基建调试期电厂输煤系统现场总线技术的应用
摘要： 随着现场总线技术的完善成熟，越来越多的电厂由点到面的应用现场总线技术，从辅机系统逐渐到主机系统过度。新技术的应用改变了输煤系统的传统状况。通过基建调试期总线技术的安装应用总结，完善总线技术在输煤系统后期的应用。
关键词：总线技术、电厂、输煤系统
目前国内输煤系统的特点是设备繁多、测点分散、小系统众多等，给人的第一印象是杂、乱、远。针对上述兄弟电厂存在的普遍问题，京能十堰热电依据逐渐成熟的现场总线技术，在设计施工过程中充分考虑设备的性能特点、后期的扩建、维护等要求，对输煤系统存在的问题优化解决，实现数字化智能输煤系统的应用。十堰热电输煤系统依靠山体而建，高低落差整体接近100米、单侧皮带长度接近1300米，分为卸煤段和上煤段，原煤储存在煤筒仓。卸煤段分汽车卸煤和火车卸煤，满足同时运行条件。上煤段分筒仓存煤上煤和汽车、火车卸煤直接上侧煤仓。系统整体的设备配置情况基本符合输煤的传统特点。控制采用PROFIBUS DP现场总线，与主控用相同操作系统科远NT6000，现场数据采集卡为湖南先步基地式智能控制器。系统配套除尘抑尘设备，力争杜绝输煤环境的脏乱，就地设备的所有保护测点都上传，做到监视无死角，打造智能的现代化输煤系统。
1.设备安装、电缆敷设
设备安装初期，依据设计图纸和就地设备的实际性能，结合DP总线电缆敷设的特点，合理布置就地设备的控制柜，满足DP总线电缆依次连接的敷设要求。以7A皮带为例，该皮带属于上煤段皮带，皮带配套保护装置、除鐵器、头尾部的除尘抑尘、入炉煤采样、皮带三通装置、皮带秤等。设备繁多且分散布置在200多米的皮带沿线，针对现场的实际情况否定了部分设计院的电缆敷设路线，以设备安装位置确定电缆走向。皮带沿线设备跑偏、拉绳、撕裂等保护全部通过总线采集卡实现信号远传，其它配套的独立设备通过自带的总线接口连接。实现全部测点、信号的传输控制。
电缆敷设共分三部分：1.设备的动力电缆、2.设备的信号电缆通过基地控制器传输，电缆直接敷设到安装在设备附近的总线采集卡上、3.用DP电缆按网段划分和物理层定义的地址把所有总线接口的设备连接起来。按此三部，整个输煤系统繁杂的设备相当于统一户口归档。动力线统一从已固定位置的PC间或MCC出线，电动机安装在哪，电缆敷设到哪，基本可以杜绝敷设过程中的电缆浪费。设备的信号线长度取决总线采集卡的安装位置，这个需现场确定实际位置。
对于总线电缆的敷设，相邻的设备之间DP电缆敷设距离应大于1m。总线设备需要避开就地的强电、变频器等的干扰，所以在确定总线采集卡的位置时一定要避开这些，在不能避开的地方要保持3米以上的距离，以此为准则确定总线采集卡的位置。在实际安装中，部分安装人员可能会忽视这些问题，调试过程中出现干扰问题时改动工作量将非常大。以活化给料机的控制为例，设备控制箱带变频器存在干扰，总线采集卡在安装过程中预先留够抗干扰距离3米以上，防止变频器对总线传输信号的干扰，同时总线分支的电缆槽盒必须采用隔断，进一步隔绝干扰。总线电缆敷设应按信号电缆的的桥架要求敷线，如要与动力线同槽盒必须加隔断。严格要求DP总线电缆的敷设，将为后期的维护减少很多工作量。
2.信号采集、网络冗余
以往的输煤系统采用DCS/PLC控制，每个转运站设置远程柜，环境相对电子间恶劣，温差大，粉尘大。远程柜体积大很难达到防护等级。输煤系统测点众多、设备距离过于分散，需要的电缆跟卡件很多，传统控制难保证所有测点都能及时采集。以皮带拉绳、跑偏为例，因测点众多电缆敷设量大，需要卡件的I/O通道多，只能汇总的信号传输，不能实时反映具体动作的开关。短路、误碰等很容易导致开关动作。皮带过长、全封闭的话，更不利于运行人员及时发现问题部位。采用DP总线控制，将通过与DCS分散控制系统的总线接口相连，这些信号不再占用传统的I/O模件。所有测点在就地先汇入总线采集卡，通过DP总线将所有采集卡连接，大大节省了电缆的敷设量，同时也节省I/O卡件的配置。同时将以往汇总的信号细分到单个动作点，有此保障，可以实现早报警，早发现。对于如活化给料机、皮带采样机等独立运行设备，受制于输煤系统的特点，传统控制方式是只发送“启动”、“停止”指令，反馈“运行”、“故障”等几个状态，很难真实、实时了解设备状况。设备故障时也不能及时发现，不利于分析问题。采用总线方式的信号采集，可以保证所有信号实时无差别传输，确保运行人员对设备的监控。
信号的采集都归于就地，一对DP电缆上将传输N多的信号，为保障通讯的正常准确，对传输信号的要求将提高，应采用A、B冗余的网络传输。确保某条总线问题是，网络不中断。DP总线电缆敷设长度要求小于400m，近距离的总线设备可以通过总线电缆直接传输回DPU柜的总线卡，远距离的应采用光纤传输，同时保障A、B两条冗余网络的通讯正常。不仅DP总线、网络信号，对于DPU的分配也应充分考虑冗余，控制单条皮带的A、B两条网络应分配在不同的DPU内，确保单个DPU柜主从DPU故障或网络中断时皮带的运行不受影响，设备不会失去监视。具备条件的也应将DP总线网络的监视、报警信号传输到操作画面，作为附加内容方便运行维护人员及时发现故障点。
3.后期的设备添加、总线开放性
十堰热电一期输煤系统翻车机卸煤通道只有一条路径。与相连接的1号、2号皮带也是单条的，基建位置已预留，后期会依运行情况添加。对于有新设备、新系统的后期增加投入，也要充分考虑预留总线通讯位置。翻车机室，一号转运站离控制室较远，通过光纤传输，提前预留后期的光纤。
依据采用的科远总线卡的设备挂接要求，最多不超过30个从站设备，对于后期总线设备的挂接限定了上限。在分配单条皮带的控制设备时应充分考虑总线传输的能力，避免过载造成传输网络的数据丢失。具有开放连接功能，只要新设备具有DP接口，支持DP通讯都可以挂接在该网段上。后期有设备更新，改造等都可以确保设备的监视到位。以输煤栈桥的排污泵为例，传统的控制是设备就地控制，需要人员就地定期巡视。像此类的带电机单独运转的设备很多。传统控制方式很难满足设备的远控要求，总线控制可以将有DP总线接口的电机马达保护器全部连接起来实现远控，在电缆敷设上减少工作量。同时为后期再添加设备，总线控制的在此位置的应用提供了充裕的扩展位置。采用总线控制开放式接口，在满足总线卡的挂接设备要求后，可任意挂接支持PROFEIBUS DP通讯协议，含DP通讯接口的新设备。在一号转运站及翻车机区域预留有1B、2B皮带配套的设备及2号翻车机配套设备的位置。为后期设备的添加预留足够的通道。
4.统一管理，建立台账
总线电缆敷设，设备的网段地址划分，应提前规划路线，分配网段。安装期间应根据现场的实际情况随时更新路线和优化网段。在总线电缆敷设完成后应建立初版的设备台账，包括设备的物理地址和总线地址以及电缆敷设的路线，方便调试期的维护。随着调试进度进一步完善总线设备台账。在基建安装调试期没有建立完整台账，对于后期运行时设备维护将很麻烦，所以依据调试情况进一步完善网络层的台账。同时对就地总线采集卡、总线设备标记分别总线网段、网络地址、物理地址的起始位置，DP总线电缆的敷设起始位置，并在调试期进一步核对标牌的正确性，以保证标识的准确性。
结束语
随着新技术的不断发展完善、新设备的应用，传统的输煤控制方式将变样。繁、杂、乱的设备控制方式在将总线技术的应用中完美解决。总线技术在输煤系统中的应用已逐渐趋于成熟，但依然有待改进的地方。以上是在输煤系统安装调试中总线技术的的应用总结，为后期运行期的维护提供方便。完善前期的安装调试过程，才能更好的应用在后期运行中。
参考文献
曾卫东. 火力发电厂现场总线设备安装技术导则，2013（08）
李娟，王颖，朱月涌.火电厂输煤系统控制中现场总线技术的应用研究[J]. 机电信息，2015（12）
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