火电厂运煤系统的自动控制研究

孔繁盛

[摘    要]运煤系统作为火电厂的重要组成部分，具有设备种类多、数量多、分布广以及工艺流程复杂的特点，这就导致人工控制模式已经难以满足火电厂运煤系统的实际管理需求。因此我国火电厂还需要在结合自身运行特点基础上，加强运煤系统的自动化建设力度，提高运煤自动化系统的智能化和信息化水平，这样才能充分发挥火电厂运行系统的作用，对火电厂运行效益的提升也有着非常重要的意义，本文主要就火电厂运煤系统的自动控制进行探究分析。

[关键词]火电厂;运煤系统;自动控制

[中图分类号]TM621.6 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–000–03

[Abstract]As an important part of the thermal power plant， the coal transportation system also has the characteristics of a large variety of equipment， a large number， a wide distribution， and a complex process flow. As a result， the manual control mode has been difficult to meet the actual management needs of the coal transportation system in the thermal power plant. Therefore， my countrys thermal power plants also need to strengthen the automation construction of coal transportation systems based on their own operating characteristics， and promote the intelligentization and informatization of coal transportation automation systems， so that the role of the thermal power plant operating system can be fully realized. It is also of great significance for the improvement of the operating efficiency of thermal power plants. This article mainly explores and analyzes the automatic control of the coal transportation system in thermal power plants.

[Keywords]thermal power plant; coal transportation system; automatic control

運煤系统的运行可靠性与灵活性会直接影响到火电厂的运行效果，但是在以往的运煤系统中多是采用继电器控制方式，自动化水平不足，难以满足火电厂的实际生产需求。近年来，随着可编程控制器以及计算机通信技术的不断发展，基于远程I/O以及PLC程序的控制方式也得到了比较迅速地发展，对于火电厂运煤系统自动化控制水平的提升也有着一定的积极意义。因此我国火电厂还需要加强对运煤系统的不断优化与完善力度，让运煤系统的自动化控制水平进一步提升，充分发挥运煤系统和火电厂的作用。

1 进行运煤系统自动化控制的必要性

随着火电厂的迅速发展，对运煤系统的运行效果也提出了更高的要求，传统的继电器控制模式已经难以满足运煤系统的实际管理需求。近年来，现场总线技术得到了非常迅速地发展，在火电厂运煤系统中也获得了良好的应用效果。但是目前采用现场总线技术的控制方式多是将开关柜内的智能设备通过现场总线这一通信方式接入运煤自动化系统之中，其他很多厂家自带的控制箱以及控制柜中的运煤系统设备测点依旧采用硬接线方式，因此在应用过程中还要使用大量的电缆以及电缆接线，难以发挥现场总线技术的应用优势。基于现场通信全通信控制技术的运煤自动化系统，其能够通过分布式I/O模块、电动机智能控制器以及高压电动机综合保护测控装置等多种现场智能设备，并能够在基于现场总线技术基础上，实现现场智能设备按照区域的通信连接工作。在这一自动化运煤控制系统中，可以应用全通信方式实现对运煤系统运行状态的有效监控与管理，并且可以实现对运煤系统的远程监控与管理，促进运煤系统的作用得以最大限度地发挥。

2 网络结构

基于现场总线的全通信控制技术的运煤自动化系统方案，主要包含监控层、控制主站层、现场设备层等3部分，系统构成如图1所示。

2.1 主站层控制系统

在该运煤系统自动化控制系统中，控制主站层主要采用的是可编程控制器（PLC）进行总控，针对部分特殊区域，还可以采用分散控制系统实现自动化管理。

2.2 监控层网络形式

在监控层以及控制主站层应用以太网进行连接，其中监控层的网络可以采用双网冗余进行处理，并能够通过热备方式来进行合理配置。

2.3 现场层网络形式

控制主站层以及现场层设备之间的现场层网络中，还可以通过现场总线以及单网配置等方式来实现网络的有效传输。在有条件环境下也可以采用双网配置模式。

3 硬件配置

3.1 监控层设备配置

监控层作为运煤系统自动化控制体系的重要组成，在监控层设备汇总包括操作员站、工程师站、打印机等多种设备，为了确保监控层的运行稳定性，一般操作员站需要采用双套冗余配置模式，工程师站则可以进行单独配置，或者由其中1台操作站进行兼用配备。

3.2 主站层设备配置

在运煤自动化控制系统中，要求主机容量能够满足运行系统的运行规模需求，还要符合多种工况下的主机负荷率要求。因此在进行主站层设备的配置过程中，本自动化控制系统中还采用了双主机，确保主站层的运行稳定性与可靠性。此外双主机热备的CPU也需要做到无忧切换，借此保障主站层作用的充分发挥。

3.3 现场层配置设备

在现场层设备中主要包含有运煤系统开关柜配套的低压电动机智能控制器以及低压智能测控装置等。其中还需要由运煤控制系统中的分布式I/O模块来实现对现场层设备的有效管理。因为分布式I/O模块拥有体积小、配置灵活的特点，在设置过程中还需要进行机架的设置，并且不需要与电源点进行接线，因此能够在开关柜、控制箱等运煤系统设备上进行分散布置，实现对所有配置设备的有效监控与管理。在基于现场总线技术的运煤系统全通信控制系统中，不需要进行主站I/O以及远程I/O的设置，其可以直接通过分布式I/O设备的应用，将工艺设备的运行信号直接转换为数字信号，随后通过现场总线传输到相关自动化控制系统中，实现对所有设备的自动化控制。

4 硬件设备的安装与布置

在进行现场层设备以及网络通信设备的安装过程中，还需要结合运煤系统的实际布置特点和所采用现场总线技术特点基础上进行合理选择。其中低压电动机智能控制器以及低压智能测控装置需要就近布置在开关柜附近，并且需要由开关柜常见成套进行供货。在耦合器箱的安装过程中，需要在结合运煤设备自身数量基础上合理配置耦合器箱，该过程中可以采用分布式I/O模块跟总线耦合器，其中耦合器箱需要紧靠运煤设备控制箱来进行布置，在一些情况下还可以直接将分布式I/O模块安装在运煤设备的控制箱之中，借此保障耦合器箱作用的充分发挥。通信箱也是运煤自动化控制系统的重要组成部分，在现场总线中一般采用通线电缆将电信号网络之间转变为光纤网络，随后将通信卡件安装在通信箱之内，在结合了一定区域内运煤设备数量以及设备分散情况基础上，来进行通信卡件数量的合理选择，借此满足运煤系统自动化运行的实际需求。

5 应用效果分析

5.1 增强现场信息的集成能力

借助于现场总线通信控制技术下运煤自动化控制系统的应用，还能够应用数字化通信网络取代传统的通信网络，并且能够实现运煤系统的设备状态、故障以及参数信息的有效传送，帮助管理人员明确运煤系统的实际运行情况，除了完成远程控制之外，还能够实现远程参数化工作。基于现场总线全通信控制技术的运煤自动化控制系统的应用，能够实现对现场设备运行状态的实时监控与管理，促进现场信息的集成能力进一步增强，对于火电厂运行管理水平的提升也有着非常重要的意义。

5.2 节省电缆跟敷设材料

火电厂的规模一般都比较大，而且运煤系统设备自身还具备有分布范围广、设备种类繁多以及数量多的应用特征。“通信+硬接线”的现场总线控制模式还能够通过分布式I/O模块实现信息的搜集跟传输工作，这样也能够有效减少通信系统在运行过程中的电缆铺设。运煤设备在进行远程通信过程中，其可以直接通过分布式I/O模块以及现场智能设备的应用，将运煤设备的I/O硬接点信号直接转换为现场智能装置，并且能够将运煤设备的I/O硬接点信号转变为通信信号，这样也能够有效减少信号传输过程中对控制电缆的需求，大幅度减少运煤管理系统中电缆与敷设材料，在提升了通信可靠性与稳定性基础上，还能够获得良好的成本控制与管理效果。

5.3 简化接线流程

通过基于现场中心的运煤自动化控制系统，还能够直接应用分布式I/O模块明确运煤系统中各设备的运行状态，并能够直接采用分布式I/O模块将设备运行数据转换为数字量信号，在经过现场总线连接之后，将这些设备运行信号直接上传到上层的PLC控制器之中。在分布式I/O模块的布置过程中，还需要在遵循就近布置原则的基础上，将其布置在运煤系统设备的控制箱或者控制柜之中，这样也能够实现对运煤设备开关量信号的采集与输送工作。此外在该接线流程中，可以采用单根通信电缆就能够完成对所有运行设备中信号的有效采集工作，这样也能够促使电气二次回路的接线起到良好的简化效果，进一步提升整个运煤自动化控制系统的运行可靠性以及可维护性，为火电厂的正常运行奠定良好的基础。

5.4 施工量少、施工周期短

在运煤自动化控制系统之中，还需要在运煤系统运行现场来进行总线耦合器箱的设置工作，此外分布式I/O模块以及无线通信技术的应用，还能够有效减少控制系统在运行过程中的电缆敷设等工作，有效降低运煤系统的施工量，对于施工效率的提升也有着非常重要的意义。

5.5 设备布置方便

在运煤自动化控制系统中，其能够通过“通信+硬接线”的方式来构建现场总线控制系统。在该自动化控制系统中国，还能够在结合运煤场场地大小以及运煤设备实际布置情况的基础上，来进行远程I/O站的合理设置跟优化，从而满足运煤系统的实际运行需求。一般情况下远程I/O站多是设置在运煤综合楼、运煤层、碎煤机等区域。因为远程I/O站设备主柜属于电子设备，其防护等级相对比较低，因此需要将其放置在一些独立的房间之中。在基于现场总线通信控制技术的运煤自动化系统中，可以通过现场敞开布置的方式来进行总线耦合器以及现场通信箱的布置工作，还可以在结合现场运煤系统的设备布置情况来进行具体位置的合理选择，因此还有着设备布置简便以及灵活性强的应用优势。

5.6 开放性强

在采用运煤自动化控制系统之后，其在远程I/O柜以及主控制柜上面还有一定的扩展性能，在运煤系统扩展过程中，要增强开关量信号以及模拟量信号的方式，从而进行设备的合理增设以及管理。将总线耦合器安装在运煤设备的控制箱之内，随后将总线耦合器连接的现场通线箱总线上面，也能够实现对新增设备的监控与管理工作，从而避免了传统运煤系统的电缆敷设以及接线工作。因此说运煤自动化控制还有着开放性强以及扩展性好的应用优势。

6 结束语

综上所述，运煤系统作为火电厂运行系统的重要组成部分，运煤系统的管理效果在一定程度上影响到火电厂的运行可靠性与稳定性。近年來我国自动化技术得到了非常迅速地发展，在电力领域也获得了良好的应用效果。因此我国火电企业还需要加强运煤系统的自动化控制与管理效果，在结合运煤系统自身运行特点基础上，进行自动化控制系统的合理设置，借此实现对运煤系统的远程监控，对于火电厂自身生产能力的提升也有着积极意义。

参考文献

[1] 朱占强.火电厂运煤系统设计过程中堵煤防治与优化研究[J].中国化工贸易，2016，8（7）：31.