电厂输煤程控系统由PLC改造为DCS控制系统

徐正权

摘 要：广州市旺隆热电有限公司原输煤程控系统采用早期PLC系列产品，经过多年运行，控制系统设备老化严重，通过选用XDPS400e的 DCS控制系统对输煤程控系统进行改造，同步更换控制系统至就地设备所有红皮电缆，大大降低了缺陷发生率，提高了输煤系统稳定性和经济性。

关键词：输煤系统 程控 PLC DCS系统

一、输煤系统概况

1. 控制系统

广州市旺隆热电有限公司（简称旺隆公司）输煤系统为旺隆公司2×110MW热电联产机组及广州中电荔新电力实业有限公司（简称中电荔新）2×330MW热电联产机组提供燃料运行服务。旺隆公司输煤系统原采用Schneider（施耐德）公司的Quantum系列PLC控制系统，PLC编程软件采用Concept软件组态编程，上位监控系统软件采用InTouch软件。系统自2005年投产运行多年，PLC卡件进入老化期，监控软件无历史数据监控功能，不利于运行监控及事故原因分析；输煤系统安装时现场设备采用的控制电缆型号多数为ZR-KGGP硅橡胶红皮电缆，该型号电缆绝缘等级低，防火性能差，输煤控制系统运行中经常发生电缆间歇性短路，且信号回路感应电强，均易造成信号误发跳停皮带；输煤系统因中电荔新机组投产，设备利用率成倍增加，每值8小时中上煤时间长达6小时，控制系统的可靠性凸显重要。

2.工艺流程

输煤系统设有三个的完整流程，实现燃料从码头卸至煤场、煤场至原煤仓上煤、码头直接上煤至原煤仓的工艺要求。每个流程都包括A/B两路冗余输送系统。

3.设备概况

输煤系统主要工艺设备包括：19条皮带输送机、2台胶带机伸缩头、4台桥式叶轮给煤机、2台环式碎煤机、2台滚轴筛、4台自动采制样装置、6台电子皮带秤、8台带式除铁器、104台电动犁煤器、5台电动三通挡板、28台布袋式除尘器、14个煤仓煤位监测、19条皮带打滑装置、19条皮带拉绳拉绳开关、19条皮带电铃、2套金属探测装置、26台皮带振打器、17台堵煤装置、4台缓冲给料机、2台地煤沟抽风机、2臺污水处理池清水泵、2台反冲洗水泵、各转运站污水泵14台及连续水位计等。

二、控制系统改造方案

1.改造原则

输煤控制系统选用新华控制工程有限公司XDPS-400e系列的DCS系统，系统改造后，运行人员在集中控制室内通过上位机操作，实现卸煤、上煤及配煤系统的启、停、正常运行和异常工况的处理，输煤系统的程控、保护控制均由 DCS 自动完成。DCS 实现现场的数据采集、设备监控、检修设备挂牌、设备故障语音及光字牌报警、历史及实时数据记录、运行操作记录、报表管理、皮带秤远程通讯监控、煤仓犁煤器与摄像头随跟功能等。

2.系统配置

控制室操作台设置2台操作员站，1台工程师站，1台历史站，1台OPC协议接口站以及打印机、紧急停机按钮、报警音箱、工业电视矩阵控制器操作键盘等。DCS系统设置4个分散的IO室，包括：#1电子间IO室，主要控制#6、#7皮带及#8皮带旺隆电厂侧设备；#2转运站电子间IO室，主要控制#0～#5皮带所有设备，设两对DPU控制器；中电荔新远程电子间IO室，主要控制#8皮带中电荔新侧设备；控制室侧IO室，主要接入输煤母线室设备、电子皮带秤和与工业电视系统联系信号。

3.系统网络配置图如下：

4.软件配置

XDPS-400e软件分MMI站软件、DPU控制器软件和GTW通讯软件。DPU采用 WindowsCE.NET 实时多任务操作系统，MMI站软件采用XDPS6.0/SP4组态软件，操作系统为 Windows 7中文版，系统补丁为SP4。NetWin是MMI的总控软件，启动 NetWin后，同时也启动了XDPS的实时数据库和实时网络驱动程序。

三、改造施工顺序

1.在系统运行期间，先安装DCS系统机柜并完成系统控制组态。

2.控制电缆、系统电源、通讯电缆等电缆敷设。

3.控制柜侧电缆接线。

4.旧系统设备切换至新控制系统。新旧控制系统的改造原则采用先改造A 路，后改造B路；先改造码头卸至煤场系统，后改造煤场至原煤仓系统的方式。此方式可根据运行方式调整，但原则上按照分路分段改造。

5.新系统不带负荷联锁调试。

6.新系统带负荷运行试验。

7.拆除原PLC控制系统至就地设备的红皮电缆。

8.将部分原就地控制的设备接入DCS控制系统监控。

9.通过软件完善实现煤仓犁煤器与工业电视摄像头随跟功能。

10.DCS通过通讯方式实现对6台皮带秤的实时数据进行监测等。

四、控制功能

1. 上煤控制

上煤系统设置自动控制、联锁控制、试机三种运行方式，在现场设备状态正常的情况下，自动控制为系统的最佳运行方式。联锁手动方式对启动的流程中设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停止，设备启动前须先将三通挡板启动到位，设备的保护动作处理均同自动控制方式。试机是在设备间解除了联锁关系的情况下，一对一启动设备，此方式绝不可带负载运行，因设备间已经不存在联锁关系。

紧急情况下，可操作上位机画面的急停按钮或控制台上红色的急停按钮，它将使现场所有运行中的受控设备立即停机。

2.配煤控制

煤仓配煤有自动配煤、手动配煤两种运行方式。自动配煤完全根据现场的煤位信号和犁位信号，以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修犁，自动控制犁的抬落，完成原煤仓的加仓配煤，手动配煤则由操作员根据现场的煤位和犁位信号通过上位机一对一操作犁的抬落来完成原煤仓的加仓配煤。

3.DCS与其它控制系统或设备的接口

3.1DCS与输煤电子皮带秤接口

输煤系统包括4台江苏赛摩MT2000电子皮带秤及2台江苏赛摩SM6000皮带秤，6台皮带秤通过Modbus通讯协议与输煤系统上位机直接通讯，实现各皮带秤的实时及累计流量接入DCS系统进行在线监测。

3.2 DCS与工业电视接口

输煤系统工业电视监控系统主机采用美国派尔高公司生产的CM6800矩阵切换控制系统。输煤DCS系统与CM6800矩阵切换控制系统通过硬接线连接信号，并通过工业电视及DCS的软硬件配置，实现工业电视系统的摄像头跟随煤仓犁煤器自动切换功能。

3.3 DCS与SIS的通讯接口

DCS上位机增加一块网卡接口，采用OPC协议与中电荔新SIS系统实现数据交换，实现了SIS系统对生产数据的共享。

五、结语

XDPS-400e系统采用全中文组态与显示界面 ，支持在线和离线组态，改造后的DCS系统实现了输煤皮带启、停自动化和配煤自动化、工业电视监控自动切换等功能，为输煤程控系统的后续工艺技改奠定了良好的基础。另DCS系统在操作记录和历史趋势查询等方面具备PLC系统不可比拟的优势。输煤系统程控改造完成并运行了较长时间，整个系统运行稳定可靠，达到了预期效果，更好保证了机组用煤安全。

参考文献：

[1]2×200MW机组输煤程控系统故障分析及改造方案[J].付向军，王志营.内蒙古科技与经济.2012

[2]强化输煤控制标准提高输煤程控系统运行可靠性[J].李斌.中国标准化.2016