发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统
技术领域
本实用新型涉及电力线式现场总线控制技术领域，具体为发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统。
背景技术
传统火电厂输煤程控系统采用PLC控制方案，采用Modicon、AB、Siemems等PLC进行控制，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，实现对现场设备的监视操作和连锁保护；再以转运站为单位，设置多个远程站，远程站配置DI、DO、AI、AO、电源模块、通信模块等，并设置大量I/O隔离继电器，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。在PLC控制方案中，由于被控设备的远程I/O站布置于输煤栈桥和煤仓间皮带层，而PLC控制系统主站布置于输煤综合楼，两者距离较远，因此，在输煤栈桥和煤仓间皮带层配置PLC远程分站，分站与主站通过光纤或者其它通信形式连接实现远程I/O站和PLC的通信。
由于输煤系统运行环境比较恶劣，现场的粉尘、湿度比较大，长期运行对输煤设备的腐蚀比较大，导致输煤系统的就地控制柜和现场设备故障频发，故障点难于查找、安全隐患比较大。
随着计算机、通信及总线技术的发展，基于电力线式现场总线的控制方案。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、KVV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，减少控制电缆的数量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统，包括输煤中控及与输煤中控相连接的煤仓间远程分站，所述输煤中控与煤仓间远程分站采用100M光纤以太网方式连接，所述煤仓间远程分站内设置有DCS和主控装置，所述主控装置与多个智能控制箱连接形成电力线式现场总线环网，所述智能控制箱连接有犁煤器和高料位计，还包括煤仓间MCC，煤仓间MCC内设置有犁煤器电源回路一和犁煤器电源回路二，在犁煤器电源回路一和犁煤器电源回路二之间连接数个智能控制箱形成动力回路环网。
进一步的，所述主控装置提供一组电力总线接口和二组电力总线接口，所述一组电力总线接口和二组电力总线接口均连接有总线隔离单元及就地人机接口，所述一组电力总线接口与多个接口设备接入220V交流电并连接形成A组环网，所述二组电力总线接口与多个接口设备接入220V交流电并连接形成B组环网。
进一步的，所述与一组电力总线接口相连接的多个接口设备包括有#1电动三通挡板电控箱、1号A胶带就地电控箱、1号A胶带制动器电控箱、#1振打器控制箱、#2振打器控制箱、1号A胶带电机测温控制箱、#1除尘器分控装置、#1盘式除铁器分控装置、1号A胶带撕裂开关、1号A胶带#1b拉绳开关。
进一步的，所述与二组电力总线接口相连接的多个接口设备包括有#2电动三通挡板电控箱、2号A胶带就地电控箱、2号A胶带制动器电控箱、#3振打器控制箱、#4振打器控制箱、2号A胶带电机测温控制箱、#2除尘器分控装置、#2盘式除铁器分控装置、2号A胶带撕裂开关、2号A胶带#1b拉绳开关。
进一步的，所述A组环网和B组环网内各接口设备之间采用ZRC-KVVP2-450/750V 4×1.5 电缆连接而成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、提高输煤系统设备的可靠性：
（1）提高系统的抗干扰能力；
（2）提高系统的自动化和运行监控、管理水平；
（3）提高系统的智能化程度；
（4）提高系统运行和安全稳定性；
2、提高输煤系统设备的经济性：
（1）减少电缆量及简化输煤系统电缆通道；
（2）简化输煤程控系统；
（3）简化动力配电系统；
对MCC 柜内功率较小的设备，如犁煤器、电动三通、振打器等设置就地电控箱，MCC柜对该部分负荷仅按配电回路设计。
3、降低工程的总造价：
由于采用现场总线方案减少了电缆量及电缆通道、简化了输煤程控系统及部分输煤动力配电系统， 在减少电缆投资的同时也较少了现场施工安装及接线的工作量， 相对于增加的程控系统的造价，综合各方面的增减项目和费用，总体来看工程的总造价是减少的。
4、降低输煤系统设备的维护量：
（1）方便灵活快捷的现场接线；
（2）缩短工程施工及调试周期；
（3）简单的设备运行维护工作。
附图说明
图1为本实用新型发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统工作原理图；
图2为本实用新型主控装置工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：
发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统，包括输煤中控及与输煤中控相连接的煤仓间远程分站，所述输煤中控与煤仓间远程分站采用100M光纤以太网方式连接，所述煤仓间远程分站内设置有DCS和主控装置，所述主控装置与多个智能控制箱连接形成电力线式现场总线环网，所述智能控制箱连接有犁煤器和高料位计，还包括煤仓间MCC，煤仓间MCC内设置有犁煤器电源回路一和犁煤器电源回路二，在犁煤器电源回路一和犁煤器电源回路二之间连接数个智能控制箱形成动力回路环网。
本实用新型由于电力线载波现场总线技术内嵌了低压电力线载波技术，使得控制信号以高频调频方式在电力线上传输，信号在线缆的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控制回路总线电缆并行敷设不会对信号的传输造成干扰，从某种意义上讲，此系统的抗干扰能力可与光纤传输介质媲美。电力线载波现场总线技术也因此特别适用于输煤系统这种设备之间基本呈线性分布， 控制回路电缆需要动力回路电缆并行敷设的场合。
作为本实用新型具体的实施方式，所述主控装置提供一组电力总线接口和二组电力总线接口，所述一组电力总线接口和二组电力总线接口均连接有总线隔离单元及就地人机接口，所述一组电力总线接口与多个接口设备接入220V交流电并连接形成A组环网，所述二组电力总线接口与多个接口设备接入220V交流电并连接形成B组环网。所述与一组电力总线接口相连接的多个接口设备包括有#1电动三通挡板电控箱、1号A胶带就地电控箱、1号A胶带制动器电控箱、#1振打器控制箱、#2振打器控制箱、1号A胶带电机测温控制箱、#1除尘器分控装置、#1盘式除铁器分控装置、1号A胶带撕裂开关、1号A胶带#1b拉绳开关。所述与二组电力总线接口相连接的多个接口设备包括有#2电动三通挡板电控箱、2号A胶带就地电控箱、2号A胶带制动器电控箱、#3振打器控制箱、#4振打器控制箱、2号A胶带电机测温控制箱、#2除尘器分控装置、#2盘式除铁器分控装置、2号A胶带撕裂开关、2号A胶带#1b拉绳开关。所述A组环网和B组环网内各接口设备之间采用ZRC-KVVP2-450/750V 4×1.5 电缆连接而成。
电力线载波现场总线技术的基本控制理念是针对输煤程控系统的每一个被控对象设置一台现场总线分控装置， 安装于被控对象旁； 或成套提供集传感器与总线通讯功能于一体的智能传感器，布置于就地。所有布置于现场的总线设备，再以一定的原则分组。每组内的总线设备(接口设备)之间，再用单根ZRCKVVP-450/750V 4×1.5mm2 电缆，以就近接入为原则，串行相连，而后接入主控装置。主控装置之间，或主控装置与输煤程控室之间，再采用光纤通讯形成总线型环网通讯，最后实现整个输煤程控系统。在此方案中， 首先将整个输煤程控系统以转运站为单位进行划分，设置多个组。对转运站范围内的每个被控对象，以设备为单位，设置被控对象的就地控制箱， 在每个就地控制箱内安装一个现场总线分控装置。
电力线现场总线技术的主要技术特征：
（1）每个现场总线设备自带CPU、EPROM、RAM、I/O等电路，每个可独立编制、执行控制逻辑，可通过电力线总线电缆随时更新程序。
（2）现场总线设备对外信号发送采用高频载波调制方式，对总线电缆选型和电缆接头无任何特殊要求，可采用VV/KVV型等任意普通电缆。
（3）总线拓扑结构为自由拓扑，每个总线组上挂接的节点数量可达120个，单一总线组的通讯距离理论值可达30公里，实际工程中认为无限制。
（4）总线设备的供电和通讯同时通过同一总线电缆实现，供电无距离和容量限制，供电电压可为AC220V、DC220、DC24V等各种电压等级。
（5）总线电缆不怕强电干扰，可与强电、动力电缆同通道紧靠敷设而无需作任何特殊考虑。
（6）面向对象的产品开发，一个总线设备就是一个完整的控制系统，无需设计院和用户再进行二次设计，不以设备的I/O点数计算费用。
（7）可通过主控装置或带通讯接口的分控装置，可与带有Modbus、Profibus DP、ControlNet、ProfiNet、EtherNet IP、Modbus TCP、无线Wifi等任意协议的第三方控制器通讯，实现与其它控制系统的无缝集成，并已有大量的工程投运案例。
（8）与总线段上所挂节点数量和总线距离无关的通讯实时性，同一电力线总线段内任两个节点之间的通讯时间不大于60ms。
（9）系统内的任意两个节点之间可不依赖于程控室主控制器的存在而实现直接通讯，实现总线设备之间的直接联锁功能。
（10）总线系统内的任一个节点可对外以广播、组播、点对点等方式对外发布生产数据；根据需要，系统内的其它任意节点可以消费该数据。
（11）不同的电力线总线组之间，可通过双绞线、光缆实现连接，实现组与组之间的直接通讯。
（12）针对火力发电厂输煤系统的所有被控对象，都开发有完善的成熟的现场总线智能产品。
（13）除非某个总线设备与其它多个设备逻辑相关，否则在任何时刻均可对其进行上电投入、断电退出、程序更新、参数配置、参数查询、状态监视、模拟控制、就地操作等任意操作，而不会对系统内其它设备的工作造成影响。
（14）对同一工程项目，总线设备的编址能力可设多达128个总线组，每个总线组内可设多达120个总线设备。
（15）总线电缆，即可为总线设备提供工作电源，也可为挂接在总线上的其它非总线控制设备提供工作电源，而无需核算供电容量问题。
本实用新型现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。电力线载波现场总线控制系统采用三层网络结构， 即站控层、转运站层和现场设备层。其中站控层设置有操作员站和以太网交换机；转运站层，采用10M/100M自适应工业以太网，通过光纤实现电力线现场总线主控装置与程控室操作员站之间的通讯；现场设备层，采用上文所描述的电力线式现场总线技术实现。
在转运站层，从便于检修维护，提高系统可靠性的角度出发，将整个输煤系统划分为多个相对独立的控制区域，每个区域设一个或多个现场总线主控装置， 可类似于常规方案中的远程站。主控装置与主控装置之间， 及主控装置与程控室之间采用光纤以环网方式相连，光纤带钢带铠装保护，从而保证了站控层总线电缆的可靠性。对每一个控制区域， 考虑以皮带为单位对现场总线设备进行分组，每台主控装置提供两组电力线总线接口。同时，与此皮带相关的每个被控对象（如除尘器、除铁器等）均配套一台现场总线接口设备， 或配套一台具有现场总线通讯功能的集配电、控制、通讯于一体的智能电控箱（如犁煤器、电动三通、堵煤振打等），或直接提供带现场总线功能的传感器（如跑偏开关、拉绳开关、速度开关、撕裂开关等）。所有与此皮带相关的现场总线设备， 再通过单根ZRC-KVVP2-450/750V 4×1.5 电缆形成环网网络，与主控装置连接。主控装置与监控对象电缆连接参见图2所示。从主控装置到各具体被控设备（分控装置）之间的连接，属现场设备层，此层采用电力线式现场总线设备，现场层设备采用环行冗余网络。
电力线载波现场总线方案完美地适应和解决了输煤系统控制设备多、设备分散等问题，专门为火力发电厂输煤系统量身打造的控制系统。电厂输煤系统是电力生产过程中重要的辅助系统，采用电力线载波现场总线方案，能提高系统的运行稳定性和系统的自动化水平，对整个工程具有重要意义。通过使用电力线现场总线和其它控制方式的比较，输煤控制系统采用现场总线控制方式，可以节省大量控制电缆，减少了现场电缆敷设的工作量，同时减少远程分站的屏柜数量及其安装工作量， 能明显的降低整个工程的一次性投资，其经济效应也是显著的。同时，降低设备的维护量，提高输煤设备的可靠性具有很好的效果。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
