(华能国际电力股份有限公司福州电厂 福建省福州市 350200)
摘要：随着工业技术的发展，设备远程操作得以实现。远程操作在基于硬件和软件能实现的前提下进行改造，最重要是保证设备的安全可靠运行和人员的安全。因此堆取料机实现远程操作对设备通信、数据传输、传感器、编码器、监控设施的可靠性要求高。
关键词： 通讯网络 ； 位置编码器； 校正点
1 引言
堆取料机实现远程操作在国内是首创，特别是国产堆取料机堆能够实现远程操作控制无成功经验，难度非常大，因此从制定方案到实施过程每个环节都进行论证、测试和修改，能够达到远程操作的要求。要实现远程操作需满足以下几个方面：（1）具备通讯网络，带宽10M以上以满足数据流和不丢包。（2）可编程控制器（PLC），具有通讯功能。（3）转动机构应具备位置编码器，编码器有无通讯功能均可。（4）传感器等重要电气设备应有较高可靠性。（5）现场或设备上应监视系统。（6）具备编程软件（Cxone、Setp7等）和组态软件（Ifix、Wincc等）。
2 华能福州电厂煤场系统简介
华能福州电厂共设置3个直径120m的圆形煤场。圆形煤场为钢结构网架屋盖和环行肋板式钢筋混凝土侧墙组成的全封闭结构，圆形煤场挡煤墙高度20m，煤堆堆高可达33.64m，圆形煤场总储煤量54万 吨，可供一、二、三期（4×350MW+2×660MW ）机组燃用22天。每座圆形堆取料机顶部的堆料皮带与1500 t/h的输送皮带对接，可以360°旋转进行堆料；底部中心柱煤斗和紧急（事故）煤斗下方各设1台UC10×10ARC型活化给煤机，活化给煤机采用变频调速控制，出力在300～1200t/h范围内可调。正常活化给煤机和应急活化给煤机下方设置一条出力1200 t/h输送皮带，并设置大型轮式装载机和推煤机各一台作为紧急上煤设备。圆形煤场堆取料机的结构是由中心立柱、悬臂式堆料皮带机构、堆料回转机构、刮板式取料机构、取料回转机构、取料俯仰机构以及其他附属机构等部分组成。堆料额定出力为1500t/h，取料额定出力为1200t/h。
3 圆形堆取料机与远程操作站通信架构图
圆形堆取料机PLC与远程操作控制计算机进行双向交流，每0.1s数据交换一次，通信采用冗余方式，增加通信的可靠性。另一方面PLC通过PROFIBUS通信模块PRM21与现场的变频器、编码器采用PROFIBUS专用电缆进行通信，实现数据交换；通信模块PRM21的地址设置为01，取料回转变频器的地址设置为02，刮板俯仰变频器的地址设置为03，堆料回转变频器的地址设置为04，取料回转编码器的地址设置为05，刮板编码器的地址设置为06，堆料回转编码器的地址设置为07。
4 PLC编程软件OMRON-CXONE
由于三期输煤程控选用OMRON的CS1D-67H的PLC，因此圆堆PLC系统选用OMRON的CS1H-63H，特性相同便于今后维护。PLC编程采用OMRON的CX-ONE软件进行编程，编程采用直观的逻辑形式，编程软件CX-ONE中的IP地址与圆堆PLC的IP地址相对应，以便程序的下载、上传以及在线监视和修改。
5 操作画面组态IFIX4.0
组态软件选用IFIX4.0无限点、开发中文版。根据现场有3台圆形堆取料机和便于司机操作的直观性、可监视性原则，操作画面做成多机操作画面，也就是一个画面可操作控制3台圆形堆取料机且每台有独立界面，便于一名司机操作多台设备。每台圆形堆取料机许多详细的信息（机构运行电流、所在角度、所在的位置、运行的曲线、运行状态、连锁信号等）均在计算机画面上显示；另一方面计算机还能显示每台设备的故障报警信号、通信状态信号、历史运记录行和报警信息等，便于运行人员和检修人员对照参考。
6 圆形煤场工业监视系统
为了满足司机操作需要，能够及时了解现场实际情况和圆形堆取料机堆、取煤的运行状况，在每个圆形煤场的网架上的环形人行走道侧面安装4套工业监视摄像头，每90°安装一套，每套摄像头均配全方位云台、可变焦镜头且有自动光圈，能全方位、无死角监视圆形堆取料机运行状况和圆形煤场的煤堆形状。另外圆形煤场的网架上的环形人行走道下安装12套1000W的投光灯（每30°一套），挡墙上安装18套400W的投光灯（每20°一套），保证夜间作业整个圆形煤场内部有足够的照度。
远程操作在基于硬件和软件能实现的前提下，最重要是保证设备的安全可靠运行和人员的安全，因此操作画面有“禁止操作”按钮，操作前须输入用户名和密码方能解锁操作，操作结束后，分断动力电源和控制电源，点击“禁止操作”按钮，锁定操作屏幕；另外画面还有“动力电源和控制电源的合闸、分闸”按钮，便于操作中遇到紧急情况可将电源切断；“全机预警”为现场设备启动前的预警，点击；“全机预警”按钮，现场预警30S后,“堆、取料预警”变成绿色，各机构的操作按钮才有效，可以操作；设备现场明显位置也装有紧停按钮，用于现场巡检中发现紧急情况可切断电源。为了让司机操作更加方便和直观，取煤回转、堆煤回转、刮板俯仰机构采用1~9档变频调速（档位对应的速度如下表），也可做成有加速、减速按钮的无极调速，但在实际操作中有1~9档变速已足够。整机可一个机构单动，也可以几个机构联动，每个机构均有完善的保护，以减轻司机的操作负担，如夹角保护（取料回转和堆料回转夹角保护不小于50°）、位置检测保护、拉力保护等，且这些保护有自动校验装置，回转在0°和180°会自动校正，俯仰在10°和38.5°会自动校正，以确保位置的正确性。每台圆形堆取料机在堆料臂下方还设置4个喷淋枪（90°设置一个），以应对煤堆自燃和火险的功能。
7 调试注意事项
设备调试精细程度决定设备远程操作可用性。由于是国内第一台具有远程操作控制的圆形堆取料机，特制定调试细节和调试措施，确保远程调试成功。主要注意以下几点：（1）确认现场设备各机构、装置的保护动作值与驱动电机的额定值相符，有条件应进行动作试验。（2）先现场整机调试正常、后远程调试。（3）动作指令的实时性，从远程计算机发出操作指令到设备动作的反馈信号应低于3秒。（4）操作指令动作的正确性，计算机发出操作命令与现场动作一致。（5）远程计算机各机构显示位置与现场实际相同，每个编码器应有2个以上的位置校正点；显示的参数值（电流、速度、角度等）和运行曲线与实际相符。（6）监视系统应全方位，覆盖整个设备和堆场且达到实时性。
8 结语
堆取料机实现远程操作使操作更具人性化、简单化，降低操作人员的劳动强度，提高操作人员的工作效率，原来设备现场操作每台堆取料机需配置1~2个人，现在实现远程操作1个人可操作多台堆取料机。另一方面远程操作改善操作人员的作业环境，有利于作业人员的身心健康。堆取料机远程操作改造投入低产出高，由于远程操作可以掺烧大量的经济煤种，因此每年可节约生产成本几百万到上亿元（根据发电量），具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 张友生.远程控制编程技术[M].电子工业出版社，2002.
[2] 吴礼发、洪征、潘璠.网络协议逆向分析和应用[M].国防工业出版社，2015.
作者简介： 朱丽金，男，主任，工程师，研究方向：电厂输煤控制系统优化配置和智能化管理；工作单位：华能国际电力股份有限公司福州电厂。
论文作者:朱丽金
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
标签：操作论文; 圆形论文; 煤场论文; 料机论文; 设备论文; 编码器论文; 机构论文; 《电力设备》2016年第19期论文;