淺議選煤廠集控系統(tǒng)結構發(fā)展趨勢

張文杰 宋磊

摘要：本文就我國目前選煤廠集控系統(tǒng)現(xiàn)狀做了簡單介紹，并對其發(fā)展趨勢做出研判，給出通用解決方案。

關鍵詞：集控；智能；趨勢

1.當前選煤廠集控系統(tǒng)的結構特點

目前我國的選煤廠生產(chǎn)設備的傳統(tǒng)配電和控制模式為配電和控制分離的控制中心（PLC）——配電柜（MCC）形式。其主要特點為：低壓配電柜集中布置于數(shù)個配電室內?？刂葡到y(tǒng)多為基于PLC的系統(tǒng)，配置方式多為主-分站結構。通常數(shù)臺PLC按控制系統(tǒng)劃分，分別裝入單獨的柜或箱中，置于配電室或單獨的房間內。PLC的功能模塊經(jīng)其柜中的轉接端子與配電柜中的二次端子以纜線相連，而現(xiàn)場檢測儀表、電動執(zhí)行器、關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)自成調控系統(tǒng)的控制裝置等，以4～20mA的標準信號與就近的PLC分站相連。上述配置模式取得了應用的成功，具有很高的市場占有率。

2.徹底的分散控制結構的設想

為滿足未來生產(chǎn)的需求，高度集成的自動化裝置是未來工控領域發(fā)展的趨勢。智能型MCC、檢測儀表、電動執(zhí)行器及關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)單機自動化控制裝置是徹底的分散控制結構的必備的基礎。

2.1系統(tǒng)性能優(yōu)勢

每一個智能型MCC控制回路，即相對獨立，又能作為整個控制網(wǎng)絡的有機部分；電機的饋出回路無需大量的二次接線，所有的檢測控制點均由智能電機保護器或現(xiàn)場I/O來完成，直接與控制對象（接觸器）的二次回路以導線相連，實現(xiàn)配電/控制的高度集成。

2.2安裝施工優(yōu)勢

減少控制電纜的敷設及接線，縮短施工工期，減少施工成本；容易實現(xiàn)工廠預安裝，減少現(xiàn)場安裝調試時間，縮短工期；系統(tǒng)調試簡便，良好的工業(yè)軟件支持。

2.3運行維護優(yōu)勢

系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，降低工廠停機率；豐富的診斷功能，實現(xiàn)預防性維護。大大減少停機時間；從而大大降低運行成本和維護成本，提高生產(chǎn)效率。

3.現(xiàn)場儀表的發(fā)展方向和相關產(chǎn)品

過程控制自動化中的現(xiàn)場設備通常稱為現(xiàn)場儀表?，F(xiàn)場儀表主要有變送器，執(zhí)行器，在線分析儀表及其它檢測儀表?，F(xiàn)場總線技術的廣泛應用，使組建集中和分布式測試系統(tǒng)變得更為容易。然而集中測控越來越不能滿足復雜、遠程及范圍較大的測控任務的需求，必須組建一個可供各現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）正是在這種情況下出現(xiàn)的。它是一種用于各種現(xiàn)場智能化儀表與中央控制之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。同時，各現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)制造廠家為了使自己的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）能得到應用，紛紛推出與其控制系統(tǒng)配套的具有現(xiàn)場總線功能的測量儀表和調節(jié)閥，形成了較為完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系。

4.智能MCC解決方案

近些年，低壓成套開關設備發(fā)展的重點就是控制、保護、檢測方面的數(shù)字集成化。利用帶有微處理器的數(shù)字功能模塊（智能模塊）或帶有電子脫扣器的斷路器（智能電器）通過數(shù)據(jù)采集器（網(wǎng)、卡）與中央主控機相連而構成數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)能夠帶給企業(yè)直觀、優(yōu)化的管理模式，提高設備的工作效率，降低生產(chǎn)成本，減少維護費用，此類技術已在國外得到了廣泛的使用，我國的主要解決方式為利用電機綜合保護器I/O的分散控制結構，有以下兩種形式。

4.1 IntelliMCC解決方案

IntelliMCC方案是運用現(xiàn)場總線（DeviceNet）技術，將A-B公司產(chǎn)品E3 Plus智能化電子式過載繼電器或利用施奈德公司產(chǎn)品TeSys T電機管理控制器集成于低壓配電柜中，是集電機智能監(jiān)控單元、總線通信、網(wǎng)關等于一體的高度集成的自動化控制系統(tǒng)。采用E3 Plus智能化電子式過載繼電器作為電機智能監(jiān)控單元時，需為其提DC24V供電電源。通過E3 Plus提供的4個開關量輸入口來監(jiān)視斷路器、接觸器、和啟停按鈕等信號狀態(tài)信息；可通過接地故障接線端子接入接地故障傳感器（零序電流互感器）來監(jiān)測設備接地故障；E3 Plus具有電機過熱保護功能，通過對電機內置在定子中PTC電阻的監(jiān)控來保護電機。通過其提供的2個開關量輸出口來控制電機的啟停。對于需要更多I/O的設備來說，可用帶有DeviceNet接口的I/O模塊來實現(xiàn)擴展，I/O模塊和E3 Plus放置在同一個回路中。采用TeSys T電機管理控制器作為電機智能監(jiān)控單元時，供電電源可與二次控制回路統(tǒng)一用AC220V。通過其提供的6個開關量輸入口來監(jiān)視斷路器、接觸器、和啟停按鈕等信號狀態(tài)信息；可通過接地故障接線端子接入接地故障傳感器（零序電流互感器）來監(jiān)測設備接地故障；通過對電機內置在定子中PTC電阻的監(jiān)控來實現(xiàn)對電機的過熱保護功能。通過其提供的3個開關量輸出口來控制電機的啟停。對于需要更多I/O的設備來說，可用I/O模塊來實現(xiàn)擴展，I/O模塊和TeSys T控制器放置在同一個回路中。

4.2 RKWG系列智能P.MCC解決方案

智能MCC改變傳統(tǒng)的中央控制室集中控制的方式，將控制功能直接放到現(xiàn)場，實行現(xiàn)場控制。具體做法，智能MCC將原有的控制系統(tǒng)中的電氣自動控制功能放到現(xiàn)場的控制柜中，即將PLC裝在現(xiàn)場的控制柜中，同時將變頻器、軟啟動器及各種傳統(tǒng)器件（開關、斷路器等）也裝入控制柜，通過現(xiàn)場總線采集各種狀態(tài)信號及電量信號，由PLC進行轉換處理，在控制柜內形成一個封閉的控制環(huán)境，稱為智能MCC。智能MCC還可通過現(xiàn)場總線或網(wǎng)絡技術進行互連，并與其他控制系統(tǒng)進行通訊，實現(xiàn)數(shù)字化工廠。RKWG系列智能P.MCC具有現(xiàn)代化的網(wǎng)絡智能化控制功能，全面實現(xiàn)了遙信、遙測、遙控、遙調功能。為饋電和電動機分散控制，集中監(jiān)控管理提供了可靠的基礎，它采用了符合工業(yè)標準的DeviceNet、ProfiBus、ModBusRTU等開放式通信網(wǎng)絡，方便地實現(xiàn)了和各種饋電及電機控制回路的連接，并包括與軟啟動器、變頻器及單機自動化設備中小型PLC單元的連接，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)與PLC及DCS控制系統(tǒng)的通信。

5. 結語

在低壓電器元器件逐步智能化，并向“功能組合”的模塊化發(fā)展的同時，配電/控制集成的研究也越來越引起了重視，而現(xiàn)場總線控制技術的發(fā)展和應用，對其“將逐步取代PLC和DCS控制系統(tǒng)”這一觀點，也已成為不爭的事實?；谶@一發(fā)展趨勢，在解決配電/控制集成的方案中，現(xiàn)場總線配/控集成低壓成套開關裝置，加智能儀器儀表，加就地智能控制箱，將是一種理想的模式。主要是適合我國電器設備的集成和應用現(xiàn)狀，除具有顯著的技術優(yōu)勢外，還具有較高的經(jīng)濟效益。以選煤廠為例，根據(jù)不同的廠型和不同的工藝流程，以使用現(xiàn)場總線配/控集成低壓成套開關裝置組成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）與“配電屏+基于PLC的控制系統(tǒng)”配置模式相比，工程投資基本相當，但縮短了設計及施工周期，降低了運行及維護費用、提高了生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)效率，是選煤廠集控系統(tǒng)發(fā)展的目標和方向。

參考文獻：

[1] 龔順鎰. 工業(yè)控制自動化實用技術手冊 [M].機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 陳瑞陽. 工業(yè)自動化技術 [M]. 機械工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：

張文杰（1982-）男，漢族，工程師，現(xiàn)就職于中煤邯鄲設計工程有限責任公司，負責電氣、工業(yè)控制等相關設計工作

宋磊（1981-）男，漢族，工程師，現(xiàn)就職于中煤邯鄲設計工程有限責任公司，負責電氣、工業(yè)控制等相關設計工作