攀枝花西门子代理

1  引言
        目前我国大型火电厂采用的燃料大多数为燃煤。一方面，由于煤产地与电厂间地理位置或地域的不同，需要借助汽车、火车或轮船等途径把燃煤先运送到电厂内的储煤站；另一方面，在电厂内，需要通过输煤皮带将燃煤输送到指定的煤仓或煤筒中，供燃煤锅炉使用。
电厂输煤程控系统就是完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务，一般包括卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统几个部分。输煤程控系统是保证机组稳发满发的重要系统，是机组安全可靠运行的重要支撑系统。
电厂输煤程控系统具有组成设备多且位置分散、设备间联锁关系强、设备运行环境恶劣、安全性可靠性要求高等方面特点，一般采用以可编程控制器(plc)为主要控制设备的监控系统来实现对整个工艺过程的控制。

2  输煤程控系统设计
        输煤程控采用双主机(热备)配置的hollias lk系列plc完成上煤及配煤控制等功能，plc置于输煤程控室。在粗碎机室、1#转运站、2#转运站、细碎机室、煤仓层、输煤综合楼设6组远程i/o站，各信号就近引接至附近的i/o站，各i/o站及plc之间采用冗余profibus-dp现场总线通讯。该网络能满足输煤程控的实时要求。在输煤程控室设上位监控系统，通过两台上位监控计算机机进行输煤系统的集中监测及控制，不再设常规模拟屏及仪表盘。
        hollias lk系列plc是和利时公司利用十多年控制系统设计和工程实施经验而推出的新一代高性能、高可靠性、高易用性的可编程逻辑控制器产品，可以为不同工业领域提供个性化解决方案，广泛应用于电力、冶金、石化、交通、水处理等行业。
2.1 系统结构
        参见图1，整个系统可以分为三层，包括生产管理层(输煤程控室)、现场控制层(plc控制站)及就地控制层。现场各种数据通过plc系统进行采集，并通过主干通讯网络——环形工业以太网传送到中心控制室监控计算机集中监控和管理，通讯速率为100mbps，通讯介质根据通讯距离可以选择光纤或屏蔽双绞线。同样，中心控制室监控计算机的控制命令也通过上述通道传送到plc的测控终端，实施各单元的分散控制。

图1  输煤程控系统结构图

        根据输煤系统的联锁性强、地理较分散的特点，系统设有一个主站和若干个远程i/o分站，现场设备信号直接接入附近的远程i/o分站，并通过冗余的profibus-dp总线网络实现与系统主站的通讯，由系统主站完成对所有系统内设备的监控和管理。
        考虑到输煤程控系统在安全性、可靠性方面的要求，系统主站采用hollias lk plc具有冗余功能的cpu模块lk210，支持电源冗余、cpu冗余、以太网冗余、总线冗余，以保证整个系统的不间断运行。
2.2 控制方式
        输煤程控系统控制方式设计为现场设备就地手动控制、远程手动控制、程序自动控制三种控制模式。三种模式的级别由高到低依次为就地手动控制、远程手动控制、程序自动控制。
        (1) 正常情况下，所有设备的运行、停止等由plc按预定的程序自动完成，plc自动识别各设备所处状态。上位机发出指令后，由plc按预定的程序自动完成对设备的运行操作。包括程控上煤、程控配煤、故障连停等控制功能。
        (2) 远程手动控制又可分为联锁手动控制和解锁手动控制两种形式，多用于设备调试和检修阶段。
        (3) 就地手动是指在就地设备控制箱上操作设备，具有高的控制优先级。

3  输煤工艺控制方案
        不同的电厂由于其机组的大小，厂外来煤方式、煤场到原煤仓距离的远近和输煤设备等方面的不同，在输煤系统工艺形式上也存在着较大差异。但按照工艺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几个部分，如图2所示。

图2  输煤系统工艺流程示意图

        (1) 卸煤流程，主要指将厂外来煤(包括汽车、火车、轮船等途径)通过卸煤设备到厂内储煤站，以备使用。
        (2) 堆煤流程，主要是通过堆料机对卸到卸煤站的煤进行整理，以方便输煤系统上煤。
        (3) 上煤流程，是输煤系统工艺的关键环节，通过输煤皮带机完成将原煤从煤场输送到原煤仓的过程，同时通过辅助的碎煤机、筛煤机、除铁器、采样装置、电子皮带秤等设备完成对筛分、计量等处理，以达到使用要求。
        (4) 配煤流程，主要是将从上煤系统输送来的煤按照一定的要求、规律、顺序地分配到机组受煤仓中的过程。
3.1 输煤系统设备
        按照在整个输煤系统中的地位和作用，这里我们把输煤系统设备分为主设备、预启动设备、辅助设备和保护开关设备几类。
        (1) 主设备，为输煤工艺线上的关键设备，直接纳入整个系统的联锁中，设备故障会引起系统联锁停机。主要包括：给煤机、输煤皮带机、振动筛、碎煤机、缓冲滚筒、除铁器等。
        (2) 预启动设备，这些设备一般先于主设备启动前动作，用于进行流程选择。主要包括：电动三通挡板、皮带头部伸缩装置、犁煤器、警铃等。
        (3) 辅助设备，一般不纳入到流程联锁中，可以单独启停设备，故障不会造成联锁停机。主要包括：除尘器、皮带秤、实物校验系统、采样装置等。
        (4) 保护开关设备，各种皮带保护开关，用于流程监控、设备联锁、报警等功能。主要包括：拉绳开关、跑偏开关、堵煤开关、速度检测器、撕裂检测器、料流检测器、煤仓料位开关、料位传感器等。
3.2 控制策略
        输煤系统控制就是通过对输煤设备的监控，完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务。系统的控制要求遵循如下原则：
        (1) 上煤原则
        ● 流程预启：进行流程选择，并启动相应流程上的预启动设备，做好启动准备；
        ● 流程启动：接收到流程启动允许信号后，系统主设备按逆煤流方向延时顺序启动；
        ● 流程停止：停止指令下达后，系统主设备按顺煤流方向延时顺序停止；
        ● 故障联锁停机：当所选流程上的系统主设备发生故障时，立即联锁跳停设备故障点上游（逆煤流方向）的主设备；
        ● 重故障信号：急停、拉绳、重跑偏、重堵塞、打滑等指令或信号将直接导致系统联锁跳停。
(2) 配煤原则
        ● 顺序配煤：先设定一个尾仓，从个原煤仓开始进行配煤，煤斗以相同的时间(或依据煤仓料位)依次配煤，直到尾仓和尾仓前所有煤斗发出高煤位信号为止。顺序配煤时如有煤仓出现低煤位信号，则停止顺序配煤，优先给低煤位配煤；
        ● 优先配煤：当有煤仓出现低煤位信号时，正常进行配煤的煤斗停止配煤并记忆。先补低煤位仓直至低煤位消失，再按记忆煤斗的正常顺序把煤仓逐个加到高煤位。当多个仓同时出现低煤位时，对这些仓按从前向后的顺序进行轮换的配煤，直至低煤位消失；
        ● 余煤配煤：当停机信号发出后，皮带上余煤均匀配给每个仓，直至原煤仓皮带机停止运行。

4  软件设计
4.1 流程控制
        流程控制如图3所示。

图3  上煤顺序启停控制流程图

        (1) 流程选择、流程预启
        (2) 上煤顺序启停控制
        (3) 配煤流程控制如图4所示。

图4  配煤控制流程图