華能玉環(huán)電廠輸煤系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)改造＊

胡建強，柏元華

（華能長興電廠，浙江 長興313100）

1 概述

華能玉環(huán)電廠4×1000MW超超臨界燃煤機(jī)組2010年發(fā)電量超過234億千瓦時，卸煤量與上倉量均超過950萬噸.對電廠輸煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了更高的要求，使輸煤系統(tǒng)承受了巨大壓力，控制系統(tǒng)布局的不合理性也逐漸暴露.

輸煤系統(tǒng)由卸煤與儲煤系統(tǒng)，上倉及配煤系統(tǒng)等組成.主要包括的設(shè)備有：輸煤皮帶33條（其中C33皮帶為一期、二期上倉連通皮帶）、斗輪機(jī)4臺、卸船機(jī)4臺及其他附屬設(shè)備.其中斗輪機(jī)為卸煤線、上倉線的結(jié)合點，是卸煤線的尾部與上倉線的頭部，同時用于卸煤和上倉，在輸煤系統(tǒng)中占核心位置.輸煤控制系統(tǒng)由以下4種主要運行方式組成：

（2）碼頭來煤通過煤場設(shè)備直接經(jīng)上倉系統(tǒng)進(jìn)煤倉（限制卸船機(jī)出力，此時碼頭卸船機(jī)出力應(yīng)與上倉系統(tǒng)膠帶輸送機(jī)出力相匹配）.

（3）碼頭來煤通過設(shè)置在斗輪機(jī)上的分流裝置分流一部分進(jìn)入煤場，同時另一部分經(jīng)上倉系統(tǒng)進(jìn)入煤倉.

（4）斗輪機(jī)從煤場取煤經(jīng)上倉系統(tǒng)進(jìn)煤倉.

以上4種方式構(gòu)成輸煤系統(tǒng)的主要運行方式.通過皮帶機(jī)及設(shè)備的A、B路切換可得到更多派生運煤、加倉的路徑［1］.

2 輸煤控制系統(tǒng)介紹

輸煤控制系統(tǒng)控制主機(jī)采用可編程控制器（Modicon Quantum），控制模式為上位機(jī)＋雙機(jī)熱備PLC（含光纖冗余通訊總線）.設(shè)三臺上位機(jī)，其中一臺為工程師站兼操作員站，兩臺為操作員站，可以雙機(jī)操作，兩機(jī)操作之間實現(xiàn)閉鎖.同時配置SIS服務(wù)器，為整個電廠范圍內(nèi)提供信息共享與全廠生產(chǎn)過程的實時信息監(jiān)控.

程控主機(jī)控制輸煤系統(tǒng)設(shè)備啟、停，現(xiàn)場信息采集與處理，與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、斗輪機(jī)、卸船機(jī)的通訊，并監(jiān)控煤場噴淋及含煤廢水處理系統(tǒng).上位機(jī)通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和PLC連接.PLC編程軟件選用 Unity Pro V2.2，上位機(jī)軟件選用Ifix3.5.

改造前在下列地點設(shè)置本地和遠(yuǎn)程I／O站（2套本地站＋10套遠(yuǎn)程分站）：

輸煤脫硫綜合樓＃1／2機(jī)組本地I／O柜、輸煤脫硫綜合樓＃3／4機(jī)組本地I／O柜；碎煤機(jī)室遠(yuǎn)程I／O柜、煤倉間46.5米層＃1／2機(jī)遠(yuǎn)程I／O柜、煤倉間55米層遠(yuǎn)程I／O柜、煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)遠(yuǎn)程I／O柜、TO5轉(zhuǎn)運站遠(yuǎn)程I／O柜（一期斗輪機(jī)）、T24轉(zhuǎn)運站遠(yuǎn)程I／O柜（二期斗輪機(jī)）、T21轉(zhuǎn)運站遠(yuǎn)程I／O柜、遠(yuǎn)端輸煤配電間遠(yuǎn)程I／O柜、T02轉(zhuǎn)運站遠(yuǎn)程I／O柜、碼頭變電所遠(yuǎn)程I／O柜.

3 原系統(tǒng)存在的弊端

（2）目前上倉分為一、二期兩條上倉線路，在緊急情況下（比如一期上倉線路癱瘓），可通過煤倉間一、二期連通皮帶（C33）實現(xiàn)4臺機(jī)組的上倉.但現(xiàn)有的上倉控制系統(tǒng)，無論一二期都統(tǒng)歸于上倉子系統(tǒng).除煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)遠(yuǎn)程I／O柜外，任意一個上倉轉(zhuǎn)運站I／O柜發(fā)生故障或者通訊故障，都將導(dǎo)致整個上倉子系統(tǒng)癱瘓，并使得上倉無法進(jìn)行.

4 改造主要內(nèi)容

為解決上述問題，將上倉線路拆分成獨立的＃1／2機(jī)上倉子系統(tǒng)和＃3／4機(jī)上倉子系統(tǒng).其中，CPU＿1控制＃1／2機(jī)上倉子系統(tǒng)，新增的CPU控制＃3／4機(jī)上倉子系統(tǒng).同時，將主管煤場設(shè)備（主要為斗輪機(jī)及其傳送皮帶）的兩個轉(zhuǎn)運站T05、T24從原卸煤線分別劃入這兩個子系統(tǒng).本次改造將斗輪機(jī)的控制權(quán)改至上倉線，使得上倉線的優(yōu)先地位得到保障.同時，將上倉分為＃1／2機(jī)、＃3／4機(jī)兩條上倉線路，在緊急情況下，若＃3／4機(jī)上倉線路癱瘓，可通過＃1／2機(jī)上倉線路，配合煤倉間一、二期連通皮帶保障4臺機(jī)組的上倉.反之亦然.

以上方案，通過重新規(guī)劃光纜布局，使＃1／2機(jī)上倉線路、＃3／4機(jī)上倉線路、卸煤線路并列成為3大子系統(tǒng).采用該改造方案，無需改接控制系統(tǒng)信號，無需另外敷設(shè)控制電纜，無需修改邏輯，只需要修改I／O地址的映射，有利于縮短工期并減少調(diào)試時間，對生產(chǎn)的影響降到了最低限度

5 改造過程

5.1 改造工作的難點

由于改造工作的時間節(jié)點正值盛夏，用電負(fù)荷較高，白天基本滿負(fù)荷發(fā)電，機(jī)組耗煤量大而且煤船來港班期密集，卸煤任務(wù)非常繁重.為了盡量減少對生產(chǎn)工作的影響，我們將整個改造工作的時間限制在三小時內(nèi)，并將時間選擇在機(jī)組負(fù)荷最低的凌晨.

考慮到一旦網(wǎng)絡(luò)切換失敗，必須留出的系統(tǒng)復(fù)原時間至少為1小時，實際可供工作的時間僅2個小時.對于執(zhí)行此任務(wù)的工程師而言，2個小時的時間內(nèi)，要在7個不同的工作地點（輸煤脫硫控制樓、T21轉(zhuǎn)運站、T05轉(zhuǎn)運站、T24轉(zhuǎn)運站、碎煤機(jī)室、煤倉間46.5米層＃1／2機(jī)I／O站、煤倉間55米層I／O站）實施20項以上較為復(fù)雜的技術(shù)操作，其壓力不言而喻.為保障工作能夠順利完成，細(xì)致充分的準(zhǔn)備工作是最為重要的，同時還要求工程師能夠迅速靈活的應(yīng)對各種突發(fā)情況.

5.2 改造前準(zhǔn)備工作

（1）舊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線標(biāo)識.“欲求進(jìn)，先謀退”.一旦由于各種不可知因素導(dǎo)致切換失敗，我們必須在預(yù)定時間內(nèi)完成系統(tǒng)的準(zhǔn)確恢復(fù).除了原CPU、CPU中的程序需要備份外，原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的各根接線都必須一一對應(yīng)，明確標(biāo)識.這項工作需要花費大量的時間，但絕不可少.

（2）新系統(tǒng)光路測試.由于整個切換工作的實施階段（去除留下的復(fù)原時間）只有兩個小時，我們需要盡可能地減少切換過程中的意外因素.輸煤控制系統(tǒng)中的通訊基本是以光纜為主，而本次改造新放置了大量的光纜，為了確保切換過程中光纜的可靠性，我們對每根光纜的每一芯都做了衰減率測試并做了明確的標(biāo)識.

（4）制定詳細(xì)的工作計劃.在網(wǎng)絡(luò)切換正式實施前，需要制定詳細(xì)的工作計劃.我們將切換工作的步序和工作地點制成表格，并在討論后進(jìn)行了優(yōu)化.隨后根據(jù)此計劃，進(jìn)行人員組織，以及工具和備件準(zhǔn)備.

5.3 網(wǎng)絡(luò)切換工作過程

（1）為了在切換過程中，能夠?qū)崟r觀察系統(tǒng)狀態(tài)，我們首先在工程師站上將CPU、CPU、CPU的程序進(jìn)行下裝.通過對Unity軟件Station＞Configuration下遠(yuǎn)程站通訊狀況的觀察，位于輸煤控制樓的工程師就可以及時向在各遠(yuǎn)程站中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切換任務(wù)的現(xiàn)場工程師發(fā)布即時訊息了.

（5）在碎煤機(jī)室內(nèi)，我們將原先一路的上倉通訊線路按照一期、二期機(jī)組分成2條通訊線路，分別與T05、T24相聯(lián)，并通向煤倉間46.5米層＃1／2機(jī)I／O站和煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)I／O站.

（6）在煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)I／O站我們將從碎煤機(jī)室來的通訊線路接至煤倉間55米層I／O站的二期機(jī)組部分.至此，整個輸煤通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了物理上重新的架構(gòu).

5.4 切換后的系統(tǒng)檢測與修正

首先進(jìn)行的是通訊監(jiān)測，更新了原工程師站的通訊狀況監(jiān)測圖.我們發(fā)現(xiàn)二期上倉線路中，從煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)I／O站至煤倉間55米層I／O站A路通訊顯示故障.通過光路測試確定無問題后，我們更換了煤倉間46.5米層＃3／4機(jī)I／O站的A路光中繼器，隨后A路通訊得到恢復(fù).

接著又對上倉線路的單體設(shè)備進(jìn)行了操作，發(fā)現(xiàn)二期犁煤器經(jīng)常報超時故障.經(jīng)過對程序的分析，我們認(rèn)為，原系統(tǒng)中所有犁煤器信號都屬于CPU的遠(yuǎn)程I／O站管轄，其傳輸速度只有一個PLC掃描周期.現(xiàn)二期犁煤器信號改為CPU的遠(yuǎn)程I／O站管轄，需要通過TCP／IP通訊，才能將信號狀態(tài)傳送到CPU上，這個延時可能為2～3秒.原程序中，設(shè)置的犁煤器動作延時為3秒，現(xiàn)在在此基礎(chǔ)上需要增加一定的延時.經(jīng)修正后，犁煤器的工作狀況也恢復(fù)了正常.

在消除了幾個局部問題后，我們完成了系統(tǒng)的檢測，并交由運行人員使用.

6 結(jié)束語

大型火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)存在站點多、網(wǎng)絡(luò)分布廣、I／O點數(shù)多等特點，在布局時需充分考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性，不給將來的運行留下安全隱患.

本次改造的范圍涉及大半個輸煤控制系統(tǒng)，在緊張有序的工作后，終于準(zhǔn)時恢復(fù)了系統(tǒng)運行.運行人員對本次改造的直觀感受就是“沒有感覺”，這意味著本次改造對于正常生產(chǎn)工作只形成了極小的擾動.這些都和充分的前期準(zhǔn)備工作是分不開的.本次改造提升了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性，為今后長期的安全生產(chǎn)工作打下了堅實的基礎(chǔ).