CN103616857A - 输煤监控方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输煤监控方法及其系统，该输煤监控方法包括如下步骤：每台输煤设备分别与一个现场总线分控装置连接通讯；所有的分控装置按规则分组，每组分控装置通过现场总线与一个主控装置串接通讯；多个主控装置之间通过现场总线串接通讯，且主控装置通过中继器与站控装置连接通讯。本发明能够节省硬件数量和安装费用，减少设备维护开销，使用户具有高度的系统集成主动权，提高系统的准确性和可靠性，提高抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及电厂辅助系统领域，特别涉及一种输煤监控方法及其系统。
背景技术
输煤监控系统在电厂辅助系统中具有环境最恶劣、系统最分散、控制规模相对较大等特点，使用的电缆及安装辅件量大，安装及调试量大，维护量也不少。输煤监控系统现状目前主要问题是：1、环境恶劣、温差大、灰尘多；2、被控设备多；3、范围广、距离长；4、电缆数量多等。而我们传统的输煤监控系统是采用DCS/PLC控制，也是目前的主流，其形式是：一般根据皮带的多少，设置2-5个远程站；在转运站设置控制柜，就近设备的信号接入控制柜端子，但这种柜子体积大，防护等级差，易积灰尘；远程站通过冗余的总线接入控制室主站。我们不难发现采用DCS/PLC有很多不足：由于输煤现场环境恶劣、煤粉尘多、控制柜很容易积灰，时间长了很容易引起短路的现象；现场信号电缆接入远程站距离较长，不但电缆用量很大，而且过长信号电缆很容易引起电磁干拢，影响输煤的稳定运行；系统扩展难，即使留有备用I/O点，信号电缆也要重新敷设，改造扩建过程中对原系统运行造成影响。
发明内容
基于此，针对上述采用DCS/PLC控制输煤监控系统困难的问题，本发明提出一种输煤监控方法及其系统。
本发明提出一种输煤监控方法，包括如下步骤：
每台输煤设备分别与一个现场总线分控装置连接通讯；
所有的分控装置按规则分组，每组分控装置通过现场总线与一个主控装置串接通讯；
多个主控装置之间通过现场总线串接通讯，且主控装置通过中继器与站控装置连接通讯。
本方法中，分散的众多输煤设备与具有现场总线功能的分控装置相连接通讯，且分控装置通过现场总线与主控装置相连接通讯，最后主控装置通过现场总线与站控装置相连接通讯，相互之间传递信息，从而实现利用现场总线技术控制所有输煤设备的目的。
下面对其进一步技术方案进行说明：
优选的是，每台输煤设备与已有的或新安装的具有总线模块的电控箱连接通讯。即为每台输煤设备安装具有总线模块的电控箱或者就近接入具有总线模块的电控箱。
优选的是，每组分控装置通过控制器局域网络或设备网现场总线与一个主控装置串行通讯。
优选的是，多个主控装置之间以及主控装置与站控装置之间利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯，每个主控装置与一个光纤中继器连接通讯，多个光纤中继器之间也利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯。
本发明还提出一种输煤监控系统，其技术方案如下：
一种输煤监控系统，包括多个输煤设备，分别与每个输煤设备电气连接的现场总线分控装置，与多个分控装置通过现场总线串行通讯连接的主控装置，以及与多个主控装置通过现场总线通讯连接的站控装置。
下面对其进一步技术方案进行说明：
优选的是，多个分控装置之间通过控制器局域网络或设备网现场总线与一个主控装置串行连接。
优选的是，多个主控装置之间通过冗余PROFIBUS-DP电缆串行连接。
优选的是，输煤监控系统还包括多个中继器，每个中继器通过PROFIBUS-DP协议将站控装置与多个主控装置连接。
优选的是，中继器为光纤中继器，多个光纤中继器之间采用冗余PROFIBUS-DP光纤串行连接。
优选的是，站控装置包括操作员站或工程师站，热备通讯管理机或中央处理器，以及连接操作员站或工程师站和热备通讯管理机或中央处理器的冗余工业交换机。
本发明具有如下突出的优点：
1、节省硬件数量和安装费用
现场总线系统的接线十分简单，一对双绞线或一条电缆上可接多个设备，因此电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大较少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设就地控制设备至I/O站长距离电缆，可就近连接在已有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。
2、减少设备维护开销
由于现场控制设备具有自诊断与故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便分析故障原因并快速排除，缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
3、用户具有高度的系统集成主动权
工业现场总线是一种开放式的总线系统，用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品而被“框死”了使用设备的选择范围，只要各设备采用相同的通讯协议或转化为相同的通讯协议，就能集成在系统中。系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。
4、提高了系统的准确性和可靠性
由于现场总线设备的智能化、数字化，与传统离散控制系统相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传输误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，提高了系统的工作可靠性。
5、提高了抗干扰能力
由于总线控制方式采用的是数字串行通讯方式，电缆采用的是屏蔽双绞线或特制的缆线，它的抗干扰能力比传统控制方式更强。
附图说明
图1是本发明实施例中输煤监控系统示意图。
附图标记说明：
100-站控装置，110-热备通讯管理机或中央处理器（即热备DPU或CPU），120-操作员站/工程师站，130-冗余工业交换机，140-网线，200-主控装置，201-主控装置一，202-主控装置二，203-主控装置三，204-主控装置四，220-冗余PROFIBUS-DP电缆，300-分控装置，320-控制器局域网络或设备网（即CAN或DeviceNet），400-光纤中继器，410-冗余PROFIBUS-DP光纤，500-BOP/DCS。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，本发明提出一种输煤监控系统，包括多个输煤设备，分别与每个输煤设备电气连接的现场总线分控装置300，与多个分控装置300通过现场总线串行通讯连接的主控装置200，以及与多个主控装置200通过现场总线通讯连接的站控装置100。
通过将分散的众多输煤设备与具有现场总线功能的分控装置300相连接，再将分控装置300通过现场总线与主控装置200相连接通讯，最后将主控装置200通过现场总线与站控装置100相连接通讯，从而实现利用现场总线技术控制所有输煤设备的目的。
随着计算机技术的发展和电厂控制水平的提高，现场总线技术在电厂中得到了广泛应用，其经济性、灵活性与实用性已得到了广泛认同。输煤监控系统作为火电厂中一个较大的辅助控制系统，近年来在现场总线技术方面的应用上也积累了很多成熟的经验。一种基于现场总线技术的输煤监控方法及其系统是解决目前输煤监控系统现状主要问题的途径。
输煤监控系统包括站控装置100。站控装置100包括操作员站或工程师站120，热备通讯管理机或中央处理器（即热备DPU或CPU）110，以及连接操作员站或工程师站120和热备通讯管理机或中央处理器110的冗余工业交换机130和网线140。站控装置100作为站控层，利用操作员站/工程师站120对整个输煤监控系统进行监控。利用冗余工业交换机130，操作员站/工程师站120对热备通讯管理机或中央处理器110发出控制/动作指令或者从其读取数据信息。
输煤监控系统还包括多个与站控装置100连接的中继器，每个中继器通过PROFIBUS-DP协议将站控装置100与多个主控装置200通讯连接，具体地即是将热备通讯管理机或中央处理器（即热备DPU或CPU）110与主控装置200连接在一起，而热备通讯管理机或中央处理器110能向作为主控层的主控装置200发出操作指令或从中获取信息。而且，此处的中继器为光纤中继器400，每一个光纤中继器400与一组主控装置200电连接，这里具有多组主控装置（201、202、203、204等等），则具有多个光纤中继器400，而多个光纤中继器400之间采用冗余PROFIBUS-DP光纤410串行连接。利用这种光纤通讯方式，能实现长距离的通讯控制。
与一个光纤中继器400连接的一组主控装置200包括有多个主控装置（201、202等等），这些主控装置200之间通过冗余PROFIBUS-DP电缆220串行连接。这些主控装置200就近连接在一起，接收来自站控层发出的信息和传输下层（即分控层）传递回来的信息。
而一个主控装置200又与多个分控装置300之间通过控制器局域网络或设备网（即CAN或DeviceNet）320现场总线串行连接在一起，这些分控装置300与输煤设备电气连接在一起。这些输煤设备包括皮带、三通、振动器、除铁器、滚轴筛、碎煤机、皮带秤、犁煤器、除尘器、拉绳等等设备，而相应地就有皮带分控装置、三通分控装置、振动器分控装置、除铁器分控装置、滚轴筛分控装置、碎煤机分控装置、皮带秤分控装置、犁煤器分控装置、除尘器分控装置、拉绳分控装置，以及撕裂分控装置、跑偏分控装置和打滑分控装置等等各种分控装置300。即针对每个被控对象（输煤设备）设置一台现场总线分控装置300，布置于就地电控箱旁，或者由程控系统直接提供具有现场总线功能的配电控制一体化的智能电控箱，安装在被控对象旁边。
此外，本发明还公开了一种输煤监控方法，其步骤如下：
每台输煤设备分别与一个现场总线分控装置300连接通讯；
所有的分控装置300按规则分组，每组分控装置300通过现场总线与一个主控装置200串接通讯；
多个主控装置200之间通过现场总线串接通讯，主控装置200通过中继器将与站控装置100连接通讯。
具体地步骤如下：
每台输煤设备与已有的或新安装的具有总线模块的电控箱连接通讯。即每台输煤设备安装具有总线模块的电控箱或者就近接入具有总线模块的电控箱，具有总线模块的电控箱形成现场总线分控装置300，以实现每台输煤设备分别与一个现场总线分控装置300连接通讯相互传递信息的目的；
所有的分控装置300按照一定的规则分组，每组分控装置300之间就近接入，串行相连，每组分控装置300通过控制器局域网络或设备网（即CAN或DeviceNet）320现场总线与一个主控装置200串行通讯，相互之间传递信息；
多个主控装置200之间以及主控装置200与站控装置100之间利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯，每个主控装置200与一个光纤中继器400连接通讯，多个光纤中继器400之间也利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯；站控装置100内部即热备通讯管理机或中央处理器（即热备DPU或CPU）110、操作员站/工程师站120、以及冗余工业交换机130之间通过网线140连接起来，并与BOP/DCS500连接起来以相互传递控制和监测信息。
总之，本发明采用DCS/PLC和现场总线的控制方式，构成一种基于现场总线技术的自动化控制系统。具体地，被控设备就地安装总线模块或就近接入总线模块，将整个控制系统用总线进行连接，通过现场总线与DCS/PLC进行通信。运煤程控系统设一个主站，并且此处使用的现场总线技术采用PPROFIBUS-DP协议，现场总线模块采用具有IP67防护等级的模块。
本发明改变了运煤系统在电厂辅助系统中环境恶劣、系统分散、控制规模过大，以及电缆和安装辅件量大、安装及调试量大、维护量大等缺陷。与传统离散控制方式相比较，本发明具有如下优点：节省硬件数量和安装费用,减少设备维护开销,用户具有高度的系统集成主动权,提高了系统的准确性和可靠性,提高了抗干扰能力。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种输煤监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
每台输煤设备分别与一个现场总线分控装置连接通讯；
所有的分控装置按规则分组，每组分控装置通过现场总线与一个主控装置串接通讯；
多个主控装置之间通过现场总线串接通讯，且主控装置通过中继器与站控装置连接通讯。
2.根据权利要求1所述的输煤监控方法，其特征在于，每台输煤设备与已有的或新安装的具有总线模块的电控箱连接通讯。
3.根据权利要求1所述的输煤监控方法，其特征在于，每组分控装置通过控制器局域网络或设备网现场总线与一个主控装置串行通讯。
4.根据权利要求1所述的输煤监控方法，其特征在于，多个主控装置之间以及主控装置与站控装置之间利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯，每个主控装置与一个光纤中继器连接通讯，多个光纤中继器之间也利用冗余PROFIBUS-DP协议串行通讯。
5.一种输煤监控系统，其特征在于，包括多个输煤设备，分别与每个所述输煤设备电气连接的现场总线分控装置，与多个所述分控装置通过现场总线串行通讯连接的主控装置，以及与多个主控装置通过现场总线通讯连接的站控装置。
6.根据权利要求5所述的输煤监控系统，其特征在于，多个所述分控装置之间通过控制器局域网络或设备网现场总线与一个所述主控装置串行连接。
7.根据权利要求5所述的输煤监控系统，其特征在于，多个所述主控装置之间通过冗余PROFIBUS-DP电缆串行连接。
8.根据权利要求5所述的输煤监控系统，其特征在于，所述输煤监控系统还包括多个中继器，每个所述中继器通过PROFIBUS-DP协议将所述站控装置与多个主控装置连接。
9.根据权利要求8所述的输煤监控系统，其特征在于，所述中继器为光纤中继器，多个所述光纤中继器之间采用冗余PROFIBUS-DP光纤串行连接。
10.根据权利要求5-9任意一项所述的输煤监控系统，其特征在于，所述站控装置包括操作员站或工程师站，热备通讯管理机或中央处理器，以及连接所述操作员站或工程师站和热备通讯管理机或中央处理器的冗余工业交换机。
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