CN201191378Y - 电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，包括给煤机本体动力供电系统，主PLC控制系统和给煤机本体控制系统及二者间的远方控制信号传输系统，其信号传输系统包括主控装置、分控装置及控制安全滑触线。主PLC控制系统与主控装置间以通讯或硬接线方式连接，主控装置通过安全滑触线将控制信号传递给分控装置，分控装置同时向主PLC控制系统上传其状态信息；分控装置通过I/O接口电路与给煤机本体的控制回路相接。本实用新型将电力线载波与现场总线技术相结合，并将安全滑触线作为控制信号的传输总线，设备投资、运行成本低，安装维护简便，信号传输性能稳定，能有效解决远程大型移动设备控制系统中存在的相应问题。

Description

电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子自动化控制技术领域，尤其是涉及一种适用于矿山、冶金等机电设备的远程自动控制领域的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统。

背景技术

每个火力发电厂辅助厂房系统，几乎都存在多台在长达一二百米的固定轨道上往复移动的大型移动机械，如移动叶轮给煤机，如何解决控制信号的远方传输，是火力发电厂辅助设备控制系统的一个难题。目前我国火力发电厂大量采用的拖缆方式解决方案，存在控制电缆用量极其巨大，管理费用极高，工程一次性投资费用很大，生产运行成本极高的问题。

目前在国内外火力发电厂中，对控制信号进行远方传输的解决方式主要包括以下几种：一、有线电缆连接方式，针对移动叶轮给煤机则为拖缆控制方式，即采用滑动小车将多芯特种进口软控制电缆悬挂于工字钢轨道的方式。其存在电缆敷设难度大，移动电缆成本高且电缆经常被拉断等缺陷，设计院设计及设备厂制造工作难度大，其与输煤程控接口方式单一，只可为硬接线方式，现场运行维护工作量大，维护工作难度高且费用极大，运行效果很差，几乎每年需要更换一次电缆。二、无线电通道连接方式，针对移动叶轮给煤机即采用无线电数传电台进行无线连接控制。我国90年代后期第二代控制即采用此种方式，设备厂工作难度大，其与输煤程控接口方式单一，只可为通讯口方式，需电台数量很大，调试及维护工作难度大且费用高，存在对外界系统干扰大、无线电信号屏蔽严重、信号传输延迟时间长、信号不稳定等一系列缺点，系统反应速度很慢，目前使用效果很不理想。三、低压电力线载波技术和现场总线技术，前者是指将通讯数据经过高频调制，耦合到电力传输线的一端，利用电力传输线进行传输，在另一端再解耦解调出原始数据的传输方式。近几年，低压电力线载波技术迅速发展，其已在民用场合如城市小区集中抄表、城市路灯集中控制等领域得到逐步广泛的应用；利用低压电力线进行网络通讯的研究也已进行。现场总线技术在国内国际的应用与发展也十分迅猛，不足的是，现场总线传输协议绝大部分只支持计算机通讯电缆的连接方式，仍无法摆脱专用有线电缆连接的局限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其设备投资及运行成本低，安装维护简便，控制信号传输性能稳定，能有效解决远程大型移动设备控制系统的可靠性、时效性问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，包括移动叶轮给煤机本体的动力供电系统，主PLC控制系统和叶轮给煤机本体控制系统以及二者之间的远方控制信号传输系统，其特征在于：所述远方控制信号传输系统包括主控装置、分控装置以及控制安全滑触线，其中主PLC控制系统与叶轮给煤机本体控制系统之间为双向通信，主PLC控制系统与主控装置间以通讯方式或硬接线方式进行连接，主控装置通过单独设置的控制安全滑触线及电缆与一个或多个相互独立的分控装置相连，各个分控装置分别安装于独立的移动叶轮给煤机本体的就地电控柜内；所述主控装置与分控装置均由系统工作电路及其电源与阻波电路组成，主控装置系统工作电路由低压电力线载波模块一与通讯协议功能转换模块一组成，分控装置系统工作电路由低压电力线载波模块二、通讯协议功能转换模块二以及I/O接口电路组成；分控装置通过所述I/O接口电路与叶轮给煤机本体控制系统的控制回路相接。

所述主PLC控制系统与主控装置间以通讯方式进行连接，且二者间通过第三方设备接口模块进行连接。

所述主控装置与第三方设备接口模块均设置在远程站内。

所述分控装置与叶轮给煤机本体控制系统之间以通讯方式或硬接线方式进行连接。

所述主控装置与电缆、分控装置与电缆间均通过端子排进行连接。

所述I/O接口电路为可编程控制器。

所述主控装置为一个或多个。

综上，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：1、将电力线载波技术与现场总线技术相结合，实现火力发电厂移动设备、分散设施的自动化控制，解决了我国火力发电厂控制电缆的布线投资瓶颈问题；2、其电力线式现场总线采用主、分控制装置并通过增设的与动力滑线并行的安全滑触线作为控制信号的传输总线与上位机程控室主CPU、远程通讯模块(或交换机)及下位被控制的移动叶轮给煤机就地电控柜中的PLC、电气部件用VV或KVV普通电力线依次连接，在远方实施移动叶轮给煤机的所有功能动作；3、响应速度快，单台移动移动叶轮给煤机的响应速度在2S以下；4、通讯距离远，理论距离可达到30km，在工程使用中不受工厂实际距离的限制；5、装置动作的可靠性高，可达99.99％；系统连续无故障运行时间可达8600小时/年；6、适用面广，不仅可适用于电力、电子行业自动化控制领域，可拓广运用到制造业、冶金、石化、物流等多种行业设备的自动化控制系统中；7、工作性能更可靠，程控室内采用上位机与可编程控制器共同控制，在上位机无法正常运行的情况下，可编程控制器的主CPU可以独立控制整个控制系统正常运行，同时实现了主控装置与可编程控制器之间的无缝连接；8、使用控制安全滑触线进行控制信号的传输，其传输性能稳定，比将控制信号直接加载在动力回路上的系统可靠性大幅提高，不会出现信号的断续、传输迟延等不利情形；9、主控装置与分控装置间总线的布设结构为自由拓扑结构，根据现场布线方便，可以相应采用树型、星型或环型等结构。总之，本控制系统可靠性、时效性、先进性满足电厂整体运行的需求，为电厂大大节省了投资、人力，改善了卸煤沟(或输煤仓筒)的人力生产强度及粉尘、湿漏、阴暗的生产环境，设计院设计及设备厂制造工作难度低且控制系统安装调试、维护省时省力、简单易行，系统反应速度快且与输煤程控接口方式灵活，总之，获得了好的经济效益及社会效益。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型一种电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统的结构框图。

附图标记说明：

1-动力配电设备； 2-主PLC控制系统；     6-控制安全滑触线；

7-远程站；       8-主控装置；          9-第三方设备接口模

                                       块；

10-电缆；        11-主控装置系统工作   12-电源与阻波回路一；

                 电路；

13-低压电力线载  14-通讯协议功能转换   15-分控装置；

波模块一；       模块一；

16-地面轨道；    17-分控装置系统工作   18-低压电力线载波模

                 电路；                块二；

19-通讯协议功能  20-可编程控制器；     21-电源与阻波电路二；

转换模块二；

22-就地电控柜；  23-移动叶轮给煤机本   24-控制回路；

                 体；

25-端子排；      27-动力安全滑触线；   28-电源部分。

具体实施方式

如图1所示，所述电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统包括移动叶轮给煤机本体23的动力供电系统，主PLC控制系统2和叶轮给煤机本体控制系统以及二者之间的控制信号传输系统。其中动力供电系统包括地面固定安装的动力配电设备1以及对移动叶轮给煤机本体23进行供电的动力安全滑触线27，动力配电设备1与动力安全滑触线27间通过电缆10进行连接。所述远方控制信号传输系统包括主控装置8、分控装置15以及控制安全滑触线6。其中主PLC控制系统2与主控装置8间以通讯方式或硬接线方式进行连接，在本具体实施方式中，二者之间通过第三方设备接口模块9进行连接，即采用通讯方式进行连接。并且，主控装置8与第三方设备接口模块9均设置在远程站7内，即主PLC控制系统2与主控装置8之间的硬件接线点分布在远程站7内。而主控装置8通过单独设置的控制安全滑触线6及电缆10与一个或多个相互独立的分控装置15相连，各个分控装置15分别安装于独立的移动叶轮给煤机本体23的就地电控柜22内。也就是说，主控装置8和分控装置15之间采用低压电力线载波技术和现场总线技术进行通讯，二者间以无特殊技术指标要求的电源电缆10、控制安全滑触线6以及电源回路端子排25作为通讯通道。

综上，主PLC控制系统2与叶轮给煤机本体控制系统之间为双向通信，主PLC控制系统2通过第三方设备接口模块9对控制信号传输系统中的一个或多个相互独立的主控装置8进行控制；各个主控装置8通过与卸煤沟平行设置的两极控制安全滑触线6将主PLC控制系统2的控制信号传递给与其相连的一个或多个相互独立的分控装置15，同时分控装置15又反向向主PLC控制系统2上传其相应状态信息。

所述各个分控装置15分别安装于就地电控柜22内，而主控装置8与分控装置15之间通过端子排25、电缆10与控制安全滑触线6进行连接，其电缆10为KVV或VV型电缆，即主控装置8与电缆10、分控装置15与电缆10间均通过端子排25进行连接，控制安全滑触线6的两端分别接电缆10。

主控装置8与分控装置15均由系统工作电路及其电源与阻波回路组成。其中主控装置系统工作电路11由低压电力线载波模块一13与通讯协议功能转换模块一14组成，而电源与阻波回路一12对主控装置系统工作电路11进行供电并对主控装置系统工作电路11可能存在的各种噪声、干扰波等具有阻碍与隔离作用。所述分控装置系统工作电路17由低压电力线载波模块二18、通讯协议功能转换模块二19以及I/O接口电路组成，电源与阻波电路二21同样对分控装置系统工作电路17进行供电并对分控装置系统工作电路17可能存在的各种噪声、干扰波等具有阻碍与隔离作用；所述I/O接口电路与移动叶轮给煤机本体23的控制回路24相接。在本具体实施方式中，I/O接口电路为可编程控制器20，可编程控制器20通过其控制接口电路与叶轮给煤机本体控制系统中的控制回路24相接，由控制回路24直接对移动叶轮给煤机本体23进行相应控制。

实践中，主控装置8与主PLC控制系统2间，可以通过第三方设备接口模块9以串口通讯方式、或通过I/O模块以硬接线方式进行连接。而分控装置15与叶轮给煤机本体控制系统之间以通讯方式或硬接线方式进行连接。本具体实施方式中，分控装置15中的通讯协议功能转换模块二19与可编程控制器20之间通过RS232或RS485串口通讯方式进行连接，即分控装置15与叶轮给煤机本体控制系统之间以通讯方式进行连接。

本具体实施例中，动力配电设备1通过与卸煤沟并行的动力安全滑触线27分别向各个分控装置15供电。其中，程控室内设置的主PLC控制系统2通过第三方设备接口模块9对两个相互独立的主控装置8进行相应控制，第三方设备接口模块9由与其相接的电源部分28进行供电。每个主控装置8通过与卸煤沟平行设置的两组两极控制安全滑触线6控制两个相互独立的分控装置15，而再由分控装置15直接控制移动叶轮给煤机本体23在地面轨道16上作往复直线运动。

实践中根据所建火力发电厂的具体项目PLC设置选型不同，可相应选择不同的配置方案，相应配置不同数量的主控装置8与分控装置15。在本具体实施方式中，如图1所示，采用一个卸煤沟内有四台叶轮给煤机的配置方案，配置两台主控装置8、四台分控装置15与六套阻波装置，每台主控装置8与两台分控装置15相连。在具体运行过程中，主控装置8主要完成与主PLC控制系统2之间的接口通讯、与现场总线分控装置15之间的通讯、对位于同一轨道上两台移动叶轮给煤机本体23进行控制协调等功能。主控装置8与程控室内主PLC控制系统2的主CPU之间的接口包括接收输煤程控系统发来的控制指令，同时又将移动叶轮给煤机本体23的动作状态信息的数据打包并同步上传、反馈于程控室内主PLC控制系统2的主CPU。而分控装置15主要完成移动叶轮给煤机本体23本体就地的各种控制逻辑、接收现场总线主控装置8发出的远方控制指令并执行、准备输煤程控系统所需的各种数据等。阻波装置的作用在于将本控制系统中的高频信号与外界系统相隔离，以免对外界系统造成影响和干扰。

具体工作过程是：程控室内主PLC控制系统2的主CPU通过远程通讯模块向主控装置8传送控制指令，该数字控制信号经通讯协议功能转换模块一14、低压电力线载波模块一13中的调制电路后变换为高频信号，再经过电缆10、控制安全滑触线6将变换后的高频信号传送至分控装置15；分控装置15同样依次经低压电力线载波模块二18中的解调电路、通讯协议功能转换模块19将高频信号变换为数字控制指令传送至可编程控制器20，可编程控制器20相应对移动叶轮给煤机本体23的运动状态进行控制。同时，可编程控制器20将收集到的移动叶轮给煤机本体23的运动状态信息数据打包并上传，通过通讯协议功能转换模块二19、低压电力线载波模块二18中的调制电路将信号变换为高频信号后上传至主控装置8，同样依次经低压电力线载波模块一13中的解调电路、通讯协议功能转换模块一14将运动状态信号反馈给程控室内主PLC控制系统2的主CPU。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，包括移动叶轮给煤机本体(23)的动力供电系统，主PLC控制系统(2)和叶轮给煤机本体控制系统以及二者之间的远方控制信号传输系统，其特征在于：所述远方控制信号传输系统包括主控装置(8)、分控装置(15)以及控制安全滑触线(6)，其中主PLC控制系统(2)与叶轮给煤机本体控制系统之间为双向通信，主PLC控制系统(2)与主控装置(8)间以通讯方式或硬接线方式进行连接，主控装置(8)通过单独设置的控制安全滑触线(6)及电缆(10)与一个或多个相互独立的分控装置(15)相连，各个分控装置(15)分别安装于独立的移动叶轮给煤机本体(23)的就地电控柜(22)内；所述主控装置(8)与分控装置(15)均由系统工作电路及其电源与阻波电路组成，主控装置系统工作电路(11)由低压电力线载波模块一(13)与通讯协议功能转换模块一(14)组成，分控装置系统工作电路(17)由低压电力线载波模块二(18)、通讯协议功能转换模块二(19)以及I/O接口电路组成；分控装置(15)通过所述I/O接口电路与叶轮给煤机本体控制系统的控制回路(24)相接。

2.按照权利要求1所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述主PLC控制系统(2)与主控装置(8)间以通讯方式进行连接，且二者间通过第三方设备接口模块(9)进行连接。

3.按照权利要求2所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述主控装置(8)与第三方设备接口模块(9)均设置在远程站(7)内。

4.按照权利要求1、2或3所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述分控装置(15)与叶轮给煤机本体控制系统之间以通讯方式或硬接线方式进行连接。

5.按照权利要求1、2或3所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述主控装置(8)与电缆(10)、分控装置(15)与电缆(10)间均通过端子排(25)进行连接。

6.按照权利要求1、2或3所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述I/O接口电路为可编程控制器(20)。

7.按照权利要求1、2或3所述的电力线式现场总线移动叶轮给煤机控制系统，其特征在于：所述主控装置(8)为一个或多个。

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