1、浅谈现场总线技术在输煤控制系统中的应用摘要：文章简单介绍了电力工程中输煤系统及现场总线技术的特点，并通过实例说明现场总线技术在输煤控制系统中的应用，总结其实施方案的优势。 关键字：输煤系统；现场总线技术；PLC； 中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着我国经济的高速发展，对高质量电能源的需求越来越大。对燃煤发电机组而言，确保输出高质量电能的主要因素之一，就是要保证输煤系统能安全稳定高效的运行。 输煤系统的主要特点是工艺线路长、系统跨度大；设备数量多且布置分散；设备多采用强电控制、燃料敞露运输、运行环境恶劣；系统运行一般要求按逆煤流方向正常顺序启动、按顺煤流方向正常顺序停
2、机，而事故跳闸时从事故跳闸设备起按逆煤流方向顺序停机，特殊设备适当延时停机，设备间工艺联锁关系比较复杂。 由于输煤系统的工艺设备布置具有高度分散性，而现场总线技术对于高度分散性的设备有其独特的优势，随着总线技术的发展，遵循现场总线通讯协议的顺控系统显示出越来越大的优势。 1 现场总线技术 按照国际电工委员会 IEC61158 标准的定义：安装在制造或生产过程区域的现场装置与控制室内的自动化装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线称为现场总线（Field-bus） 。由现场总线与现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统 FCS（Field-bus Control System） 。
3、而把这一集通信、计算机、控制技术和现场智能设备为一个整体的技术称为现场总线技术。 现场总线的特点是功能进一步分散到现场智能设备，大大减轻了主机的负担，同时将危险分散，提高系统可靠性。如果使用现场总线对现场设备进行调试、校验等工作，则可以减少维修人员，降低劳动强度。 (1)开放式、互操作性、互换性、可集成性即兼容性强，易于实现网络化管理。 不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。系统是开放式的，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去。目前各种工业领域基于现场总线的控制系统已得到广泛应用。 (2)系统可靠性高、
4、可维护性好 基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的硬接线连线，减少了由接线点造成的不可靠因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。 (3)降低了系统及工程成本 传统的输煤控制系统每个现场装置到控制室都需采用一对一专用的电缆或双绞线，以传送 420mA 信号或开关量信号。采用现场总线系统后，每个现场装置到就地远程 I/O 模块箱/柜仍然使用电缆，但是从现场就地远程 I/O 模块箱/柜或智能通讯模块与控制室之间采用通讯方式连接，只需要少量的通讯电缆，这样可节省大量的控制电缆和电缆安装费用。
5、系统正式投产后，运行维护方便，也可节省维护费用。 2 输煤系统的特点 输煤系统由卸煤、堆取煤、上煤和配煤系统组成。输煤系统的主要特点有： (1)任务重。为了保证锅炉用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。日累计运行时间达 810h 以上。 (2)沿线环境条件恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，劳动强度大。由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。 (3)控制设备多、工艺流程复杂、设备分散、安全联锁要求高。同时起动的设备高达 2030 台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。鉴于以上原因，传统的强电集中控制方式已不能适应大型火电厂输煤系统自动化的要
6、求，以 PLC/DCS 为主的顺控系统已成为主流，而现场总线技术则体现了顺控系统的发展方向。 3 某项目输煤控制系统的现场总线方案设计 某工程输煤系统自翻车机至主厂房原煤斗之间，共设 7 段带式输送机。0 号、3 号带式输送机为单路，1 号、2 号、46 号带式输送机为双路布置， 6 号带式输送机布置在煤仓间皮带层。在 1 号甲乙带和 2 号甲乙带之间、2 号甲乙带和 3 号甲乙带之间、0 号带和 4 号甲乙带之间、5 号甲乙带和 6 号甲乙带之间都设有电动挡板三通管，通过改变挡板位置，实现双路带式输送机运行方式的切换。 输煤系统有以下主要运行方式，即自翻车机至煤场、自煤场至原煤仓、自翻车机至
7、原煤仓。 根据本工程输煤系统的布置方案和现场总线技术的应用情况，本期输煤系统现场总线的设计方案初步考虑如下： （1）采用程序控制辅以工业电视监视系统。输煤顺控采用双机热备用系统，输煤顺控纳入全厂辅网，在主厂房单元控制室进行集中监控，并在输煤综合楼设控制点。输煤控制室不设模拟屏，设上位机作全系统的监测及控制操作，并负责事故报表、运行报表及其管理和打印。设两台操作员站(采用专用工控机)，一台负责运行控制，一台负责报表打印，当控制用操作员站主机发生故障时，另一台自动负担所有控制及报表打印功能。 （2）对于没有通讯功能的就地设备，方案一：采用 PLC 远程 I/O 现场总线模式，设置多个独立的现场分布
8、式 I/O 模块箱，初步考虑在转运站、碎煤机室、煤仓间等分散布置远程 I/0 模块箱，模块箱体防护等级不小于 IP65，不考虑设置远程 I/O 模块箱专用房间。各皮带机上的跑偏、拉绳、料流、撕裂检测等现场信号采用电缆接入远程 I/O 模块箱内的现场分布式 I/O 模块中，输煤滚轴筛、碎煤机、三通、振打器和犁式卸料器等所有需接入 PLC 监控的设备的控制柜的信号也采用电缆接入就近远程 I/O 模块箱内的现场分布式 I/O 模块中。通过现场总线通讯模式实现信息的上传下发。 （3）对于有通讯模块的皮带机设备，方案一：采用皮带机保护装置配置的通讯模块实现信息通讯。如：6kV 电机装设的具有通讯功能的综
9、合保护测控装置，各 380V 配电装置的回路内设置具有通讯功能的电机马达保护器，都能方便地与输煤 PLC 系统采用总线通讯方式进行双向通讯。 （4）主站配置中包含开放式现场总线协议扫描卡。电源应配有浪涌保护。所有硬件为制造厂的标准产品或标准选择件。所有模件为插接式的。所有开关量输入、输出信号均经端子式继电器隔离。 4 输煤系统采用基于现场总线形式实施方案的优势 结合远程 I/O 总线模式和智能通讯模块现场总线模式，提高了输煤系统的控制水平，其特点如下： （1）挂接在现场总线上的现场分布式 I/O 模块具有 IP65 以上的高防护等级带给我们更大的安装灵活性，体现出更强大的性能。在 IP65 以上的防护等级下，潮湿和灰尘问题都能得到了很好的防御，使得总线系统能用于输煤系统这种恶劣的环境。同时现场分布式 I/O 模块使用快速接插件连接方式，安装更换更加快捷，避免了误接线的发生。并具有输入/输出短路组诊断和组保护功能，能简单、快捷、准确地发现故障位置。（2）本工程输煤系统 6kV 采用微机综合保护测控装置，380V 采用智能开关、智能仪表和微机型马达控制器，所有的电气设备均已实现了智能化，能方便地与输煤顺控系统的 DPU 采用通讯方式进行双向通讯,各回路独立元件少。通过硬接线与输煤顺控系统交换信息量大量减少，控制电缆减少，输煤顺控系统卡件减少，有利于分步调试和投运。
