1、某大型原料輸送工程的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計    摘要：本文從大型原料輸送工程特點(diǎn)出發(fā)，介紹了自動化系統(tǒng)設(shè)計對供配電及MCC系統(tǒng)設(shè)計的基本要求、現(xiàn)場總線技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用、基于TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于WWW協(xié)議的Web技術(shù)的應(yīng)用，對新建和改擴(kuò)建大型輸送工程的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：輸送工程；自動化；設(shè)計 0引言 大型原料輸送工程，就是利用帶式輸送機(jī)，將各種不同原料輸送到配料中心或直接輸送到用戶。其生產(chǎn)工藝流程是比較龐雜的，就其過程控制特點(diǎn)而言，可以概括為以物料平衡調(diào)度為主的連續(xù)性較強(qiáng)的慢處理過程，現(xiàn)場工藝設(shè)備較分散，但設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，生

2、產(chǎn)過程對設(shè)備的自動化水平及可靠性的依賴性較強(qiáng)。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在煤炭、電力、冶金等行業(yè)，一批大型原料輸送工程正在建設(shè)或擴(kuò)建改造，如煤炭行業(yè)的配煤中心及選煤廠工程，電力、冶金行業(yè)的原料貯運(yùn)工程等等。 但受技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)能力的限制，長期以來，繼電器一接觸器控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。一直占據(jù)著輸送工程電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的主導(dǎo)地位。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對生產(chǎn)自動化的認(rèn)識進(jìn)一步深化，各種新技術(shù)、新工藝在輸送工程自動化中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展方向。 特別是最近幾年，現(xiàn)場總線技術(shù)日益完善，已經(jīng)大眾化的低成本的基于TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于WWW協(xié)議的Web技術(shù)也迅猛發(fā)

3、展，適時地更新或改造原有控制系統(tǒng)，提高大型原料輸送工程的綜合自動化控制系統(tǒng)的水平，是一個不容忽視的問題。 本文先就供配電及MCC系統(tǒng)設(shè)計的基本要求做一簡要敘述，再就上述新技術(shù)在大型輸送工程的自動化系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用加以說明。 1供配電及MCC系統(tǒng)設(shè)計的基本要求 由于輸送工程現(xiàn)場環(huán)境較差、電氣防塵要求高、部分地點(diǎn)還有防腐蝕要求，MCC不適宜設(shè)置在現(xiàn)場。因此。MCC系統(tǒng)，應(yīng)考慮分散集中方式，即MCC與各供配電室。共用房間。在確定高壓兩段母線負(fù)荷分配原則時，除考慮盡量平均分配外。對于工藝流程圖中的任意兩個平行子流程，應(yīng)分別兩段母線供電，同時，不應(yīng)把一個不可分解的流程上的設(shè)備拆分到兩段母線上。 為了減輕

4、對電網(wǎng)的沖擊及根據(jù)設(shè)備啟動要求，（1）對兩臺電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)，電機(jī)的起動時間間隔為020秒(可調(diào)整)，起動順序?yàn)榭拷劐N拉緊裝置的電機(jī)先起動；（2）對90KW及以上低壓電機(jī)全部采用軟起動，對90KW以下的低壓電機(jī)根據(jù)計算確定是否采用軟起動。 MCC系統(tǒng)的每個回路的一、二次電路，必須充分考慮集中控制自動化的要求：(1)就地(對電動機(jī)的)操作，不經(jīng)過PLC。但有信號傳送給PLC，以保證就地，集中的無擾動切換；(2)一次電路的斷路器等，應(yīng)加裝輔助接點(diǎn)附件，與熱保護(hù)元件輔助接點(diǎn)，組成電氣保護(hù)信號；(3)高壓帶式輸送機(jī)二次電路，引至PLC的有：緊停故障、合閘、保護(hù)(電源故障)、集中控制、預(yù)備合閘，引

5、白PLC的有：允許合閘、跳閘、啟動預(yù)告、灑水電磁閥。低壓帶式輸送機(jī)二次電路，引至PLC的有：工作信號、故障、保護(hù)、集中控制，引自PLC的有：集中操作、啟動預(yù)告、灑水電磁閥。 2新技術(shù)、新設(shè)備在自動化系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用 2.1現(xiàn)場總線技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)場總線是連接控制系統(tǒng)中現(xiàn)場裝置的雙向數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)控制方法相比，具有無法比擬的優(yōu)勢：(1)具有較高的性能價格比，系統(tǒng)綜合成本大幅度減少。導(dǎo)線、連接附件大幅度的減少；設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護(hù)費(fèi)用大幅度的減少，維護(hù)和改造停工時間減少6080。(2)系統(tǒng)性能大幅度提高，使控制系統(tǒng)的檔次跨越了一個臺階。它能自動診斷總線節(jié)點(diǎn)的通訊故障、電源故障，以及現(xiàn)場裝

6、置和連接件的斷路、短路故障，顯示故障位置，方便設(shè)備維護(hù)人員。由于采用數(shù)字信號通訊，有效地提高了系統(tǒng)的測量和控制精度。系統(tǒng)調(diào)試更加靈活方便，可以將系統(tǒng)分為幾個系統(tǒng)分別進(jìn)行調(diào)試，便于復(fù)雜故障的排除。可靠的數(shù)據(jù)傳輸，快速的數(shù)據(jù)響應(yīng)，強(qiáng)大的抗干擾能力。許多總線節(jié)點(diǎn)具有IP67的防護(hù)等級，具有防水、防塵、抗振動的特性，可以直接安裝于工業(yè)設(shè)備上，大量減少了現(xiàn)場接線箱。使系統(tǒng)美觀而實(shí)用，等等。 Profibus是標(biāo)準(zhǔn)化的開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)，ProfibusDP是最快的總線，世界范圍的標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)自動化中。主控器(PLC、PC等)與現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)交換的通訊網(wǎng)絡(luò)。一個系統(tǒng)最多可以有126個節(jié)點(diǎn)，數(shù)千個模擬量和數(shù)

7、據(jù)量。其網(wǎng)絡(luò)中的每一段內(nèi)最多32個節(jié)點(diǎn)，兩個中繼器之間為一段。在給定速率下，每一段長度必須在要求的最大長度之內(nèi)。 其不同的通訊速率對應(yīng)的每段長度及中繼器的數(shù)量見下表：                             根據(jù)上表，結(jié)合輸送工程的特點(diǎn)，從性能，價格比考慮，每段通訊距離在4001000m之間，采用Profibus

8、DP現(xiàn)場總線的通訊速率可達(dá)187，5kbps，中繼器一般設(shè)置在MCC室的PLC控制柜內(nèi)。 從電氣自動化的角度來看，大型輸送工程的特點(diǎn)是：（1）培備較分散；（2）輸送機(jī)設(shè)備保護(hù)和操作信號(兩度跑偏、膠帶打滑、縱向撕裂、料流檢測、灑水、啟動預(yù)告等)占有大部分的IO點(diǎn)數(shù)；（3）為增加輸送量。二期工程可能沿一期工程增加并行的單項(xiàng)工藝流程，由此會增加相當(dāng)規(guī)模的控制IO點(diǎn)。 根據(jù)以上情況，非常適合于現(xiàn)場總線技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用。其控制方案為：在現(xiàn)場采用現(xiàn)場總線模塊、在輸送系統(tǒng)主控室設(shè)置集中PLC、各低壓供配電MCC室等處使用具有現(xiàn)場總線通訊接口的遠(yuǎn)程IO的控制方案。 該方案優(yōu)點(diǎn)在于：(1)輸送機(jī)設(shè)備的各種保護(hù)

9、信號，在現(xiàn)場接入現(xiàn)場總線模塊，減少了大量輸送機(jī)設(shè)備保護(hù)連接電纜，同時，由于大多數(shù)現(xiàn)場總線模塊連接在集中PLC和遠(yuǎn)程IdO之間的線路上，總線電纜增加不多；(2)由于大部分的I0點(diǎn)數(shù)，在現(xiàn)場已經(jīng)通過總線模塊接入控制系統(tǒng)，大大減少了MCC柜與集中PLC柜或遠(yuǎn)程I0柜的連接點(diǎn)，便于系統(tǒng)維護(hù)；(3)系統(tǒng)擴(kuò)展時，現(xiàn)場增加的IO點(diǎn)數(shù)，可通過總線模塊就近接入原有控制總線，大大減少了后續(xù)工程費(fèi)用，并避免系統(tǒng)擴(kuò)展時，影響主控室操作站人員的工作。 現(xiàn)場總線模塊設(shè)備，推薦采用TURCK公司ProfibusDP現(xiàn)場總線模塊，它為最惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計，具有IP67防護(hù)等級，采用灌封防止機(jī)械拉伸和振動，使用快速接插件連接

10、方式，使安裝和更換更加快捷。同時避免誤接線的發(fā)生。連接采用金屬接插件。具有強(qiáng)大的自診斷功能。自動識別和調(diào)整波特率與主站一致。輸出采用輔助電源供電，確保總線通訊不受負(fù)載的影響。其PDP系列產(chǎn)品具有IO短路點(diǎn)診斷和點(diǎn)保護(hù)功能。 2.2基于TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于WWW協(xié)議的Web技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程綜合自動化控制系統(tǒng)基本上都是以計算機(jī)監(jiān)控和過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)來概述的。SCADA不僅代表了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程綜合自動化應(yīng)用的必然趨勢，同時也表示了比儀表自動化行業(yè)傳統(tǒng)的DCS和過程自動化行業(yè)傳統(tǒng)的PLC技術(shù)水平更先進(jìn)的概念。但工業(yè)控制領(lǐng)域的專家追求的目標(biāo)，是要實(shí)現(xiàn)“企業(yè)綜合自動化”

11、為目標(biāo)的“管控一體化”工業(yè)流程生產(chǎn)集成。這就需要解決各種所謂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性問題、用戶程序可移植性問題、系統(tǒng)功能可伸縮性問題、控制設(shè)備互操作性問題等等。 3結(jié)語 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，基于Intemet的Web應(yīng)用技術(shù)爆炸性的發(fā)展，同樣也引發(fā)了工業(yè)控制領(lǐng)域深刻的技術(shù)變革。以在全球范圍內(nèi)得到廣泛而深層次成功應(yīng)用的基于TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于WWW協(xié)議的Web技術(shù)為基礎(chǔ)，組成“企業(yè)綜合自動化”的企業(yè)管理信息系統(tǒng)(MIs)和企業(yè)生產(chǎn)過程SCADA，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)“管”、“控”數(shù)據(jù)流之間無縫連接。 參考文獻(xiàn) 1潘俊生，鄒水華，DCS在火電廠電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用及其存在問題的探討J廣東電力，2005，(10)。 2陳利芳，電氣系統(tǒng)監(jiān)控納入DCS改造的設(shè)計與實(shí)踐J電力系統(tǒng)自動化，2002，(04)。 3陳艷霞，尹項(xiàng)根，陳德樹，劉勇，王衛(wèi)宏，芮冬陽，高壓開關(guān)柜就地測控保護(hù)單元 (MLU)技術(shù)研究J電力自動化設(shè)備，1999，(02)。 4蒙寧海，火電廠廠用電系統(tǒng)監(jiān)控方案的探討J廣西電力，2003，(02)。 5劉志超，丁建民，任錦興，張邦彬，承文新，基于以太網(wǎng)的分布式發(fā)電廠電氣監(jiān)控 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)J電力系統(tǒng)自動化，20