CN108107854B - 一种基于dcs的电厂燃料智能化管控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法，所述燃料智能化管控系统包括设备运行控制单元、设备运行数据存储单元、业务逻辑控制单元、业务数据存储单元、业务执行单元和监视广播单元；通过设备运行控制单元和业务逻辑控制单元的配合控制业务执行单元执行自动识别、过磅、采样、制样、存取样。实现燃料入厂燃料业务各环节的设备集中监控与控制，将火力发电企业经营、生产、燃料联动集中管理，提升了企业的自动化水平；改善了现场工作条件，提高了工作效率，避免了企业管理风险发生，降低企业管理成本；将传统分散的燃料管理业务系统和设备控制系统集成到统一平台，提高了系统本身的安全等级。

Description

一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其是一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法。
背景技术
燃料占整个火力发电成本的70％左右，火力发电企业要想降低企业生产和经营运行成本，需要在燃料管理体制上进行改革和创新，在燃料管理模式上进行突破和创新。
国内燃料智能化建设中自动识别系统、采样系统、联合制样系统、气动传输系统、存查样系统等，每个系统单独存在，控制方式是PLC+上位机组态的模式，其主要存在以下缺点及弊端：
1)部分控制设备反馈信号缺失，无法确定就地设备运行状态；
2)不同系统采用不同的PLC品牌控制，存在控制孤岛；
3)故障发生时，缺少有效的故障诊断及追踪手段；
4)燃料智能化系统各环节的设备由不同编程语言的PLC控制，需要精通多种编程语言的PLC工程师来维护系统，才能保证系统的正常运行；
5)安全性差，人员操作无法追踪管理；
6)燃料系统未实现与生产系统和经营管理系统融合统一；
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法，提升燃料设备管控级别，实现与电厂主控、辅控融合，统一管控。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统，包括设备运行控制单元、设备运行数据存储单元、业务逻辑控制单元、业务数据存储单元和业务执行单元；
所述业务执行单元根据具体的控制指令，执行相应的燃料业务，产生状态数据和燃料业务数据；
所述设备运行控制单元根据所述状态数据和燃料业务数据，判断所述业务执行单元的工作状态；并将所述燃料业务数据传输到所述业务逻辑控制单元进行处理，针对不同的燃料业务数据产生相应的反馈指令到所述设备运行控制单元控制所述业务执行单元执行相应的燃料业务；
所述设备运行数据存储单元存储所述设备运行控制单元发送的控制指令、业务执行单元运行状态数据；
所述业务数据存储单元存储所述业务执行单元在执行具体业务时产生燃料业务数据。
进一步地，所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元均采用DCS网络结构。
进一步地，所述业务执行单元根据所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的指令，执行包括识别、过磅、采样制样和输样存样在内的具体燃料业务，产生状态数据和燃料业务数据；
具体包括自动识别模块、自动过磅模块、自动采样制样模块和自动输样存样模块；
所述自动识别模块，安装在煤场入口处，对要进入煤场的运煤卡车进行进入身份验证，并将识别信息传输到所述设备运行控制单元；接收所述设备运行控制单元发送的控制指令，对合法的运煤卡车放行，对非法的运煤卡车禁止入内；
所述自动过磅模块，安装在地磅处，在所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行过磅身份验证、自动过磅卡车的重量；
所述自动采样制样模块，安装在采样机处，在设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行采样身份验证，启动采样机驱动大小行车，到达指定位置，启动钻头钻取煤样；钻取煤样后，采样机启动破碎机，将钻取煤样破碎成13毫米，根据采样要求将破碎后的煤样进行缩分，将缩分的煤样放到煤样收集器中；待采样到达10辆车后，开始制样，根据煤样制备国标将制成的煤样分装在不同的样瓶中；
所述自动输样存样模块，与自动采样制样模块相连接，将装有煤样的样瓶自动传输到存样柜，通过安装在气动传输与存样柜连接处的接近开关，设备运行控制单元检测到样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，驱动存样柜手抓抓取样瓶到制定仓位。
进一步地，智能化管控系统还包括监视广播单元，所述监视广播单元通过LED屏和语音系统对燃料业务的执行进行全流程监视和广播。
一种使用基于DCS的电厂燃料智能化管控系统的管控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、对达煤场入口的运煤卡车进行自动识别，判断是否可以放行；放行，进入步骤S2；否则结束；
步骤S2、通过自动过磅模块识别到达地磅的运煤卡车，并进行自动过磅；
步骤S3、通过自动采样制样模块识别到达采样机的运煤卡车，进行煤样的自动收集；
步骤S4、对采集煤样进行自动制样，并对制样后的煤样进行自动存储。
进一步地，步骤S1包括以下子步骤：
步骤S101、设备运行控制单元对运煤卡车的车牌号信息进行自动采集；
步骤S102、业务处理单元根据从业务数据存储单元检索到的信息对所述运煤卡车进行进入身份验证，判断是否可以放行；是，则运行处理单元控制自动识别模块放行运煤卡车，在监视单元的LED显示器上显示放行运煤卡车的信息，并通过语音系统播放放行信息；否，则运行处理单元控制自动识别模块禁止运煤卡车进入，在监视单元的LED显示器上显示禁止入内运煤卡车的信息，并通过语音系统播放禁止入内信息。
进一步地，步骤S2包括以下子步骤：
步骤S201、设备运行控制单元对到达地磅的运煤卡车进行过磅身份验证；
步骤S202、对验证合法的运煤卡车进行自动过磅，将重量信息传给业务逻辑控制单元并保存到业务数据存储单元；
步骤S203、对自动过磅后的运煤卡车放行，通知自动采样制样模块准备采集煤样；所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出，以及当前卡车重量。
进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301、设备运行控制单元对到达自动采样制样模块的运煤卡车进行采样身份验证；
步骤S302、设备运行控制单元控制采样机启动钻头、破碎机、缩分器，进行煤样的自动采集；
步骤S303、采样机完成采样后，对运煤卡车进行放行，并通知准备制样。
进一步地，步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401、所述自动采样制样模块对多车采集的煤样进行制样；所述制样过程包括对多车采集的煤样再次破碎、缩分，按照不同的煤样尺寸标准分装到不同的样瓶中并称重，将样瓶的重量信息传给业务逻辑控制单元并保存到业务数据存储单元；
步骤S402、所述自动输样存样模块将装有煤样的样瓶自动传输到存样柜，设备运行控制单元检测到样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，驱动存样柜手抓抓取样瓶到制定仓位，并将完成信号反馈给业务逻辑控制单元，将数据保存到业务逻辑数据存储单元，整个业务逻辑结束。
进一步地，一次制样所用煤样为连续采样10车的运煤卡车的煤样；通过破碎缩分后分选大小为6毫米、3毫米、0.2毫米的煤样，并分装到不同的样瓶中。
本发明有益效果如下：
1)实现燃料入厂自动识别、采样、制样、存取样过程中等环节的设备集中监控与控制，将火力发电企业经营、生产、燃料联动集中管理，提升了企业的自动化水平；
2)改善了现场工作条件，提高了工作效率，避免了企业管理风险发生，降低企业管理成本；
3)将传统分散的燃料管理业务系统和设备控制系统集成到统一平台，提高了系统本身的安全等级。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为基于DCS的电厂燃料智能化管控系统组成框图；
图2为基于DCS的电厂燃料智能化管控方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明的一个具体实施例，公开了一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统；
如图1所示，所述燃料智能化管控系统包括：
设备运行控制单元、设备运行数据存储单元、业务逻辑控制单元、业务数据存储单元、业务执行单元和监视广播单元；
所述设备运行控制单元采用DCS网络结构，根据所述业务执行单元在执行具体业务时产生的状态数据和燃料业务数据，判断所述业务执行单元的工作状态，并将所述燃料业务数据传输到业务逻辑控制单元；根据所述业务逻辑控制单元的反馈指令，产生驱动指令，驱动所述业务执行单元执行相应的业务工作；
所述业务逻辑控制单元采用DCS网络结构，对设备运行控制单元发送的燃料业务数据进行处理，并针对不同的业务数据产生相应的反馈指令到设备运行控制单元控制相应的单元执行相应的业务工作；
所述设备运行数据存储单元存储所述管控系统运行过程中控制单元发送各种指令、业务执行单元运行反馈信号和运行故障信号；
所述业务数据存储单元存储所述业务执行单元在执行具体业务时产生燃料业务数据；
所述业务执行单元根据所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的指令，执行包括识别、过磅、采样制样和输样存样在内的具体燃料业务，产生状态数据和燃料业务数据；具体包括自动识别模块、自动过磅模块、自动采样制样模块和自动输样存样模块；
所述自动识别模块，安装在煤场入口处，对要进入煤场的运煤卡车进行进入身份验证，并将识别信息传输到所述设备运行控制单元；接收所述设备运行控制单元发送的控制指令，对合法的运煤卡车放行，对非法的运煤卡车禁止入内；
所述自动过磅模块，安装在地磅处，在所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行过磅身份验证、自动过磅得到卡车的重量；
所述自动采样制样模块，安装在采样机处，在设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行采样身份验证，启动采样机驱动大小行车，到达指定位置，启动钻头钻取煤样；钻取煤样后，采样机启动破碎机，将钻取煤样破碎成13毫米，根据采样要求将破碎后的煤样进行缩分，将缩分的煤样放到煤样收集器中，待采样到达10辆车后，开始制样，根据煤样制备国标将制成的煤样分装在不同的样瓶中；所述煤样大小分别为6毫米、3毫米、0.2毫米；
所述自动输样存样模块，与自动采样制样模块相连接，将装有煤样的样瓶自动传输到存样柜，通过安装在气动传输与存样柜连接处的接近开关，设备运行控制单元检测到样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，设备运行处理单元驱动存样柜手抓抓取样瓶到制定仓位。
所述监视广播单元通过LED屏和语音系统将对运煤卡车的识别、过磅、煤炭采样全流程进行监视和广播。
识别时，对验证合法的运煤卡车，在监视单元的LED显示器上显示放行运煤卡车的信息，并通过语音系统播放放行信息；对验证非法的运煤卡车，在监视单元的LED显示器上显示禁止入内运煤卡车的信息，并通过语音系统播放禁止入内信息；
过磅后，所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出，以及当前卡车重量；
采样后，所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出采样环节。
一种基于DCS的电厂燃料智能化管控方法，包括以下步骤：
步骤S1、对达煤场入口的运煤卡车进行自动识别，判断是否可以放行；放行，进入步骤S2；否则结束；
具体包括：
步骤S101、设备运行控制单元对运煤卡车的车牌号信息进行自动采集
火电厂来煤卡车到达煤场入口，安装在煤场入口的RFID读卡器扫描贴在卡车玻璃上的包含有卡车信息的RFID标签，
RFID读卡器将读取的到信号传给设备运行控制单元，设备运行单元控制红绿灯变为红灯，档杆落下，同时将信号传给业务处理单元；
步骤S102、业务处理单元根据从业务数据存储单元检索到的信息对所述运煤卡车进行进入身份验证，判断是否可以放行；
业务处理单元根据信号从业务数据存储单元检索出对应的车牌号等信息，将结果发送给设备运行处理单元，进行运煤卡车合法性验证，如果验证合法，运行处理单元控制档杆抬起、红绿灯变为绿灯，LED屏文字显示车辆合法，可以入厂，同时语音系统播放以上内容，通知自动过磅系统准备对运煤卡车进行自动过磅；如果验证失败，运行处理单元向红绿灯输出红灯控制信号，挡车杆落杆，并在所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示车辆违法，不准入内。
步骤S2、通过自动过磅模块识别到达地磅的运煤卡车，并进行自动过磅；
具体包括：
步骤S201、设备运行控制单元对到达地磅的运煤卡车进行过磅身份验证
运煤卡车到达地磅上，同样RFID读卡器扫码RFID标签，RFID读卡器将识别的信号传递给设备运行单元，控制红绿灯为红灯，档杆落下，同时将识别信号传给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元根据识别信号在业务数据存储单元检索出车号等信息对运煤卡车进行身份识别验证；
步骤S202、对验证合法的运煤卡车进行自动过磅，保存重量信息
对验证合法的运煤卡车，所述设备运行控制单元读取地磅测量的重量信息并传给业务逻辑控制单元，保存重量信息到业务数据存储单元；
步骤S203、对自动过磅后的运煤卡车放行，通知采样机准备采集煤样
数据保存完成后，信号传给设备运行控制单元，运行单元控制红绿灯为绿灯，挡车杆抬杆，所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出，以及当前卡车重量。
步骤S3、通过自动采样制样模块识别到达采样机的运煤卡车，进行煤样的自动收集；
具体包括：
步骤S301、设备运行控制单元对到达采样机的运煤卡车进行采样身份验证
来煤卡车到达采样机前，RFID读卡器扫码RFID标签，RFID读卡器将识别的信号传递给设备运行控制单元，控制红绿灯为红灯，档杆落下，同时将信号传给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元根据信号在业务数据存储单元检索出车号等信息，将结果传送给设备运行控制单元，设备运行控制单元根据处理结果对运煤卡车进行身份识别验证；
步骤S302、设备运行控制单元控制采样机进行煤样的自动采集
如果验证合法，设备运行控制单元驱动采样机启动钻头、破碎机、缩分器，进行煤样收；
1)运行单元驱动采样机启动大小行车行走到制定位置，驱动螺旋钻头对运煤卡车的煤炭进行转去煤样；
2)破碎机对钻取的煤炭进行破碎；
3)缩分器对破碎后的煤炭进行缩分，根据需求可以将破碎的煤炭缩分为10kg、5kg等不同的重量。
步骤S303、采样机完成采样后，对运煤卡车进行放行，并通知制样机准备制样
采样完成后，设备运行控制单元将完成信号传给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元根据完成信号，将数据保存到业务数据存储单元，并发送信号给设备运行控制单元，红绿灯为绿灯，抬杆，所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出采样环节。
步骤S4、对采集煤样进行自动制样，并对制样后的煤样进行自动存储；
步骤S401、通过所述自动采样制样模块对多车采集的煤样进行制样
所述制样过程包括对多车采集的煤样再次破碎、缩分，按照不同的煤样尺寸标准分装到不同的样瓶中并称重，一次制样所用煤样为连续采样10车的煤样；
所述业务逻辑控制单元发送启动制样信号到设备运行控制单元，设备运行控制单元启动破碎机将收集的10车的煤样破碎，启动缩分器对破碎后的煤样进行缩分破碎后，分选大小为6毫米、3毫米、0.2毫米的煤样，并分装到不同的样瓶中，煤样装样完成后，设备运行控制单元将完成信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元将煤样重量，编码保存到业务逻辑数据存储单元；
步骤S402、通过自动输样存样模块将制样后的煤样传输到存样柜，自动查找空的存样柜仓位，抓取样瓶到指定仓位；
所述业务逻辑控制单元发送启动煤样传输信号，发给设备运行控制单元驱动输样模块开始运行，气动传输与存样柜连接处设有接近开关，设备运行控制单元检测到煤样样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，驱动存样柜手抓抓取样瓶到制定仓位，并将完成信号反馈给业务逻辑控制单元，并将数据保存到业务逻辑数据存储单元，整个业务逻辑结束。
综上所述，本实施例公开的基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法实现了燃料入厂自动识别、采样、制样、存取样过程中等环节的设备集中监控与控制，将火力发电企业经营、生产、燃料联动集中管理，提升了企业的自动化水平；改善了现场工作条件，提高了工作效率，避免了企业管理风险发生，降低企业管理成本；将传统分散的燃料管理业务系统和设备控制系统集成到统一平台，提高了系统本身的安全等级。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统，其特征在于，包括设备运行控制单元、设备运行数据存储单元、业务逻辑控制单元、业务数据存储单元和业务执行单元；
所述设备运行控制单元采用DCS网络结构，根据所述业务执行单元在执行具体业务时产生的状态数据和燃料业务数据，判断所述业务执行单元的工作状态，并将所述燃料业务数据传输到业务逻辑控制单元；根据所述业务逻辑控制单元的反馈指令，产生驱动指令，驱动所述业务执行单元执行相应的业务工作；
所述业务逻辑控制单元采用DCS网络结构，对设备运行控制单元发送的燃料业务数据进行处理，并针对不同的业务数据产生相应的反馈指令到设备运行控制单元控制相应的单元执行相应的业务工作；
所述设备运行数据存储单元存储所述管控系统运行过程中控制单元发送各种指令、业务执行单元运行反馈信号和运行故障信号；
所述业务数据存储单元存储所述业务执行单元在执行具体业务时产生燃料业务数据；
所述业务执行单元根据所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的指令，执行包括识别、过磅、采样制样和输样存样在内的具体燃料业务，产生状态数据和燃料业务数据；具体包括自动识别模块、自动过磅模块、自动采样制样模块和自动输样存样模块；
所述自动识别模块，安装在煤场入口处，对要进入煤场的运煤卡车进行进入身份验证，并将识别信息传输到所述设备运行控制单元；接收所述设备运行控制单元发送的控制指令，对合法的运煤卡车放行，对非法的运煤卡车禁止入内；
所述自动过磅模块，安装在地磅处，在所述设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行过磅身份验证、自动过磅得到卡车的重量；
所述自动采样制样模块，安装在采样机处，在设备运行控制单元和所述业务逻辑控制单元的控制下，对运煤卡车进行采样身份验证，启动采样机驱动大小行车，到达指定位置，启动钻头钻取煤样；钻取煤样后，采样机启动破碎机，将钻取煤样破碎成13毫米，根据采样要求将破碎后的煤样进行缩分，将缩分的煤样放到煤样收集器中，待采样到达10辆车后，开始制样，根据煤样制备国标将制成的煤样分装在不同的样瓶中；所述煤样大小分别为6毫米、3毫米、0.2毫米；
所述自动输样存样模块，与自动采样制样模块相连接，将装有煤样的样瓶自动传输到存样柜，通过安装在气动传输与存样柜连接处的接近开关，设备运行控制单元检测到样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，设备运行处理单元驱动存样柜手抓抓取样瓶到指定仓位。
2.根据权利要求1所述的电厂燃料智能化管控系统，其特征在于，
智能化管控系统还包括监视广播单元，所述监视广播单元通过LED屏和语音系统对燃料业务的执行进行全流程监视和广播。
3.一种使用权利要求1-2的电厂燃料智能化管控系统的管控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、对到达煤场入口的运煤卡车进行自动识别，判断是否可以放行；放行，进入步骤S2；否则结束；
步骤S1包括以下子步骤：
步骤S101、设备运行控制单元对运煤卡车包括车牌号在内的信息进行自动采集；
步骤S102、业务处理单元根据从业务数据存储单元检索到的信息对所述运煤卡车进行进入身份验证，判断是否可以放行；是，则运行处理单元控制自动识别模块放行运煤卡车，在监视单元的LED显示器上显示放行运煤卡车的信息，并通过语音系统播放放行信息；否，则运行处理单元控制自动识别模块禁止运煤卡车进入，在监视单元的LED显示器上显示禁止入内运煤卡车的信息，并通过语音系统播放禁止入内信息；
步骤S2、通过自动过磅模块识别到达地磅的运煤卡车，并进行自动过磅；
步骤S2包括以下子步骤：
步骤S201、设备运行控制单元对到达地磅的运煤卡车进行过磅身份验证；
步骤S202、对验证合法的运煤卡车进行自动过磅，将重量信息传给业务逻辑控制单元并保存到业务数据存储单元；
步骤S203、对自动过磅后的运煤卡车放行，通知自动采样制样模块准备采集煤样；所述监视广播单元的LED屏和语音系统提示司机可以驶出，以及当前卡车重量；
步骤S3、通过自动采样制样模块识别到达采样机的运煤卡车，进行煤样的自动收集；
步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301、设备运行控制单元对到达自动采样制样模块的运煤卡车进行采样身份验证；
步骤S302、对验证合法的运煤卡车，设备运行控制单元控制采样机启动钻头、破碎机、缩分器，进行煤样的自动采集；
步骤S303、采样机完成采样后，对运煤卡车进行放行，并通知准备制样；
步骤S4、对采集煤样进行自动制样，并对制样后的煤样进行自动存储；
步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401、所述自动采样制样模块对多车采集的煤样进行制样；所述制样过程包括对多车采集的煤样再次破碎、缩分，按照不同的煤样尺寸标准分装到不同的样瓶中并称重，将样瓶的重量信息传给业务逻辑控制单元并保存到业务数据存储单元；
步骤S402、所述自动输样存样模块将装有煤样的样瓶自动传输到存样柜，设备运行控制单元检测到样瓶到位信号，并将信号发给业务逻辑控制单元，业务逻辑控制单元从业务逻辑数据存储单元检索出可用存样柜仓位，并将信息发给设备运行处理单元，驱动存样柜手抓抓取样瓶到制定仓位，并将完成信号反馈给业务逻辑控制单元，将数据保存到业务逻辑数据存储单元，整个业务逻辑结束。
4.根据权利要求3所述的管控方法，其特征在于，一次制样所用煤样为连续采样10车的运煤卡车的煤样；通过破碎缩分后分选大小为6毫米、3毫米、0.2毫米的煤样，并分装到不同的样瓶中。
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