煤一期堆场洒水电气改造

胡文慧

（秦皇岛港新港湾集装箱码头有限公司 河北 秦皇岛 066000）

1 工程概况

作为某港口年代久远的煤炭一期堆场， 设备和线缆严重老化，瘫痪时间长久。环境保护面临严重挑战，需要对洒水除尘系统进行改造。

项目中，采用现场总线的模式，从泵房引出MB+总线对现场各个控制箱进行控制。因现场环境复杂，总线线缆距离太长，为减少不必要的麻烦和使用的稳定性， 设计选择了六条620 米长的皮带线分为六路，三条以总线方式每传输给主CPU A，另三条传输给主CPU B，A、B两个CPU 通过交换机共同传输给上位机。 保证单条总线的距离在1000 米左右。

2 引言

煤码头一期工程是我国第一座自行设计和施工的大型现代化煤炭输出码头， 有2 万吨级、5 万吨级泊位各一个， 可靠泊6 万吨级船舶。年设计通过能力1000 万吨。煤一期工程堆场面积15.4 万m2，拥有堆场7 条。 煤一期堆场洒水除尘系统担负着堆场的洒水降尘任务，是重要的环保设施。 进行本次煤一期堆场洒水除尘系统改造项目，通过对堆场洒水除尘系统现状调查， 掌握洒水除尘系统的现状与问题，为改善堆场的洒水功能、提高洒水设备效率、节约能源、改善港区及周边环境提供技术支撑。 考虑稳定性和维护的方便性，选择双CPU 分别带动三条总线，双CPU 之间再经过以太网进行数据交换。

PLC 主站采用施耐德昆腾系列651 系列CPI, 并预留以太网模块，以方便今后采用有线以太网通讯方式相互联网通讯。 主机和存储器带有失电保护，并应留有存储器容量的20%的余量；I/O 模块留有所需I/O数量20%的余量。 现场子站箱采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模块，通过控制线、信号反馈线与相邻的两个喷枪进行信号采集，再以总线方式和前后子站通讯。 泵房PLC 主站、现场48 个控制子站箱以总线的方式将分布在6 条线上的96 颗喷枪信号联系起来。 大大减少从现场到泵房的控制电缆的数量。大大节约成本。考虑MB+总线最远距离1800 米，为保证使用的稳定性，更保证信号传输，增加一套主PLC CPU 配置， 实现一主一副两套CPU 之间通过交换机进行交换，再由主CPU 通过以太网与上位机进行通讯。

3 关键技术

两套CPU 之间的数据交换， 需要伴随着相关的从站地址排布与分配。 在分配过程中， 每套CPU 总线接口及其所附带的总线模块接口，需要设置peer cpo 总线通讯模式，现场每个STB 子站通讯模块配备32K 储存卡。

4 总体方案

4.1 线路布置

结合现场6 条620 米长的皮带线， 沿线分散的96 颗喷枪的实际情况，采用工业现场总线的方式，沿线分布小型I/O 子站，分别收集少数喷枪的信号并给予控制，实现泵房值班室内上位机监视、采集、传达相关的指令完成现场喷水除尘作用。

从洒水泵房供出三相380V 交流电源。 各现场控制箱供电电源转接均安装1 号枪执行、2 号枪执行、摆头、保温、伴热、24V 电源多个断路器。 实现各种电源全部分开。

每条皮带线设8 个控制箱，分别按照一条总线的方式并行反馈回CPU, 按照堆取线的分别， 将AD1、AD2、AD3 三条线分别传输CPU A及其所带的通讯模块。 将AQ2、AQ3、AQ4 三条线分别传输CPU B 及其所带的通讯模块。CPU A 和CPU B 通过交换机进行数据交换，再由交换机与上位机通过以太网连接。 完成现场电缆线直接连接、MB+总线、以太网几种网络的数据反馈和控制。

现场控制箱子站采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模块，每条线设8 个控制箱，每个控制箱控制2 颗喷枪，对喷枪站的控制命令有：电动阀开启、关闭、摆头、喷枪站保温指令。 反馈信号有：电动阀开限位、电动阀关限位、摆动状态、低温报警、加热运行、现场/远程等信号。 现场喷枪站控制分为自动、手动、现场控制三种方式，现场控制优先级最高。

4.2 远程自动

操作站上位机程序实现远程自动、远程手动、现场控制几种方式。远程自动为6 颗喷枪一组顺序喷洒，顺序自动切换,每次喷洒的时间可调,直至全部喷洒一遍。 设定可以从任何一组开始完成循环，洒水前具有选择预设不动作喷枪的功能，洒水过程中也可以锁掉个别喷枪不动作以应对现场维修或突发情况。

4.3 远程手动

逻辑许可的情况下，由操作员在上位机上鼠标控制。

现场控制。不考虑控制逻辑，由维修人员在用现场的按钮、开关控制，按钮、开关需接入PLC 系统。 原则上按钮、开关不允许安装在箱体面板上。 应考虑当PLC 系统故障时，在现场控制箱可以强制喷枪的动作。

4.4 IFIX 组态软件

上位机采用IFIX 组态软件,新的界面与煤一期扩容堆场的画面一致，组合成一体，主要内容有：

4.4.1 喷枪的自动组合、单点自动循环、手动及现场各种模式的切换以及手动、现场状态下的喷洒控制。

4.4.2 洒水时间的自由设定。 喷枪在上位机控制画面中，每棵喷枪有开阀状态、关阀状态、电源状态、低温报警状态、泄空状态、现场/远程选择状态和摆动状态。 状态差别用鲜明的颜色区分及报警。

4.4.3 在一个控制开放的平台编写控制程序，做到维护、修改方便，并能随时增、减控制内容。 在总线特定的合理距离范围内，采用双CPU分别负责三条MB+总线，相应减少链路在的中继器，降低信号衰减连接点。

经过实践证明，使用效果比单独CPU 长距离总线传输稳定性好，现场喷洒情况稳定。

5 项目应用、推广情况

5.1 对于距离长，设备分散的类似项目，采用总线的方式可以大大节省电线电缆的数量，节约成本。

5.2 对于距离在相关总线的规定距离之外或者临界状态时， 采用双CPU 独立成总线链路， 再通过以太网或者光纤的方式进行数据交换，使用得当时，会让设备运行更加稳定。

5.3 对于程序的配置和编写， 周密、 谨慎的考虑到各个环节的细节点，有利于加大设备的使用寿命、稳定性，方便维护的方便快捷性。

6 效益分析

6.1 该项目中相对于十万多米的控制电缆，采用总线的方式，节省成本不低于20 万元。

6.2 项目中所使用的双CPU 以太网交换的方式，对于设备的稳定性，减少日后因设备不稳定引起的维修次数大大减少，除尘效果中断时间短。 快捷方便性的效益难以计量。

［1］方辉钦.现代水电厂计算机监控技术与实验[M].北京:中国电力出版社,2004.