浅议选煤厂集控系统结构发展趋势

张文杰 宋磊

摘要：本文就我国目前选煤厂集控系统现状做了简单介绍，并对其发展趋势做出研判，给出通用解决方案。

关键词：集控；智能；趋势

1.当前选煤厂集控系统的结构特点

目前我国的选煤厂生产设备的传统配电和控制模式为配电和控制分离的控制中心（PLC）——配电柜（MCC）形式。其主要特点为：低压配电柜集中布置于数个配电室内。控制系统多为基于PLC的系统，配置方式多为主-分站结构。通常数台PLC按控制系统划分，分别装入单独的柜或箱中，置于配电室或单独的房间内。PLC的功能模块经其柜中的转接端子与配电柜中的二次端子以缆线相连，而现场检测仪表、电动执行器、关键作业环节自成调控系统的控制装置等，以4～20mA的标准信号与就近的PLC分站相连。上述配置模式取得了应用的成功，具有很高的市场占有率。

2.彻底的分散控制结构的设想

为满足未来生产的需求，高度集成的自动化装置是未来工控领域发展的趋势。智能型MCC、检测仪表、电动执行器及关键作业环节单机自动化控制装置是彻底的分散控制结构的必备的基础。

2.1系统性能优势

每一个智能型MCC控制回路，即相对独立，又能作为整个控制网络的有机部分；电机的馈出回路无需大量的二次接线，所有的检测控制点均由智能电机保护器或现场I/O来完成，直接与控制对象（接触器）的二次回路以导线相连，实现配电/控制的高度集成。

2.2安裝施工优势

减少控制电缆的敷设及接线，缩短施工工期，减少施工成本；容易实现工厂预安装，减少现场安装调试时间，缩短工期；系统调试简便，良好的工业软件支持。

2.3运行维护优势

系统更加稳定可靠，降低工厂停机率；丰富的诊断功能，实现预防性维护。大大减少停机时间；从而大大降低运行成本和维护成本，提高生产效率。

3.现场仪表的发展方向和相关产品

过程控制自动化中的现场设备通常称为现场仪表。现场仪表主要有变送器，执行器，在线分析仪表及其它检测仪表。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大的测控任务的需求，必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网络，现场总线控制系统（FCS）正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。同时，各现场总线控制系统制造厂家为了使自己的现场总线控制系统（FCS）能得到应用，纷纷推出与其控制系统配套的具有现场总线功能的测量仪表和调节阀，形成了较为完整的现场总线控制系统体系。

4.智能MCC解决方案

近些年，低压成套开关设备发展的重点就是控制、保护、检测方面的数字集成化。利用带有微处理器的数字功能模块（智能模块）或带有电子脱扣器的断路器（智能电器）通过数据采集器（网、卡）与中央主控机相连而构成数字监控系统，数字监控系统能够带给企业直观、优化的管理模式，提高设备的工作效率，降低生产成本，减少维护费用，此类技术已在国外得到了广泛的使用，我国的主要解决方式为利用电机综合保护器I/O的分散控制结构，有以下两种形式。

4.1 IntelliMCC解决方案

IntelliMCC方案是运用现场总线（DeviceNet）技术，将A-B公司产品E3 Plus智能化电子式过载继电器或利用施奈德公司产品TeSys T电机管理控制器集成于低压配电柜中，是集电机智能监控单元、总线通信、网关等于一体的高度集成的自动化控制系统。采用E3 Plus智能化电子式过载继电器作为电机智能监控单元时，需为其提DC24V供电电源。通过E3 Plus提供的4个开关量输入口来监视断路器、接触器、和启停按钮等信号状态信息；可通过接地故障接线端子接入接地故障传感器（零序电流互感器）来监测设备接地故障；E3 Plus具有电机过热保护功能，通过对电机内置在定子中PTC电阻的监控来保护电机。通过其提供的2个开关量输出口来控制电机的启停。对于需要更多I/O的设备来说，可用带有DeviceNet接口的I/O模块来实现扩展，I/O模块和E3 Plus放置在同一个回路中。采用TeSys T电机管理控制器作为电机智能监控单元时，供电电源可与二次控制回路统一用AC220V。通过其提供的6个开关量输入口来监视断路器、接触器、和启停按钮等信号状态信息；可通过接地故障接线端子接入接地故障传感器（零序电流互感器）来监测设备接地故障；通过对电机内置在定子中PTC电阻的监控来实现对电机的过热保护功能。通过其提供的3个开关量输出口来控制电机的启停。对于需要更多I/O的设备来说，可用I/O模块来实现扩展，I/O模块和TeSys T控制器放置在同一个回路中。

4.2 RKWG系列智能P.MCC解决方案

智能MCC改变传统的中央控制室集中控制的方式，将控制功能直接放到现场，实行现场控制。具体做法，智能MCC将原有的控制系统中的电气自动控制功能放到现场的控制柜中，即将PLC装在现场的控制柜中，同时将变频器、软启动器及各种传统器件（开关、断路器等）也装入控制柜，通过现场总线采集各种状态信号及电量信号，由PLC进行转换处理，在控制柜内形成一个封闭的控制环境，称为智能MCC。智能MCC还可通过现场总线或网络技术进行互连，并与其他控制系统进行通讯，实现数字化工厂。RKWG系列智能P.MCC具有现代化的网络智能化控制功能，全面实现了遥信、遥测、遥控、遥调功能。为馈电和电动机分散控制，集中监控管理提供了可靠的基础，它采用了符合工业标准的DeviceNet、ProfiBus、ModBusRTU等开放式通信网络，方便地实现了和各种馈电及电机控制回路的连接，并包括与软启动器、变频器及单机自动化设备中小型PLC单元的连接，通过网络实现与PLC及DCS控制系统的通信。

5. 结语

在低压电器元器件逐步智能化，并向“功能组合”的模块化发展的同时，配电/控制集成的研究也越来越引起了重视，而现场总线控制技术的发展和应用，对其“将逐步取代PLC和DCS控制系统”这一观点，也已成为不争的事实。基于这一发展趋势，在解决配电/控制集成的方案中，现场总线配/控集成低压成套开关装置，加智能仪器仪表，加就地智能控制箱，将是一种理想的模式。主要是适合我国电器设备的集成和应用现状，除具有显著的技术优势外，还具有较高的经济效益。以选煤厂为例，根据不同的厂型和不同的工艺流程，以使用现场总线配/控集成低压成套开关装置组成的现场总线控制系统（FCS）与“配电屏+基于PLC的控制系统”配置模式相比，工程投资基本相当，但缩短了设计及施工周期，降低了运行及维护费用、提高了生产管理水平和生产效率，是选煤厂集控系统发展的目标和方向。

参考文献：

[1] 龚顺镒. 工业控制自动化实用技术手册 [M].机械工业出版社，2008.

[2] 陈瑞阳. 工业自动化技术 [M]. 机械工业出版社，2011.

作者简介：

张文杰（1982-）男，汉族，工程师，现就职于中煤邯郸设计工程有限责任公司，负责电气、工业控制等相关设计工作

宋磊（1981-）男，汉族，工程师，现就职于中煤邯郸设计工程有限责任公司，负责电气、工业控制等相关设计工作