电除尘系统通信方案的探讨

2019-05-02 14:05:33 栏目:kepware动态 TAG标签: 查看()

  【摘 要】电除尘是电厂中比较特殊而且比较重要的一个系统,其多由单片机实现控制,特别是大机组采用了多个厂家的设备时。文章对如何更好地实现电除尘系统的通信控制进行了论述。

  【关键词】组态软件;可靠性;PLC;DCS

  【中图分类号】X701.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2018)06-0082-02

  0 引言

  随着国家对环境保护要求的提高,电厂对电除尘系统也越来越重视,很多电厂现在都把电除尘系统调至主机旁进行监控。同时,很多省份都要求电除尘系统的关键数据要传送到当地的环保局,以便环保局随时进行监控。这就要求电除尘通信的可靠性、稳定性要高,正常情况下不能出现通信中断。

  电除尘系统是一个比较特殊的系统,其控制技术大多采用单片机。通信控制具有多样性的特点,例如有的由于知识产权的保护而采用自定义协议;有的采用国际标准协议(采用国际标准协议时,不同的厂家对通信也有不同的要求)。电除尘系统不同于输灰、输煤等系统,输灰、输煤等系统的监控点数较少,控制单一,可以直接接到PLC或者DCS系统。而电除尘系统的控制比较特殊的,它监控的点数比较多,如百万机组,其监控点数差不多要占用到整个辅控系统的一半。

  1 与设备的通信方案

  由于控制的设备比较多,而且近年来产品不断升级,其控制的设备主要分为两大类:①高压:工频、高频、脉冲、三相等设备;②低压:振打、加热、高低料位、仓振等设备。这些设备可能是由一个厂家生产的,也可能是由多个厂家生产的。

  1.1 单一厂家的通信

  单一厂家通信一般采用自定义协议,上位机采用高级语言编写的专用监控软件或者组态软件,下面的设备用485通信线接到一个专用的通信柜里,通信柜一般都留有通信接口。与第三方软件通信留有Modbus通信接口。这种通信结构相对简单,通信过程比较稳定(如图1所示)。

  1.2 多厂家设备的通信

  有些厂家由于设备比较多或由于某种原因导致设备种类繁多。以某电厂为例,该电厂其中的一台机炉采用了30台“阿尔斯通”高频电源,12台“南环”高频,振打和加热部分采用“龙净”的设备,料位等信号由AB PLC控制,监控软件采用“AB”公司的Factory Talk,Factory Talk只支持OPC的通信协议。“阿尔斯通”的高频电源的通信接口支持Modbus Tcp/IP协议,每台高频有一个通信接口,需要设置30个IP地址,而且最多只能有2台上位机和设备连接。“南环”高频电源通过485通信线和通信柜连接,这个通信柜支持Modbus Tcp/Ip协议,设置一个IP地址即可连接4台以上的监控软件。“龙净”的设备和“南环”的设计理念差不多,也是采用Modbus Tcp/Ip的通信接口。

  由于上位机软件不能与设备直接连接,因此只能考虑采用第三方软件把数据采集上来后再和Factory Talk连接。我们采用了KepserverEX软件,KepserverEX是Kepware通信技术的产品,拥有市场上最先进的通信技术和OPC服务器,内嵌了80多种驱动,支持超过100多种设备。经研究测试,KepserverEX具有Modbus Tcp/IP通信驱动和AB PLC驱动,本身也可以作为OPC服务器和Facroty talk通信。该电厂在随后的4台机炉中都是采用这样的设计,在后续的使用中通信稳定,详细结构如图2所示。

  该电厂高压设计冗余较多,平时会关掉几台设备,或者由于故障的问题一些设备会暂停运转。由于“阿尔斯通”电源的特殊性,它会占用比较多的设备通道。在建立KepserverEX通道的时需要注意不能按设备进行划分,否则在一些设备停机时,数据轮循候,数据就会在停机的设备中卡住,导致通信速度十分缓慢。

  该电厂的案例证明在设备多且复杂的情况下,可以使用KepserverEX作为OPC服务器与各种设备实现通信,具有较高的通信稳定性和实时性。

  2 与DCS软件数据通信

  各种系统需要进行集中控制和分散管理,需要把电除尘数据接入DCS系统软件,实现统一监控;或者需要把數据统一接入当地环保局,以便环保局随时进行监控。

  2.1 从软件中将数据接入DCS软件

  组态软件中,包括电除尘专用软件都提供有3种接口:Modbus TCP/IP、Modbus RTU和OPC。如果只提供重要设备的信号和操作,也就是提供数据点数要求比较少的时候,一般采用Modbus RTU;数据信号比较多时,采用Modbus TCP/IP和OPC的接口。除尘专用软件和DCS软件数据通信如图3所示。

  这种结构从目前来看,当进行数据操作时,都会出现一个问题:DCS软件会不停地往除尘专用软件发送数据请求,即一直发送设定命令给设备,这样会导致在DCS无法进行设备操作,甚至会导致设备死机。解决办法目前有以下几种。

  (1)只监视数据,不进行控制。

  (2)监视所有的数据,只对重要设备进行操作。对操作的这些数据,在除尘专用软件中进行数据过滤。当有相同的数据发送过来时,就要把数据过滤掉,也就是不响应数据发送请求。这种办法虽然还是会占用系统资源,但由于数据较少,几乎不会产生不良的影响。

  (3)监控所有的数据,按照除尘专用软件的设计要求,DCS软件认真执行。前文有提到电除尘的数据信息是比较多的,几乎会占到整个辅控系统的1/3甚至更多。当所有数据一直往下发送请求时,仅靠除尘专用软件滤数据已经无法满足要求,难免会有一些无用数据依然发送到设备,导致设备死机。要想解决这个问题,可以在DCS软件增加一个开关,由操作员进行强制中断。建议设计DCS软件时增加一个通信开关(如图4所示)。

  如图4所示,当设置完数据后,点击“确定”后,数据已设置到设备。操作人员可再点击一下“开关”按钮,把通信数据关掉,设置参数可以不用再与下面设备进行通信。待下次进行参数设置时,再把“开关”打开。

  2.2 从通信柜将数据接入DCS软件

  通信柜上一般提供Modbus TCP/IP和Modbus OPC接口。与DCS软件通信时也会碰到一直发送指令这个问题。通信柜上的代码已经形成,一般不会改动,因此只能从DCS软件想办法,解决办法可以参考本文“2.1(1)”。

  3 结语

  电厂电除尘是一个控制点数多、控制设备比较特殊也比较重要的系统。从分层系统层面来看,在众多的组态软件中都能够实现稳定监控。从集中操作层面来看,接入DCS软件时,能够实现简单监控。

  参 考 文 献

  [1]中国环境保护产业协会电除尘委员会.燃煤电厂烟气超低排放技术[M].北京:中国电力出版社,2015.

  [1]中国环境保护产业协会电除尘委员会.中国电除尘学术会议[C].中国电除尘学术会议,2015.

  [3]郝青.基于PLC与MCGS的煤粉电除尘器控制系统设计[D].保定:河北大学,2011.