岳鵬

摘 要：文章針對(duì)我廠輸煤二期擴(kuò)建工程接入一期控制系統(tǒng)時(shí)所發(fā)生的一系列通訊異常問題，對(duì)所產(chǎn)生的問題以及故障的解決方法加以闡述，并提出了MODICON QUANTUM PLC在輸煤控制系統(tǒng)中的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：光纖中繼器；遠(yuǎn)程站；網(wǎng)絡(luò)；通訊

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）02-0033-02

Abstract： In view of a series of abnormal communication problems occurring in the second stage expansion project of coal transportation in our factory when connecting to the control system of the first stage， this paper expounds the problems produced and the solutions to the failures. The innovative network structure of MODICON QUANTUM PLC in coal transportation control system is put forward， which ensures the safe and reliable operation of the system.

Keywords： optical fiber repeater； remote station； network； communication

黃驊發(fā)電廠一期工程為2×600MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，二期工程為2×660MW等級(jí)超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘繛?520MW。電廠采用港電一體的方式直接從港口取煤，一、二期共用一套輸煤系統(tǒng)，輸煤系統(tǒng)肩負(fù)著四臺(tái)機(jī)組的燃料輸送任務(wù)。在二期系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)的創(chuàng)新型改造應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的性能及可靠性，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 輸煤控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

輸煤控制系統(tǒng)于2006年與一期兩臺(tái)機(jī)組共同投入運(yùn)行，由北京現(xiàn)代邦澤公司開發(fā)。輸煤控制系統(tǒng)采用施耐德昆騰系列PLC控制，雙機(jī)熱備，雙路通訊冗余配置，采用分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由控制主站和遠(yuǎn)程I/O站組成，控制器型號(hào)為140 CPU 43412，下設(shè)7個(gè)遠(yuǎn)程子站。主站布置在輸煤集控樓，遠(yuǎn)程I/O子站分別位于T2（#1站）、T4（#2站）、T6（#3站）、輸煤控制樓（#4、5站）、碎煤機(jī)室（#6站）、煤倉(cāng)間（#7站）內(nèi)，相鄰子站之間的距離約為：1300m、350m、100m、200m、250m。主站與子站通訊介質(zhì)為同軸電纜，光纖中繼擴(kuò)展，雙通道總線型結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1。

滄東公司二期輸煤控制系統(tǒng)在一期的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)控制子站，控制邏輯由西安航天自動(dòng)化公司完成。

2 出現(xiàn)的問題及問題產(chǎn)生的原因

2.1 出現(xiàn)的問題

按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，二期新增加的兩個(gè)控制子站通過光纖中繼器串入#7和#3站之間，當(dāng)兩個(gè)子站接入一期控制系統(tǒng)時(shí)，新增加的兩個(gè)子站與主站可以正常通訊，但末端的三個(gè)子站都無法進(jìn)行通訊。這嚴(yán)重影響到一期兩臺(tái)機(jī)組的用煤安全，威脅到二期兩臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)進(jìn)度。

2.2問題產(chǎn)生的原因

滄東公司采用港口直接取煤的方式，各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站之間的距離較遠(yuǎn)，各個(gè)遠(yuǎn)程子站分布于各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站之中，從而導(dǎo)致主站與子站，以及子站與子站之間的通訊距離都較遠(yuǎn)。二期新增加的兩個(gè)遠(yuǎn)程站位于二期煤倉(cāng)間配電室，距離一期煤倉(cāng)間（#7站）的距離為250m。

采用同軸電纜的最長(zhǎng)通訊距離為2千米，而使用施耐德專用的光纖中繼器（490 NRP 95400）之后，通訊極限距離可以擴(kuò)展為13千米。但距離的延長(zhǎng)以及光纖中繼器的使用都會(huì)使光脈寬減弱。對(duì)于我廠使用的遠(yuǎn)程I/O模式來說，光纖中繼器可使用的最大數(shù)量

式中，X為所使用光纜的脈寬衰減率（ns/km）；L為總的光纜長(zhǎng)度（km）。我公司使用的是62.5/125？滋m的多模光纜，其脈寬衰減率為5.0ns/km。因此，可以計(jì)算得出我廠理論可以使用的光纖中繼器的數(shù)量為：

而我廠新增加的兩個(gè)遠(yuǎn)程站剛好使整套系統(tǒng)所使用的光纖中繼器的數(shù)量為8個(gè)，超過了這個(gè)極限值。所以通過分析，只能通過減少光纖中繼器的數(shù)量來解決問題。

3 問題的處理過程

3.1 解決通訊異常問題

通過上述的分析，決定從系統(tǒng)上減少光纖中繼器的數(shù)量，但又不對(duì)原系統(tǒng)做較大的改動(dòng)。于是在7#遠(yuǎn)程站增加分支器引出同軸電纜同新增加的兩個(gè)遠(yuǎn)程站連接，經(jīng)過改造后，新加的兩個(gè)子站可以正常通訊，末端的三個(gè)站通訊也正常了。但新的問題是：由于CPU的負(fù)荷率太高，系統(tǒng)程序掃描時(shí)間較長(zhǎng)，單CPU運(yùn)行的掃描時(shí)間已經(jīng)超過50ms，若要投入系統(tǒng)熱備還需要4-5倍的掃描時(shí)間，從而使整個(gè)掃描時(shí)間超過“看門狗”的時(shí)間，系統(tǒng)熱備無法投入。

3.2 解決熱備問題

經(jīng)過與廠家人員溝通，決定將原控制器升級(jí)為更高級(jí)、處理能力更強(qiáng)的控制器，型號(hào)為140 CPU 67160。在解決了系統(tǒng)軟件升級(jí)，邏輯轉(zhuǎn)化等一系列問題之后，控制系統(tǒng)熱備可以投入，但是系統(tǒng)雙通道通訊頻繁報(bào)錯(cuò)，通訊數(shù)據(jù)包總是丟失。系統(tǒng)仍存在不穩(wěn)定因素。

經(jīng)過認(rèn)真研究，這種情況的出現(xiàn)是由于信號(hào)傳輸過程中信號(hào)強(qiáng)度衰減導(dǎo)致的。

3.3 再次解決通訊問題

第一步，在不改變系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的前提下，去除#5、#6子站之間的光纖中繼器，將光纜更換為同軸電纜（距離約200m），此種方法仍無法奏效。

第二步，在經(jīng)過深入的研究之后，決定對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大的改動(dòng)。把系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由總線型改為樹型。在結(jié)構(gòu)上將系統(tǒng)分為儲(chǔ)煤段和上煤段，具體過程為：斷開#3和#7子站之間的光纖連接，在#3與#5子站之間重新敷設(shè)同軸電纜（約100米）。經(jīng)過此次改變之后，通訊終于正常了。并且此種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)輸煤系統(tǒng)來說也更加安全，上煤段或儲(chǔ)煤段的內(nèi)部通訊故障將互不影響。

最終的輸煤控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠極其重要的輔助系統(tǒng)，是保證電廠安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。而基于PLC的輸煤控制系統(tǒng)又是輸煤系統(tǒng)的核心，因此，此次輸煤控制系統(tǒng)控制器的升級(jí)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型應(yīng)用保證了輸煤系統(tǒng)的安全可靠，對(duì)整個(gè)電廠的安全運(yùn)行亦有著極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]施耐德公司.Modicon Remote I/O Cable System Planning and Installation Guide[Z].

[2]施耐德公司.Modicon Fiber Optic Repeaters User's Guide[Z].

[3]韓子彬.大型選煤廠輸煤控制系統(tǒng)的分析與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（33）：115.

[4]張漢，李川.淺析火電廠煤炭輸送系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（11）：90.endprint