電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統的製作方法

2023-05-17 21:36:41

專利名稱：電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力電子自動化控制技術領域，尤其是涉及一種適用於 礦山、冶金等機電設備的遠程自動控制領域的電力線式現場總線移動葉輪 給煤機控制系統。
背景技術：
每個火力發電廠輔助廠房系統，幾乎都存在多臺在長達一二百米的固 定軌道上往復移動的大型移動機械，如移動葉輪給煤機，如何解決控制信 號的遠方傳輸，是火力發電廠輔助設備控制系統的一個難題。目前我國火 力發電廠大量釆用的拖纜方式解決方案，存在控制電纜用量極其巨大，管 理費用極高，工程一次性投資費用很大，生產運行成本極高的問題。
目前在國內外火力發電廠中，對控制信號進行遠方傳輸的解決方式主
要包括以下幾種 一、有線電纜連接方式，針對移動葉輪給煤機則為拖纜 控制方式，即採用滑動小車將多芯特種進口軟控制電纜懸掛於工字鋼軌道 的方式。其存在電纜敷設難度大，移動電纜成本高且電纜經常被拉斷等缺 陷，設計院設計及設備廠製造工作難度大，其與輸煤程控接口方式單一， 只可為硬接線方式，現場運行維護工作量大，維護工作難度高且費用極大， 運行效果很差，幾乎每年需要更換一次電纜。二、無線電通道連接方式， 針對移動葉輪給煤機即釆用無線電數傳電臺進行無線連接控制。我國90年代 後期第二代控制即釆用此種方式，設備廠工作難度大，其與輸煤程控接口 方式單一，只可為通訊口方式，需電臺數量很大，調試及維護工作難度大 且費用高，存在對外界系統幹擾大、無線電信號屏蔽嚴重、信號傳輸延遲時 間長、信號不穩定等一系列缺點，系統反應速度很慢，目前使用效果很不理 想。三、低壓電力線載波技術和現場總線技術，前者是指將通訊數據經過高
頻調製，耦合到電力傳輸線的一端，利用電力傳輸線進行傳輸，在另一端再 解耦解調出原始數據的傳輸方式。近幾年，低壓電力線載波技術迅速發展， 其已在民用場合如城巿小區集中抄表、城巿路燈集中控制等領域得到逐步廣 泛的應用；利用低壓電力線進行網絡通訊的研究也已進行。現場總線技術在 國內國際的應用與發展也十分迅猛，不足的是，現場總線傳輸協議絕大部分 只支持計算機通訊電纜的連接方式，仍無法擺脫專用有線電纜連接的局限。

實用新型內容
供 一種電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統，其設備投資及運行成 本低，安裝維護簡便，控制信號傳輸性能穩定，能有效解決遠程大型移動 設備控制系統的可靠性、時效性問題。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種電力線式現 場總線移動葉輪給煤機控制系統，包括移動葉輪給煤機本體的動力供電系 統，主PLC控制系統和葉輪給煤機本體控制系統以及二者之間的遠方控制 信號傳輸系統，其特徵在於所述遠方控制信號傳輸系統包括主控裝置、 分控裝置以及控制安全滑觸線，其中主PLC控制系統與葉輪給煤機本體控 制系統之間為雙向通信，主PLC控制系統與主控裝置間以通訊方式或硬接 線方式進行連接，主控裝置通過單獨設置的控制安全滑觸線及電纜與一個 或多個相互獨立的分控裝置相連，各個分控裝置分別安裝於獨立的移動葉 輪給煤機本體的就地電控櫃內；所述主控裝置與分控裝置均由系統工作電 路及其電源與阻波電路組成，主控裝置系統工作電路由低壓電力線載波模 塊一與通訊協議功能轉換模塊一組成，分控裝置系統工作電路由低壓電力 線載波模塊二、通訊協議功能轉換模塊二以及1/0接口電路組成；分控裝 置通過所述1/0接口電路與葉輪給煤機本體控制系統的控制迴路相接。
所述主P L C控制系統與主控裝置間以通訊方式進行連接，且二者間通 過第三方設備接口模塊進行連接。
所述主控裝置與第三方設備接口模塊均設置在遠程站內。
所述分控裝置與葉輪給煤機本體控制系統之間以通訊方式或硬接線 方式進行連接。
所述主控裝置與電纜、分控裝置與電纜間均通過端子排進行連接。
所述1/0接口電路為可編程控制器。
所述主控裝置為一個或多個。
綜上，本實用新型與現有技術相比，具有以下優點1、將電力線載
波技術與現場總線技術相結合，實現火力發電廠行動裝置、分散設施的自
動化控制，解決了我國火力發電廠控制電纜的布線投資瓶頸問題；2、其 電力線式現場總線釆用主、分控制裝置並通過增設的與動力滑線並行的安 全滑觸線作為控制信號的傳輸總線與上位機程控室主CPU、遠程通訊模塊 (或交換機)及下位被控制的移動葉輪給煤機就地電控櫃中的PLC、電氣 部件用VV或KVV普通電力線依次連接，在遠方實施移動葉輪給煤機的所 有功能動作；3、響應速度快，單臺移動移動葉輪給煤機的響應速度在2S 以下；4、通訊距離遠，理論距離可達到30km,在工程使用中不受工廠實 際距離的限制；5、裝置動作的可靠性高，可達99.99%;系統連續無故障 運行時間可達8600小時/年；6、適用面廣，不僅可適用於電力、電子行 業自動化控制領域，可拓廣運用到製造業、冶金、石化、物流等多種行業 設備的自動化控制系統中；7、工作性能更可靠，程控室內釆用上位機與 可編程控制器共同控制，在上位機無法正常運行的情況下，可編程控制器 的主C P U可以獨立控制整個控制系統正常運行，同時實現了主控裝置與可 編程控制器之間的無縫連接；8、使用控制安全滑觸線進行控制信號的傳 輸，其傳輸性能穩定，比將控制信號直接加載在動力迴路上的系統可靠性 大幅提高，不會出現信號的斷續、傳輸遲延等不利情形；9、主控裝置與 分控裝置間總線的布設結構為自由拓撲結構，根據現場布線方便，可以相 應釆用樹型、星型或環型等結構。總之，本控制系統可靠性、時效性、先 進性滿足電廠整體運行的需求，為電廠大大節省了投資、人力，改善了卸煤溝(或輸煤倉簡)的人力生產強度及粉塵、溼漏、陰暗的生產環境，設 計院設計及設備廠製造工作難度低且控制系統安裝調試、維護省時省力、 簡單易行，系統反應速度快且與輸煤程控接口方式靈活，總之，獲得了好 的經濟效益及社會效益。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1是本實用新型一種電力線式現場總 結構框圖。
動葉輪給煤機控制系統的
附圖標記說明
l一動力配電設備； 7 —遠程站；
IO—電纜；
U—低壓電力線載
波模塊一； 16—地面軌道；
19一通訊協議功能
轉換模塊二； 22—就地電控櫃；
25 —端子排；
2 —主PLC控制系統； 8 —主控裝置；
ll一主控裝置系統工作12
6 —控制安全滑觸線；
9 —第三方設備接口模
塊；
一電源與阻波迴路一；
14一通訊協議功能轉換 模塊一；
17—分控裝置系統工作 20—可編程控制器；
15—分控裝置;
18-
塊-21-
'低壓電力線載波模
電源與阻波電路二；
23 —移動葉輪給煤機本24 —控制迴路;
27 —動力安全滑觸線； 28—電源部分(
具體實施方式
如圖l所示，所述電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統包括移
動葉輪給煤機本體23的動力供電系統，主PLC控制系統2和葉輪給煤機
本體控制系統以及二者之間的控制信號傳輸系統。其中動力供電系統包括
地面固定安裝的動力配電設備1以及對移動葉輪給煤機本體23進行供電 的動力安全滑觸線27,動力配電設備1與動力安全滑觸線27間通過電纜 10進行連接。所述遠方控制信號傳輸系統包括主控裝置8、分控裝置15 以及控制安全滑觸線6。其中主PLC控制系統2與主控裝置8間以通訊方 式或硬接線方式進行連接，在本具體實施方式
中，二者之間通過第三方設 備接口模塊9進行連接，即採用通訊方式進行連接。並且，主控裝置8與 第三方設備接口模塊9均設置在遠程站7內，即主PLC控制系統2與主控 裝置8之間的硬體接線點分布在遠程站7內。而主控裝置8通過單獨設置 的控制安全滑觸線6及電纜IO與一個或多個相互獨立的分控裝置15相連， 各個分控裝置15分別安裝於獨立的移動葉輪給煤機本體23的就地電控櫃 22內。也就是說，主控裝置8和分控裝置15之間釆用低壓電力線載波技 術和現場總線技術進行通訊，二者間以無特殊技術指標要求的電源電纜 10、控制安全滑觸線6以及電源迴路端子排25作為通訊通道。
綜上，主PLC控制系統2與葉輪給煤機本體控制系統之間為雙向通信， 主PLC控制系統2通過第三方設備接口模塊9對控制信號傳輸系統中的一 個或多個相互獨立的主控裝置8進行控制；各個主控裝置8通過與卸煤溝 平行設置的兩極控制安全滑觸線6將主PLC控制系統2的控制信號傳遞給 與其相連的一個或多個相互獨立的分控裝置15,同時分控裝置15又反向 向主PLC控制系統2上傳其相應狀態信息。
所述各個分控裝置15分別安裝於就地電控櫃22內，而主控裝置8與 分控裝置15之間通過端子排25、電纜10與控制安全滑觸線6進行連接， 其電纜IO為KVV或VV型電纜，即主控裝置8與電纜10、分控裝置15與 電纜10間均通過端子排25進行連接，控制安全滑觸線6的兩端分別接電 纜10。
主控裝置8與分控裝置15均由系統工作電路及其電源與阻波迴路組
成。其中主控裝置系統工作電路11由低壓電力線載波模塊一 13與通訊協 議功能轉換模塊一 14組成，而電源與阻波迴路一 12對主控裝置系統工作 電路11進行供電並對主控裝置系統工作電路11可能存在的各種噪聲、幹
擾波等具有阻礙與隔離作用。所述分控裝置系統工作電路17由低壓電力 線載波模塊二 18、通訊協議功能轉換模塊二 19以及1/0接口電路組成， 電源與阻波電路二 21同樣對分控裝置系統工作電路17進行供電並對分控 裝置系統工作電路17可能存在的各種噪聲、幹擾波等具有阻礙與隔離作 用；所述I/0接口電路與移動葉輪給煤機本體23的控制迴路24相接。在 本具體實施方式
中，I/O接口電路為可編程控制器20,可編程控制器20 通過其控制接口電路與葉輪給煤機本體控制系統中的控制迴路24相接， 由控制迴路2 4直接對移動葉輪給煤機本體2 3進行相應控制。
實踐中，主控裝置8與主PLC控制系統2間，可以通過第三方設備接 口模塊9以串口通訊方式、或通過1/0模塊以硬接線方式進行連接。而分 控裝置15與葉輪給煤機本體控制系統之間以通訊方式或硬接線方式進行 連接。本具體實施方式
中，分控裝置15中的通訊協議功能轉換模塊二 19 與可編程控制器20之間通過RS232或RS485串口通訊方式進行連接，即 分控裝置15與葉輪給煤機本體控制系統之間以通訊方式進行連接。
本具體實施例中，動力配電設備1通過與卸煤溝並行的動力安全滑觸 線27分別向各個分控裝置15供電。其中，程控室內設置的主PLC控制系 統2通過第三方設備接口模塊9對兩個相互獨立的主控裝置8進行相應控 制，第三方設備接口模塊9由與其相接的電源部分28進行供電。每個主 控裝置8通過與卸煤溝平行設置的兩組兩極控制安全滑觸線6控制兩個相 互獨立的分控裝置15,而再由分控裝置15直接控制移動葉輪給煤機本體 23在地面軌道16上作往復直線運動。
實踐中根據所建火力發電廠的具體項目PLC設置選型不同，可相應選 擇不同的配置方案，相應配置不同數量的主控裝置8與分控裝置15。在本具體實施方式
中，如圖l所示，釆用一個卸煤溝內有四臺葉輪給煤機的配
置方案，配置兩臺主控裝置8、四臺分控裝置15與六套阻波裝置，每臺主
控裝置8與兩臺分控裝置15相連。在具體運行過程中，主控裝置8主要 完成與主PLC控制系統2之間的接口通訊、與現場總線分控裝置15之間 的通訊、對位於同一軌道上兩臺移動葉輪給煤機本體23進行控制協調等 功能。主控裝置8與程控室內主PLC控制系統2的主CPU之間的接口包括 接收輸煤程控系統發來的控制指令，同時又將移動葉輪給煤機本體23的 動作狀態信息的數據打包並同步上傳、反饋於程控室內主PLC控制系統2 的主CPU。而分控裝置15主要完成移動葉輪給煤機本體23本體就地的各 種控制邏輯、接收現場總線主控裝置8發出的遠方控制指令並執行、準備 輸煤程控系統所需的各種數據等。阻波裝置的作用在於將本控制系統中的 高頻信號與外界系統相隔離，以免對外界系統造成影響和幹擾。
具體工作過程是程控室內主PLC控制系統2的主CPU通過遠程通訊 模塊向主控裝置8傳送控制指令，該數字控制信號經通訊協議功能轉換模 塊一 14、低壓電力線載波模塊一 13中的調製電路後變換為高頻信號，再 經過電纜10、控制安全滑觸線6將變換後的髙頻信號傳送至分控裝置15; 分控裝置15同樣依次經低壓電力線載波模塊二 18中的解調電路、通訊協 議功能轉換模塊二 19將高頻信號變換為數字控制指令傳送至可編程控制 器20，可編程控制器20相應對移動葉輪給煤機本體23的運動狀態進行控 制。同時，可編程控制器20將收集到的移動葉輪給煤機本體23的運動狀 態信息數據打包並上傳，通過通訊協議功能轉換模塊二 19、低壓電力線載 波模塊二 18中的調製電路將信號變換為高頻信號後上傳至主控裝置8，同 樣依次經低壓電力線載波模塊一 13中的解調電路、通訊協議功能轉換模 塊一 14將運動狀態信號反饋給程控室內主PLC控制系統2的主CPU。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限
以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統，包括移動葉輪給煤機本體(23)的動力供電系統，主PLC控制系統(2)和葉輪給煤機本體控制系統以及二者之間的遠方控制信號傳輸系統，其特徵在於所述遠方控制信號傳輸系統包括主控裝置(8)、分控裝置(15)以及控制安全滑觸線(6)，其中主PLC控制系統(2)與葉輪給煤機本體控制系統之間為雙向通信，主PLC控制系統(2)與主控裝置(8)間以通訊方式或硬接線方式進行連接，主控裝置(8)通過單獨設置的控制安全滑觸線(6)及電纜(10)與一個或多個相互獨立的分控裝置(15)相連，各個分控裝置(15)分別安裝於獨立的移動葉輪給煤機本體(23)的就地電控櫃(22)內；所述主控裝置(8)與分控裝置(15)均由系統工作電路及其電源與阻波電路組成，主控裝置系統工作電路(11)由低壓電力線載波模塊一(13)與通訊協議功能轉換模塊一(14)組成，分控裝置系統工作電路(17)由低壓電力線載波模塊二(18)、通訊協議功能轉換模塊二(19)以及I/O接口電路組成；分控裝置(15)通過所述I/O接口電路與葉輪給煤機本體控制系統的控制迴路(24)相接。
2. 按照權利要求1所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系 統，其特徵在於所述主PLC控制系統(2)與主控裝置(8)間以通訊方 式進行連接，且二者間通過第三方設備接口模塊(9)進行連接。
3. 按照權利要求2所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系 統，其特徵在於所述主控裝置(8)與第三方設備接口模塊(9)均設置 在遠程站(7)內。
4. 按照權利要求1、 2或3所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機 控制系統，其特徵在於所述分控裝置(15)與葉輪給煤機本體控制系統 之間以通訊方式或硬接線方式進行連接。
5. 按照權利要求1、 2或3所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機 控制系統，其特徵在於所述主控裝置(8)與電纜(10)、分控裝置U5) 與電纜(10)間均通過端子排(25)進行連接。
6. 按照權利要求1、 2或3所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機 控制系統，其特徵在於所述1/0接口電路為可編程控制器(20)。
7. 按照權利要求1、 2或3所述的電力線式現場總線移動葉輪給煤機 控制系統，其特徵在於所述主控裝置(8)為一個或多個。
專利摘要本實用新型公開了一種電力線式現場總線移動葉輪給煤機控制系統，包括給煤機本體動力供電系統，主PLC控制系統和給煤機本體控制系統及二者間的遠方控制信號傳輸系統，其信號傳輸系統包括主控裝置、分控裝置及控制安全滑觸線。主PLC控制系統與主控裝置間以通訊或硬接線方式連接，主控裝置通過安全滑觸線將控制信號傳遞給分控裝置，分控裝置同時向主PLC控制系統上傳其狀態信息；分控裝置通過I/O接口電路與給煤機本體的控制迴路相接。本實用新型將電力線載波與現場總線技術相結合，並將安全滑觸線作為控制信號的傳輸總線，設備投資、運行成本低，安裝維護簡便，信號傳輸性能穩定，能有效解決遠程大型行動裝置控制系統中存在的相應問題。
文檔編號G05B19/418GK201191378SQ200820029048
公開日2009年2月4日 申請日期2008年5月8日 優先權日2008年5月8日
發明者李博昌, 鄒亞亮 申請人:西安博恆智能技術有限公司