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新型火力发电厂犁煤器控制系统方案

2022-09-20 来源:年旅网
夏疆PLC技术 新型火力发电厂犁煤器控制系统方案 文0 宇,柏晓路 (中南电力设计院,武汉430071) [摘要] 犁煤器是火力发电厂自动配煤系统的关键设备,常规控制系统采用PLC控制方案,设置I/O模块一对一控 制,目前基于通信控制技术提出电力线式现场总线控制方案。比较分析两个方案,指出PLC控制方案存在 的问题和不足以及现场总线控制方案的优势。 关键词 火力发电厂犁煤器PLC电力线式现场总线 0引言 在火力发电厂中,自动配煤一直是输煤系统自动化的 一个重要环节,而犁煤器就是主要的配煤设备。华润电力 贺州电厂一期2×1 000MW燃煤机组的犁煤器具有以下主 要特征:设备数量多,电厂煤仓间有12个原煤仓,安装 犁煤器46台,每台犁煤器对配电和控制的要求统一;功 率小,犁煤器电机功率仅为1.5kw;工作设备少,正常工 作时每条皮带上只有1台犁煤器运行,其它均为停止备用 状态;分布广,煤仓间胶带机长209m,犁煤器沿皮带边 呈线性分布;煤仓高料位计的设置与犁煤器对应,1台犁 煤器对应1个高料位计连锁控制。 由于自动配煤运行过程中遵循低煤位优先、高煤位自 动换仓、顺序配煤等原则,因此犁煤器的控制程序较复 杂。常规的控制方案为设置煤仓间远程I/O分站的PLC 控制方式,该方式通用性强、技术成熟可靠。随着计算 机、通信及总线技术的发展,又提出了基于电力线式现场 总线的控制方案。 1现场总线 现场总线的概念是随着微电子技术的发展,数字通信 网络延伸到工业过程现场后提出的。现场总线一般定义 为:一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数 字化、双向串行、多节点的通信总线。电力线式现场总线 技术是现场总线技术与低压电力线载波技术的融合,利用 VV、Kw等普通电缆作为现场总线信号传输的介质,最 大限度地方便了工程线缆的布置及应用。 2控制方案 2.1 PLC控制方案 PLC控制方案采用Modicon、AB等PLC系统,在输 煤程控室设置集中的单机或双机热(冷)备CPU,执行整个 系统的控制逻辑;再以转运站为单位,设置多个远程站。 远程站配置DI、IX)、AI、AO模块,并设置大量Vo隔 收稿日期:2014—08-18 5,41 www.chinaet.net l中国电工网 离继电器,外接大量至现场设备的电缆。此技术是输煤程 控系统一直采用的传统解决方案。 PLC控制方案中,由于被控设备犁煤器布置于主厂房 CD排之间的内煤仓间皮带层,而P1 控制系统主站布置 于输煤综合楼,两者距离较远,因此在煤仓间皮带层 MCC(电机控制中心)配电室设置PLC远程分站,分站与 主站通过光纤连接。 犁煤器电机由煤仓间皮带层MCC柜一对一供电,从 MCC引接1根ZRC_Vv_0.6/lkV-3×4动力电缆,共需 MCC供电抽屉回路46回。犁煤器要求在输煤控制中心远 方操作的同时,允许在煤仓间就地控制,因此需设置就地 控制按钮盒。每个原煤仓的4个高料位计(胶带机末端原 煤仓为2个)会送出信号至输煤控制系统。犁煤器需要的 控制信号见表1。 表1犁煤器控制信号 设备 数量信号类型 信号名称 信号总数 每个犁煤器MCC开关柜抽屉接至PLC远程分站的控 制电缆2根,包括1根DO信号和1根DI信号;接至就地 控制按钮盒的控制电缆1根;接至犁煤器电动推杆本体的 连锁信号电缆l根。高料位计的电源和信号均通过煤仓间 仪表转接端子箱接人PLC控制系统,则每个高料位计需1 根ZRc_KWP2—0.45/0.75kV一4×1.5电缆、1根ZRC_ V、,_O.6/1k 4×2.5电缆;电缆联系(仅示意设备连接, 不包含电缆数量)如图1所示。 引380V 回开路关 l柜}}i l3舵80V器回开路关 l柜1l .…lI】 J38 0V器回开路关 l柜IIli … …l嘉[lil …一…旧 。 电 机 推 杆 PLC技术 2.2现场总线控制方案 基于电力线式现场总线的控制方案在PLC远程分站 柜中设置主控装置,并为每台犁煤器配置1台智能控制 需要MCC柜与犁煤器一对一地供电,而是将智能控制箱 内的一次回路串接成环形,由MCC柜内2个抽屉回路供 电。根据现场总线的特性,每条皮带上的犁煤器可以连接 至一条总线,将智能控制箱现场总线通信接口在端子排上 并接。这样,一台控制箱故障也不会影响其它控制箱的正 常运行,同时将智能控制箱串成一个环形,以提高信号传 输的可靠性。电力线式现场总线系统结构如图2所示。 MCC电源回路仅需1根ZRC.V 0.6/lkV-3×4+1× 2.5电缆,同时PLC程控系统需1根ZRC-KV、1P2—0.45/ 箱。PLC装置通过与主控装置通信,传达犁煤器动作指令 并接收设备的状态信息。智能控制箱包括一次动力元件塑 壳断路器和接触器、控制回路及现场总线通信接口、高料 位计接口,它通过与主控装置的电力线式现场总线通信, 执行PLC指令来控制犁煤器并反馈运行信号。由于犁煤 器容量较小且一次动力元件均安装于智能控制箱,因此不 图2电力线式现场总线系统结构图 0.75—4×1.5电缆,2根电缆均串行连接每组犁煤器的智 可,系统的CPU处理能力也随之增加,在首次设计时无 需考虑系统的裕量预留问题。 能控制箱。高料位计也只需接入附近的智能控制箱,电缆 长度短、布线简单清晰。 2.3方案比较 (1)设备数量。控制模块方面,方案一中若I/O通道 按15%做冗余备用,系统约有160个DO、480个DI,因 此约需PLC 16DO的模块lO个、16DI的模块3O个;方案 3结束语 电力线式现场总线技术不仅提高了系统的自动化水 平,运行监控、管理水平,还大幅增加了监控的信息量, 同时I/o模块、MCC抽屉、动力和控制电缆及相关桥 二仅通过1个主控模块与PLC装置通信,节省了大量的 I/0模块。动力回路方面,方案一需MCC的犁煤器电源 抽屉46个;而方案二通过分组和组环,仅需8个MCC抽 屉,动力回路大幅减少。 架、埋管等材料大量减少。由于控制系统简洁、清晰、布 线简单,后期安装、调试、维护的费用大幅度减少,长期 经济效益显著,因此利用电力线式现场总线技术进行犁煤 器的自动化控制是一种理想的解决方案。 参考文献 (2)电缆。方案一的设备间是一对一的星形接线方 式,电缆数量多、距离长且敷设极其困难,需耗费大量的 电缆埋管、电缆桥架等,还存在电缆难以清扫难题。方案 二的环网串行连接方式减少了大量的动力、控制电缆以及 [1]赵小聪,顾卫东,金耀良.火电厂自动配煤系统的设计与优化 EJ].电站辅机,2007(2):35 ̄38 E23高涛,钟行国,时振东.DEVICENET现场总线在火电厂输煤 程控系统中的应用EJ3.山东电力技术,2009(2):69 ̄71 相应的电缆敷设材料,节约了大量投资。 (3)信号抗干扰。方案一中电缆根数多、电容大、线 路长以及动力和控制电缆电源等级不同都会对控制信号造 成干扰,导致程控信号误报或误操作;方案二的控制信号 以高频调频方式在电力线上传输,在传输过程中不存在基 带传输所遇到的信号畸变问题,也就是说动力回路电缆与 E3]廖常初.PLC基础及应用FM].北京:机械工业出版社,2011 [4]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M]. 第2版.北京:机械工业出版社,2005 E53叶磊.PLC在设备改造中的应用I-J].装备制造技术,2007 (8):121,128 控制回路总线电缆并行敷设也不会对信号造成干扰。 (4)系统功能扩充能力。方案一点对点式增加设备需 重新敷设电缆,并需要备用I/O插件。方案二由于每个现 场总线节点本身就是一个智能设备,且具有独立的CPU 处理能力,因此在进行系统扩充时只需增加新的节点即 E63郑晟,等.现代可编程控制器原理与应用EM].北京:科学出 版社,1999 E7]史国生.电气控制与可编程控制器技术IM].北京:化学_v-._lk 出版社,2003 (编辑杨正君) 电工技术l 2015f 2期f55 

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