专利名称：电力线式现场总线犁煤器控制系统的制作方法
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犁煤器控 制系统。
背景技术：
犁煤器作为火力发电厂输煤系统煤仓层的主要配煤手段，其在输煤工艺 过程中起着重要的作用。由于其数量多、布置分散、时滞惯性大、电缆敷设 难度大等特点，因而被视为整个火力发电厂输煤程控系统中最主要的监控对 象。相对于其它的被控对象，其除具有输煤系统的一些通用特点外，尚具有
以下几个特殊性1、煤仓层犁煤器数量众多且对配电和控制的要求完全相同； 2、犁煤器电动机功率小(一般1.5kW)，两个以上的犁煤器同时动作的可能 性不存在；3、所有的犁煤器沿皮带边呈线性分布，前后范围可达一二百米； 4、犁煤器本身动作需要时间，属于大时滞惯性设备，对控制的实时性要求不 高；5、犁煤器除远方控制外，尚要求就地操作功能，工程中基本上都设置就 地操作箱或就地电控箱；6、 PLC控制方案犁煤器信号电缆很长，控制回路受 强电干扰严重；7、煤仓层属狭长地带，犁煤器相关电缆根数多，电缆敷设难 度大，运行中电缆清扫不易；8、工艺系统运行中犁煤器电机处于停止状态， 仅在煤仓满后犁煤器抬落切换过程中短时处于运行状态，过程短暂；9、工艺 专业对煤仓高料位计的设置与犁煤器设置对应， 一般来讲一个犁煤器对应一 个高料位计。
针对上述特点，现有火力发电厂输煤程控系统中犁煤器的配电方案基本 都釆用辐射型供电方案，设置专门煤仓层配电MCC柜，在MCC柜内为每台 犁煤器设置一个独立的MCC抽屉(或回路)供电单元，每个犁煤器旁设置
一个就地电控箱，在每个MCC供电单元与犁煤器就地电控箱之间各引一根
VV型电缆的总体方案。其中MCC柜内供电单元的数量、就地电控箱的数量、
犁煤器数量三者对应相同。根据犁煤器配电元件布置位置的不同，可再分
为MCC柜内设置塑壳开关、就地电控箱内设置接触器与热继电器以及MCC 柜内设塑壳开关、接触器与热继电器等元件，就地操作箱内仅设置操作元 件两种模式。而现有的火力发电厂输煤系统针对犁煤器的控制方案，自釆 用PLC技术实现程控以来，几乎所有的项目都釆用在煤仓层集中设置远程 站，在每个犁煤器就地箱与程控柜之间以多根控制电缆相连的方案。现有 方案具有以下特点1、煤仓层设置专门的远程站，煤仓层所有犁煤器的 1/0信号均由此远程站接入；2、煤仓高料位计单独供电，高料位信号采用 独立的电缆引入煤仓层远程站，每个料位计至少包括电缆一根；3、每个 犁煤器与程控系统之间都以多根电缆辐射状相连，至少包括DI电缆一根、 DO电缆一根；4、对PLC方案，每个犁煤器一般仅设置抬到位、落到位、 程控位、故障位四个DI点，设置抬控制、落控制两个DO点。
综上由于煤仓层犁煤器线性分布在长达一 二百米范围的特点，现有配 电及控制方案存在以下问题1、犁煤器系统耗费的电缆量巨大，电缆一 次性釆购费用很高；2、 MCC柜、程控柜数量多，设备投资费大，设备布置 面积大；3、煤仓层电缆根数多，电缆通道设计、施工困难；4、接入程控 系统的DI/DO信号数量有限，自动化水平低；5、煤仓层电缆埋管数量多， 现场施工工作量大；6、电缆敷设工作量大，施工工期长；7、整个系统接 线点多，现场接线、调试及故障查找等困难；8、犁煤器相关控制电缆长 度长，运行中受强电干扰问题严重；9、系统投运后电缆设施积灰严重， 电缆清扫困难。
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犁煤器控制系统，其系统设备投资及运行成本
低，传输控制信号抗干扰能力强，能有效解决远程多台设备控制系统的可 靠性、先进性、灵活性以及操作运行、调试及电缆敷设的简便性问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是 一种电力线式现场总
线犁煤器控制系统，包括犁煤器本体的动力供电系统，主PLC控制系统和
犁煤器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、分控装置以及电缆，其中 主PLC控制系统与犁煤器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，每个主控装置均通过由 电缆组成的环网分别与多个分控装置相连，每个分控装置分别安装于每个 犁煤器本体的就地电控柜内，且每个分控装置均通过电缆组成的环网并联
在主控装置的控制端上；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1/0接口电路组成，分控装置通过 所述1/0接口电路与犁煤器本体控制系统的控制回路相接；每个分控装置
上分别接有一个高料位计。
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。
所述每个主控装置相应与30个以内相互独立的分控装置相连。 所述主控装置与第三方设备接口模块均设置在煤仓层远程站内。 所述分控装置与犁煤器本体控制系统之间以硬接线的方式进行连接。 所述主控装置与电缆之间、分控装置与电缆之间均通过端子排进行连接。
所述与每个主控装置连接的多个分控装置的电源电路之间釆用电缆 串行连接，其头、尾两个分控装置的电源电路分别接动力供电系统，多个 分控装置的电源电路与动力供电系统间通过电缆组成一个闭合的供电回 路进行集中供电。 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、釆用电力线 现场总线技术，控制信号以载波方式进行传输，唯有同频的信号才可对系 统造成干扰，因而这种干扰可以预知并通过各种措施予以消除，由此极大 的提高了系统的抗干扰能力；2、电缆根数急剧减少，电缆只需沿皮带边
穿管敷设，几乎不再需要电缆桥架材料，也方便了电缆的清扫；3、设备
布置于现场就地，防护等级为IP67级；4、设备检修和维护简便，只需要 检查几根简单的总线和几个现场总线模块；5、施工工作量大为减少，其 MCC柜面数减少、程控柜数量减少、电缆根数及长度急剧减少、现场接线 及校线工作量急剧减小，因此极大缩短了工程建设周期，加快了工程建设
进度，同时控制系统的整体自动化水平大大提高；6、现场接线的任务只
有现场总线电缆接线，犁煤器就地电控箱内的接线在设备出厂前就已完 成，现场调试的任务只是保证总线电缆连通完好，因此现场几乎无调试工
作量；7、釆用布线简单方便的VV或KVV电缆作为现场总线信号传输的载
体，既具有现场施工维护简单的特点，又具有其它通用现场总线技术的所
有优点，而且设备价格低廉；8、适用面广，不仅可适用于电力、电子行
业自动化控制领域，可拓广运用到矿山、冶金等多种行业机电设备的自动
化控制系统中；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，从现场布线方便以及可靠性角度出发， 一般釆用环型结构。总之，本 犁煤器控制系统从节省工程投资造价，又满足设备实际供电可靠性需求的 角度出发，将原辐射型供电控制方案改为环型供电控制方案，其系统结构 简单清晰、自动化程度高、电缆用量少、现场施工工作量小、抗干扰能力 强、运行维护方便、系统可靠性高、整体技术指标好，为火力发电厂的建 设带来明显的经济效益。
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。
图1为本实用新型一种电力线式现场总线犁煤器控制系统的结构框图。
图2为本实用新型分控装置部分的结构框图。
附图标记说明
i一动力供电系统；
7—煤仓层远程站； ll一主控装置系统工 作电路；
14一通讯协议功能转 换模块一；
17—低压电力线载波 模块二； 2l—端子排； 24—高料位计。
具体实施方式
如图l、图2所示，所述电力线式现场总线犁煤器控制系统，包括犁煤 器本体的动力供电系统1，主PLC控制系统2和犁煤器本体控制系统以及
二者之间的远方控制信号传输系统。所述远方控制信号传输系统包括主控 装置8、分控装置15以及电缆6，其中主PLC控制系统2与犁煤器本体控 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，每个主控装置8通过由电缆6组成的环网分别与多 个分控装置15相连，每个分控装置15分别安装于每个犁煤器本体的就地 电控柜内，并且所述每个分控装置15均通过环网并联在主控装置8的总 线侧的端子排21上，由分控装置15直接控制所相连的犁煤器进行抬落运 动。实践中，犁煤器控制系统的主PLC控制系统2与主控装置8间一般均 以通讯方式进行连接。
所述分控装置15与犁煤器本体控制系统间通过1/0接口，以硬接线
2 —主PLC控制系统；6—电缆；
8 —主控装置； 9一第三方设备接口模块；
12—电源与阻波电路13—低压电力线载波模块
15—分控装置； 16 —分控装置系统工作电
路；
18 —通讯协议功能转19一电源与阻波电路二； 换模块二；
22—控制回路； 23—电源模块；
的方式进行连接，并且所述1/0接口位于就地电控柜上，由安装于就地电 控柜内的分控装置15直接控制犁煤器机械部分作抬落动作。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之间通过第三方设备接 口模块9进行连接，而第三方设备接口模块9由与其相接的电源模块23 进行供电。另外，主控装置8与第三方设备接口模块9均设置在煤仓层远 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煤 仓层远程站7内。综上，主PLC控制系统2与犁煤器本体控制系统之间为 双向通信，所述主控装置8可以为一个或多个，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；每个主控装置8通过由电缆6组成的一个环网将主PLC 控制系统2的控制信号传递给与其相连的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。其中， 每个主控装置8通过环网可以相应与30个以内相互独立的分控装置15相
与每个主控装置8连接的多个分控装置15的电源电路之间釆用电缆6 串行连接，其头、尾两个分控装置15的电源电路分别接犁煤器的动力供 电系统1，多个分控装置15的电源电路与动力供电系统1间通过电缆6 组成一个闭合的供电回路进行集中供电。在本控制系统中也可将动力供电 系统1分别直接与每个分控装置15的电源电路相接，对每个分控装置15 进行分散供电。另外，主控装置8与电缆6、分控装置15与电缆6间均通 过端子排21进行连接，其电缆IO为KVV或VV型电缆。
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ll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，其中电源与阻波电路一 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。分控装置系统工作电路16由低压电力线 载波模块二17、通讯协议功能转换模块二 18以及1/0接口电路组成，电
源与阻波电路二 19同样对分控装置系统工作电路16进行供电并对分控装
置系统工作电路16可能存在的各种噪声、干扰波等具有阻碍与隔离作用。
分控装置15与犁煤器本体控制系统的控制回路22相接，且二者之间通过
硬接线即普通多股软线进行连接，即每个犁煤器本体的就地电控柜通过其
上所提供的上述I/O接口与控制回路22进行连接，由控制回路22直接控 制犁煤器机械部分动作。另外，每个分控装置15上分别接有一个高料位 计24。综上，实现分控装置15直接控制犁煤器机械部分作抬落运动。
也就是说，主控装置8与远程通讯模块之间可通过串口通讯方式、硬 接线或双绞线方式进行连接，主控装置8与分控装置15之间、每个分控 装置15之间均通过端子排21与KVV或VV型的电缆6相接。现场操作时 可将任一就地电控柜完全隔离，以保证每个就地电控柜的检修方便；并且 在检修任一个就地电控柜而使其停止工作后，完全不会影响其他就地电控 柜内的分控装置15工作。
实践中根据所建火力发电厂的具体需求指标，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，配置四个主控装置8相应控制四组分控装置15,每组分控装置15分 别由五个或六个分控装置15组成。
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、对其控制的一组分控装 置15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，同时又将犁煤器 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。而置于就地电控柜内的分控装置15主要完成犁煤器本体就地 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KVV型电缆环网将变换后的高频信号分别传送至其所控制的本组每个 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 17中的解调 电路、通讯协议功能转换模块二 18将高频信号变换为数字控制指令传送 至与犁煤器控制回路22相应对犁煤器的运动状态进行控制。同时，分控 装置15将收集到的犁煤器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 18、低压电力线载波模块二 17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将犁煤器的运动状态信号反 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。
权利要求1.一种电力线式现场总线犁煤器控制系统，包括犁煤器本体的动力供电系统(1)，主PLC控制系统(2)和犁煤器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)以及电缆(6)，其中主PLC控制系统(2)与犁煤器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，每个主控装置(8)均通过由电缆(6)组成的环网分别与多个分控装置(15)相连，每个分控装置(15)分别安装于每个犁煤器本体的就地电控柜内，且每个分控装置(15)均通过电缆(6)组成的环网并联在主控装置(8)的控制端上；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(16)由低压电力线载波模块二(17)、通讯协议功能转换模块二(18)以及I/O接口电路组成，分控装置(15)通过所述I/O接口电路与犁煤器本体控制系统的控制回路(22)相接；每个分控装置(15)上分别接有一个高料位计(24)。
2. 按照权利要求1所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，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l或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述每个主控装置(8)相应与30个以内相互独立的分控装置(15)相连。
4. 按照权利要求l或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述主控装置(8)与第三方设备接口模块(9)均设置在煤仓 层远程站(7)内。
5. 按照权利要求l或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述分控装置(15)与犁煤器本体控制系统之间以硬接线的方
6. 按照权利要求1或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述主控装置(8)与电缆(6)之间、分控装置"5)与电缆(6)之间均通过端子排(21)进行连接。
7. 按照权利要求l或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述与每个主控装置(8)连接的多个分控装置(15)的电源 电路之间釆用电缆(6)串行连接，其头、尾两个分控装置(15)的电源 电路分别接动力供电系统(1),多个分控装置(l5)的电源电路与动力 供电系统(1)间通过电缆(6)组成一个闭合的供电回路进行集中供电。
8. 按照权利要求l或2所述的电力线式现场总线犁煤器控制系统，其 特征在于所述主控装置(8)为一个或多个。
专利摘要本实用新型公开了一种电力线式现场总线犁煤器控制系统，包括动力供电系统，主PLC控制系统和犁煤器本体控制系统以及二者间的远方控制信号传输系统，远方控制信号传输系统包括主控装置、分控装置及电缆。主PLC控制系统与主控装置间以通讯或硬接线方式连接，分控装置通过电缆组成的环网并联在主控装置总线侧的端子排上，主控装置通过环网将控制信号传递给分控装置，分控装置通过I/O接口电路与犁煤器本体控制系统的控制回路相接，同时分控装置向主PLC控制系统上传其状态信息。本实用新型系统设备投资及运行成本低，传输控制信号抗干扰能力强，能有效解决远程多台设备控制系统的可靠性、先进性以及操作运行、调试及电缆敷设的简便性问题。
文档编号G05B19/05GK201191374SQ200820029049
公开日2009年2月4日 申请日期2008年5月8日 优先权日2008年5月8日
发明者李博昌, 邹亚亮 申请人:西安博恒智能技术有限公司