摘 要：本文介紹了和利時(shí)綜合自動(dòng)化產(chǎn)品在煤炭行業(yè)智能配電系統(tǒng)的首次應(yīng)用。北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司針對(duì)煤炭行業(yè)智能配電系統(tǒng)的特殊需要，整合了LM系列小型 PLC產(chǎn)品、礦用電氣專用模塊、 LK系列大型 PLC產(chǎn)品和MACS-SCADA大型監(jiān)控軟件，首次實(shí)現(xiàn)了煤炭行業(yè)配電管控一體化的綜合功能。配電管控一體化功能的實(shí)際運(yùn)行表明，該系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠，增強(qiáng)了生產(chǎn)電氣信息的透明度，顯著提高了生產(chǎn)效率。

◎ 項(xiàng)目背景

      北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司，作為和利時(shí)集團(tuán)的重要支柱公司，主要致力于自動(dòng)化及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、市場(chǎng)推廣和技術(shù)服務(wù)。2010年起，公司對(duì)煤炭行業(yè)專項(xiàng)專攻，針對(duì)煤炭行業(yè)電力系統(tǒng)的特殊需求，在原有的小型LM PLC基礎(chǔ)上增加開(kāi)發(fā)了多種特殊電力測(cè)量和保護(hù)專用模塊，逐漸應(yīng)用于各種的礦用電器當(dāng)中。2011年驅(qū)動(dòng)公司正式成立煤炭事業(yè)部，正式吹響了向煤炭行業(yè)自動(dòng)化信息化領(lǐng)域進(jìn)軍的號(hào)角。

      開(kāi)灤有限責(zé)任公司錢(qián)加營(yíng)礦業(yè)分公司選煤廠，是一座能夠年處理能力400萬(wàn)噸的大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠。1983年開(kāi)始籌建，1989年11月建成投產(chǎn)，主要工藝及成套設(shè)備從波蘭引進(jìn)，1992年4月達(dá)產(chǎn)。生產(chǎn)工藝為：13~150mm塊煤采用重介立輪再選，0.5~13mm末煤采用重介旋流器主再選，0~0.5mm煤泥直接浮選，尾煤濃縮壓濾。主要產(chǎn)品為10~12級(jí)煉焦精煤，洗塊煤、洗混煤、煤泥。2003年~2004年該洗煤廠主要設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)改造，增加了進(jìn)口的主要設(shè)備旋流器、振動(dòng)篩、離心機(jī)和磁選機(jī)等。2009年，洗煤廠再次投資擴(kuò)容一個(gè)浮選車間和一套863新浮選工藝設(shè)備。此次擴(kuò)容的電氣設(shè)備的綜合管理，為北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)的智能供配電管控一體化自動(dòng)控制提供了難得的的平臺(tái)和機(jī)遇。2011年6月底確定該項(xiàng)目正式啟動(dòng)后，公司的煤炭事業(yè)部立即組織相關(guān)人力物力重點(diǎn)專攻，從2011年7月技術(shù)交流確定方案開(kāi)始，8月硬件到現(xiàn)場(chǎng)，9月份調(diào)試及正式投運(yùn)，項(xiàng)目組成員圓滿順利的完成了該項(xiàng)目。改造后的選煤廠，洗選效率提高，設(shè)備維護(hù)效率提高，自動(dòng)化程度提高，配合新工藝的良好控制，洗煤廠年處理能力提高到了600噸煤左右。

      公司將軟硬件資源進(jìn)行科學(xué)整合，項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、硬件搭建、軟件實(shí)現(xiàn)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，都投入了關(guān)鍵技術(shù)和人力資源，在短短2個(gè)多月的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了煤炭行業(yè)的智能配電管控一體化系統(tǒng)的突破，創(chuàng)造了一個(gè)新的里程碑。

◎ 系統(tǒng)架構(gòu)

      該項(xiàng)目采用三層控制系統(tǒng)架構(gòu)：由于該系統(tǒng)需要具備電力保護(hù)和綜合分析報(bào)表的需求，上下通訊過(guò)萬(wàn)點(diǎn)，普通HMI軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以上位管理層采用和利時(shí)公司MACS-SCADA（版本：MACS-SCADA3.2.1B-SP3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件，此軟件曾應(yīng)用與地鐵項(xiàng)目的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)吞吐能力可以達(dá)到最高可達(dá)100萬(wàn)點(diǎn)級(jí)別；綜合控制層中又分位兩小層，采用和利時(shí)公司LK系列大型PLC實(shí)現(xiàn)整體控制功能，采用和利時(shí)公司LM系列小型PLC實(shí)現(xiàn)各個(gè)配電柜的單元控制功能，采用設(shè)備配套PLC實(shí)現(xiàn)特殊對(duì)象的單元控制功能；設(shè)備層由現(xiàn)場(chǎng)配電柜、被控設(shè)備和測(cè)量裝置組成。通過(guò)3層控制系統(tǒng)架構(gòu)，綜合實(shí)現(xiàn)了智能供配電管控一體化系統(tǒng)功能。

◎ 智能配電系統(tǒng)的功能介紹

1、低壓配電裝置的測(cè)量、控制和保護(hù)功能

      數(shù)據(jù)的測(cè)量：三相電流、線電壓、有功電量；斷路器合分閘、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間；電機(jī)故障信息；電機(jī)保護(hù)投入類型；當(dāng)前定值整定；系統(tǒng)就地/程控狀態(tài)；漏電實(shí)時(shí)零序電流、零序電壓、零序功率方向角；

      低壓設(shè)備的啟?？刂疲禾峁┑蛪号潆娧b置的保護(hù)功能，包含漏電、短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、電流不平衡、電流斷相、通訊中斷、啟動(dòng)失敗、停止失敗十種保護(hù)功能。保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整設(shè)定、故障記錄；

      低壓配電參數(shù)報(bào)表分析功能；

      低壓配電設(shè)備報(bào)警提示功能，設(shè)備維護(hù)提醒功能。

2、高壓配電裝置的測(cè)量和監(jiān)控功能

與高壓綜合保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)modbus RTU通訊功能；

采集綜保的三相電流、線電壓、有功電量；斷路器合分閘；設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間；電機(jī)故障信息；漏電實(shí)時(shí)零序電流、零序電壓、零序功率方向角測(cè)量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)狀態(tài)，通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)傳到主機(jī)系統(tǒng)，完成對(duì)高壓系統(tǒng)的監(jiān)視功能

高壓配電設(shè)備報(bào)警提示功能。

3、工藝設(shè)備的控制檢測(cè)功能

滿足系統(tǒng)工藝需求的三種控制方式，設(shè)有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)換預(yù)置按鈕，可在3種控制方式間進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換。根據(jù)設(shè)備不同可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)啟停控制和連續(xù)模擬量回路控制。

l  流程控制方式：正常生產(chǎn)時(shí)使用，操作員一鍵啟車，控制系統(tǒng)自動(dòng)按照工藝需求將整條洗煤工藝流程設(shè)備按流程啟車和停車。實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的全面自動(dòng)控制、聯(lián)鎖保護(hù)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能；

l  遠(yuǎn)程控制方式：非正常生產(chǎn)時(shí)使用，操作員在監(jiān)控站畫(huà)面實(shí)現(xiàn)設(shè)備單動(dòng)；

l  就地控制方式：可以用機(jī)旁電氣開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的起/停，滿足設(shè)備檢修、試車、緊急事故處理的需要；

      該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了良好的人/過(guò)程接口能力的監(jiān)控畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)了工藝過(guò)程信息、報(bào)警信息、事件信息的集中顯示和處理。

4、大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供的系統(tǒng)平臺(tái)功能

      報(bào)警功能：該系統(tǒng)提供了集中報(bào)警，分級(jí)分色，具有動(dòng)態(tài)報(bào)警顯示和聲音提示，方便提醒操作人員及早發(fā)現(xiàn)控制對(duì)象中的安全隱患；

      歷史查詢功能：系統(tǒng)提供歷史庫(kù)，客戶根據(jù)需求配置查詢時(shí)間設(shè)置，歷史數(shù)據(jù)可以以列表和趨勢(shì)方式顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢支持在線編輯，滿足用戶實(shí)時(shí)變化需求；

      報(bào)表分析功能：系統(tǒng)提供報(bào)表數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，將歷史數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)鏈接到報(bào)表服務(wù)中，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)表模板自動(dòng)生成所需報(bào)表，并可以對(duì)報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活算法使用，提供電力分析和方向參考；

      權(quán)限控制：不同人員可以通過(guò)不同登陸級(jí)別監(jiān)視不同權(quán)限的內(nèi)容，方便用戶進(jìn)行人員管理和生產(chǎn)管理。

◎ 特點(diǎn)總結(jié)

1、首次將配電保護(hù)與管理控制集成在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中

      LM型小型PLC替代了傳統(tǒng)方式的低壓配電保護(hù)裝置，并且在實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)和保護(hù)等等功能上提供了通訊控制接口。這種自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)形式提供了將配電保護(hù)和管理控制集成在一起的前提基礎(chǔ)。

2、多功能通訊接口

      LK型PLC提供強(qiáng)大的優(yōu)化的通訊功能，實(shí)現(xiàn)了與20多個(gè)LM型PLC的快速DP通訊，滿足了8000點(diǎn)左右的保護(hù)數(shù)據(jù)上傳功能；LK型PLC提供了龐大的多樣化接口功能，在同一臺(tái)LK-PLC上實(shí)現(xiàn)了多種通訊方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與LM-PLC、S7-200PLC、同類站間通訊、上位機(jī)監(jiān)控軟件和現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏五種不同通訊方式的快速交叉通訊。這樣即節(jié)省了低壓配電柜的保護(hù)裝置，又節(jié)省了巨多的與控制裝置連接的信號(hào)電纜，為配電管控一體化提供了了技術(shù)基礎(chǔ)。

3、強(qiáng)大的算法支持

       LM型和LK型PLC提供強(qiáng)大的多種算法支持，既方便實(shí)現(xiàn)了配電保護(hù)快速功能需求有能滿足工礦企業(yè)各種生產(chǎn)流程的復(fù)雜控制需求。本項(xiàng)目在工藝流程方面要求一鍵啟停，逆流程啟車，順流程停車；涉及到整條生產(chǎn)線的設(shè)備，包括各個(gè)入料泵、預(yù)處理器、浮選機(jī)立軸、刮板、篩分機(jī)、壓濾機(jī)、精選攪拌桶、旋流器、各種循環(huán)泵、皮帶機(jī)，在流程啟車停車過(guò)程中需要綜合考慮各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)鎖和閉鎖功能。

◎ 結(jié)束語(yǔ)

      北京和利時(shí)智能供配電管控一體化系統(tǒng)是專為工礦企業(yè)的高低壓配電室電力安全監(jiān)控而開(kāi)發(fā)研制的，應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)，集測(cè)量、保護(hù)、控制、通訊、管理、信息記錄、電能計(jì)量與質(zhì)量分析于一體，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的電力監(jiān)控系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)配電室/變電站無(wú)人值守運(yùn)行方式。

      該系列裝置具有良好的隔離與屏蔽性能，采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程與工藝，整機(jī)具有優(yōu)異的電磁兼容性，能保證現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的高可靠性；現(xiàn)場(chǎng)配置靈活，維護(hù)方便；系統(tǒng)具有可靠性好、抗干擾性強(qiáng)、邏輯性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，滿足了“四遙”功能。

      配電管控一體化的的控制模式，可以有效提高設(shè)備使用率，縮短設(shè)備無(wú)料空運(yùn)時(shí)間來(lái)節(jié)省能源，減少不必要的控制設(shè)備，減少運(yùn)維人員，從而達(dá)到節(jié)能減員的高效管理生產(chǎn)模式，非常適合在煤礦等企業(yè)推廣使用。