对应的拉绳开关，便于运行人员及时进行故障处理。

2.1.3.2带编码功能的II级跑偏开关

大板电厂的7段14条皮带上共设置了100对两级皮带跑偏开关。第一级跑偏信号动作后，发出报警信号，第二级跑偏开关动作后，则通过PLC延时停止相应的皮带，并连锁停止其上游的皮带。带编码功能的拉绳开关一样，通过Modbus总线将相应皮带上的跑偏开关动作信息传递到操作员站上，使操作员在最短的时间内知道哪条皮带出现故障，便于运行人员及时进行故障处理。

2.1.3.3其他检测传感器

为了防止皮带运行中出现故障造成输煤系统堆煤，还设置速度传感器；堵煤传感器；撕裂保护传感器；煤流检测传感器；高料位信号传感器；原煤斗料位计。

2.2输煤工业电视系统

大板电厂的输煤系统配置了一套闭路工业电视系统，共设40个摄像点，分别安装碎煤机室、各转运站及煤仓间等重要场所。输煤工业电视系统终端设备放置在输煤集控室内，在一面电视墙设布置6台42英寸等离子显示器，可以实时对输煤系统的设备进行监控及画面切换。同时，输煤工业电视系统具有数据存储功能，视频数据可以存储时间为30天。

图3 输煤系统工业电视的配置示意图

3.结语

经过多次煤场堆煤及上煤试验，大板电厂的输煤监控系统运行稳定。输煤程控系统采用PROFIBUS-DP总线通讯方式，节省大量的控制电缆及安装费用，安装简单，维护方便。同时大量传感器的采用，在最短的时间内反应皮带的运行状况或将故障控制最小的范围内，保证输煤系统的运行的可靠性及稳定性。

参考文献：

[1]薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用.北京：中国电力出版社，2009.

[2]张进秋等.可编程控制器原理及应用实例.北京：机械工业出版社，2004.

[3]罗红福.PROFIBUS-DP现场总线工程应用实例解析.中国电力出版社，2008.