1、某大型原料輸送工程的電氣自動化系統設計    摘要：本文從大型原料輸送工程特點出發，介紹了自動化系統設計對供配電及MCC系統設計的基本要求、現場總線技術新設備的應用、基于TCPIP協議的網絡技術和基于WWW協議的Web技術的應用，對新建和改擴建大型輸送工程的電氣自動化系統設計具有指導意義。 關鍵詞：輸送工程；自動化；設計 0引言 大型原料輸送工程，就是利用帶式輸送機，將各種不同原料輸送到配料中心或直接輸送到用戶。其生產工藝流程是比較龐雜的，就其過程控制特點而言，可以概括為以物料平衡調度為主的連續性較強的慢處理過程，現場工藝設備較分散，但設備結構較簡單，生

2、產過程對設備的自動化水平及可靠性的依賴性較強。 隨著國民經濟的發展，在煤炭、電力、冶金等行業，一批大型原料輸送工程正在建設或擴建改造，如煤炭行業的配煤中心及選煤廠工程，電力、冶金行業的原料貯運工程等等。 但受技術水平和經濟能力的限制，長期以來，繼電器一接觸器控制系統和傳統的PLC控制系統。一直占據著輸送工程電氣自動化系統設計的主導地位。隨著科學技術進步和現代化要求的不斷提高，人們對生產自動化的認識進一步深化，各種新技術、新工藝在輸送工程自動化中的應用已成為必然的發展方向。 特別是最近幾年，現場總線技術日益完善，已經大眾化的低成本的基于TCPIP協議的網絡技術和基于WWW協議的Web技術也迅猛發

3、展，適時地更新或改造原有控制系統，提高大型原料輸送工程的綜合自動化控制系統的水平，是一個不容忽視的問題。 本文先就供配電及MCC系統設計的基本要求做一簡要敘述，再就上述新技術在大型輸送工程的自動化系統設計中的應用加以說明。 1供配電及MCC系統設計的基本要求 由于輸送工程現場環境較差、電氣防塵要求高、部分地點還有防腐蝕要求，MCC不適宜設置在現場。因此。MCC系統，應考慮分散集中方式，即MCC與各供配電室。共用房間。在確定高壓兩段母線負荷分配原則時，除考慮盡量平均分配外。對于工藝流程圖中的任意兩個平行子流程，應分別兩段母線供電，同時，不應把一個不可分解的流程上的設備拆分到兩段母線上。 為了減輕

4、對電網的沖擊及根據設備啟動要求，（1）對兩臺電機驅動的帶式輸送機，電機的起動時間間隔為020秒(可調整)，起動順序為靠近重錘拉緊裝置的電機先起動；（2）對90KW及以上低壓電機全部采用軟起動，對90KW以下的低壓電機根據計算確定是否采用軟起動。 MCC系統的每個回路的一、二次電路，必須充分考慮集中控制自動化的要求：(1)就地(對電動機的)操作，不經過PLC。但有信號傳送給PLC，以保證就地，集中的無擾動切換；(2)一次電路的斷路器等，應加裝輔助接點附件，與熱保護元件輔助接點，組成電氣保護信號；(3)高壓帶式輸送機二次電路，引至PLC的有：緊停故障、合閘、保護(電源故障)、集中控制、預備合閘，引

5、白PLC的有：允許合閘、跳閘、啟動預告、灑水電磁閥。低壓帶式輸送機二次電路，引至PLC的有：工作信號、故障、保護、集中控制，引自PLC的有：集中操作、啟動預告、灑水電磁閥。 2新技術、新設備在自動化系統設計中的應用 2.1現場總線技術新設備的應用現場總線是連接控制系統中現場裝置的雙向數字通訊網絡。與傳統控制方法相比，具有無法比擬的優勢：(1)具有較高的性能價格比，系統綜合成本大幅度減少。導線、連接附件大幅度的減少；設計、安裝、調試、維護費用大幅度的減少，維護和改造停工時間減少6080。(2)系統性能大幅度提高，使控制系統的檔次跨越了一個臺階。它能自動診斷總線節點的通訊故障、電源故障，以及現場裝

6、置和連接件的斷路、短路故障，顯示故障位置，方便設備維護人員。由于采用數字信號通訊，有效地提高了系統的測量和控制精度。系統調試更加靈活方便，可以將系統分為幾個系統分別進行調試，便于復雜故障的排除。可靠的數據傳輸，快速的數據響應，強大的抗干擾能力。許多總線節點具有IP67的防護等級，具有防水、防塵、抗振動的特性，可以直接安裝于工業設備上，大量減少了現場接線箱。使系統美觀而實用，等等。 Profibus是標準化的開放式的通訊網絡，ProfibusDP是最快的總線，世界范圍的標準，用于工業自動化中。主控器(PLC、PC等)與現場設備的數據交換的通訊網絡。一個系統最多可以有126個節點，數千個模擬量和數

7、據量。其網絡中的每一段內最多32個節點，兩個中繼器之間為一段。在給定速率下，每一段長度必須在要求的最大長度之內。 其不同的通訊速率對應的每段長度及中繼器的數量見下表：                             根據上表，結合輸送工程的特點，從性能，價格比考慮，每段通訊距離在4001000m之間，采用Profibus

8、DP現場總線的通訊速率可達187，5kbps，中繼器一般設置在MCC室的PLC控制柜內。 從電氣自動化的角度來看，大型輸送工程的特點是：（1）培備較分散；（2）輸送機設備保護和操作信號(兩度跑偏、膠帶打滑、縱向撕裂、料流檢測、灑水、啟動預告等)占有大部分的IO點數；（3）為增加輸送量。二期工程可能沿一期工程增加并行的單項工藝流程，由此會增加相當規模的控制IO點。 根據以上情況，非常適合于現場總線技術新設備的應用。其控制方案為：在現場采用現場總線模塊、在輸送系統主控室設置集中PLC、各低壓供配電MCC室等處使用具有現場總線通訊接口的遠程IO的控制方案。 該方案優點在于：(1)輸送機設備的各種保護

9、信號，在現場接入現場總線模塊，減少了大量輸送機設備保護連接電纜，同時，由于大多數現場總線模塊連接在集中PLC和遠程IdO之間的線路上，總線電纜增加不多；(2)由于大部分的I0點數，在現場已經通過總線模塊接入控制系統，大大減少了MCC柜與集中PLC柜或遠程I0柜的連接點，便于系統維護；(3)系統擴展時，現場增加的IO點數，可通過總線模塊就近接入原有控制總線，大大減少了后續工程費用，并避免系統擴展時，影響主控室操作站人員的工作。 現場總線模塊設備，推薦采用TURCK公司ProfibusDP現場總線模塊，它為最惡劣的工業環境而設計，具有IP67防護等級，采用灌封防止機械拉伸和振動，使用快速接插件連接

10、方式，使安裝和更換更加快捷。同時避免誤接線的發生。連接采用金屬接插件。具有強大的自診斷功能。自動識別和調整波特率與主站一致。輸出采用輔助電源供電，確保總線通訊不受負載的影響。其PDP系列產品具有IO短路點診斷和點保護功能。 2.2基于TCPIP協議的網絡技術和基于WWW協議的Web技術的應用現代工業生產過程綜合自動化控制系統基本上都是以計算機監控和過程數據采集系統(SCADA)來概述的。SCADA不僅代表了現代工業生產過程綜合自動化應用的必然趨勢，同時也表示了比儀表自動化行業傳統的DCS和過程自動化行業傳統的PLC技術水平更先進的概念。但工業控制領域的專家追求的目標，是要實現“企業綜合自動化”

11、為目標的“管控一體化”工業流程生產集成。這就需要解決各種所謂技術標準性問題、用戶程序可移植性問題、系統功能可伸縮性問題、控制設備互操作性問題等等。 3結語 進入20世紀90年代以來，基于Intemet的Web應用技術爆炸性的發展，同樣也引發了工業控制領域深刻的技術變革。以在全球范圍內得到廣泛而深層次成功應用的基于TCPIP協議的網絡技術和基于WWW協議的Web技術為基礎，組成“企業綜合自動化”的企業管理信息系統(MIs)和企業生產過程SCADA，實現了企業“管”、“控”數據流之間無縫連接。 參考文獻 1潘俊生，鄒水華，DCS在火電廠電氣系統中的應用及其存在問題的探討J廣東電力，2005，(10)。 2陳利芳，電氣系統監控納入DCS改造的設計與實踐J電力系統自動化，2002，(04)。 3陳艷霞，尹項根，陳德樹，劉勇，王衛宏，芮冬陽，高壓開關柜就地測控保護單元 (MLU)技術研究J電力自動化設備，1999，(02)。 4蒙寧海，火電廠廠用電系統監控方案的探討J廣西電力，2003，(02)。 5劉志超，丁建民，任錦興，張邦彬，承文新，基于以太網的分布式發電廠電氣監控 系統實現J電力系統自動化，20