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摘要：火力发电厂的输煤程控系统是以计算机，通信网络和电子模件，传感器等机电设备等组成，对电厂运煤系统进行控制，监视的和保护的系统。
关键词：输煤程控系统、PLC控制柜、功能测试、系统、I\O通道、工程师站、监视、安全、DCS
内容：
1.随着“一带一路“的战略延伸，中国很多建设公司走出国门参与周边国家的基础设施建设。其中包括很多火力发电厂。这其中包含论文分析的输煤程控系统。
2.输煤程控系统PLC控制柜的主要特点为功能分散、操作显示集中、数据共享、以I/O 卡件为信号传递模块。
3.控制分析
?硬件配置检查
?PLC 控制柜：涵盖机柜尺寸、颜色、外观、内部接线、KKS码、防护等级；(电源电缆线径不宜低于2.5平方，颜色根据签订的技术协议制定，可根据国标或IEC相关标准，目前外资电厂普遍依照IEC標准制定。开关量电缆宜选用阻燃屏蔽控制电缆，模拟量及脉冲量弱电回路宜选用阻燃计算机屏蔽电缆，纤芯截面积不小于1平方。现在标准项目都会给每台柜子添加KKS编码用以识别和管理所有设备这一项要逐一对比分析核对。)
?模件类型及数量：模件数量型号应与技术协议及图纸匹配；
?工程师站、操作与监视系统：配置检查（处理器、内存、硬盘、操作系统）；外观设备检查；
?总线与电源系统型号配置检查
?不同类型的I/O分布测点至少留有15%-20%的备用量，控制器的处理器应有40%的余量，处理器内存应有50%的余量。电源容量应有30%-40%的余量。
?PLC自动控制系统功能测试
?硬件功能测试：电源输入24VDC、模件工作情况正常，无故障、组态编译无错误，组态下装时CPU仍能正常工作，系统不受影响在线下装、在线插拔模件，系统应能正常工作，LCD上显示卡件故障信号、复位或拔出控制器模件，系统应自动平稳的切换到备用控制器工作，模件复位完成后应能自动投入到备用状态、切断一路24V电源，系统应能正常工作；
?软件要求分析：PLC 系统组态是否采用统一方式的组态，组态的统一性目的是方便维护理解。所有的算法及系统的参数应存储在处理器模件的非易失性存储器内，执行时不必重新装载；监控系统的所有控制、监视、报警和故障判断等功能，应由工控机主机提供，而且可在LCD上显示和监视；在上位工控机上对系统组态，应用软件无论是在线或离线的均应能进行编辑和修改，而且不影响系统的正常运行；顺序逻辑控制应采用以逻辑图和梯形图的形式进行编辑，并能打印逻辑图；事故报警功能应能使运行人员方便地辨别和解决各种问题。
?PLC系统耐压及抗干扰能力分析：冲击耐压符合IEC60255-5：4级，正负5Kv。
1Mhz高频干扰影响应符合IEC60255-22-1:3级，2.5Kv共模，1Kv差模。静电放电应符合IEC60255-22-2：1996，严酷等级3。电磁辐射应符合IEC60255-22-3：1989.10V/m,80-1000MHz.快速瞬间脉冲干扰应符合IEC60255-22-4:4级，正负2Kv通讯口，电源正负4Kv。抗浪涌干扰应满足GB/T15153.1-1998:3级,正负2Kv。电磁隔离1.5 Kv,以太网口。输入通道共模干扰抑制比应大于120db,输入通道差模干扰抑制比大于60db。系统可利用率大于99.9%，平均无故障时间（MTBF）应大于50000小时。
?总线功能检查与测试（现场总线适用于距离长、设备分散、现场环境差的环境，并且降低了工程电缆造价，简化了电缆设施，而且提高了监控系统的智能化和信息量，缩短了系统调试和运行维护时间）
?检查OSM模件号、工作状态、光纤环路断路测试；
?网络正常符合率低于20%，事故符合率低于40%。
?I/O 通道测试
?测试前需核对工艺流程图、技术协议与I/O清册是否吻合，需澄清所有异议；
?用信号发生器模拟DI信号，验证输入是否正确，用软件模拟强制输出，用测量仪器测量输出的DO 信号，AI 信号采用信号发生器输入对等的低、中、高数值的信号，检查与工程师站的设定值是否匹配，AO信号采用软件模拟输出的方式进行输出低、中、高范围的数值，在终端用测量仪器测定信号输出值已验证回路是否畅通,脉冲量信号需要输入一定的频率和一定电压的脉冲信号作，转速量信号需要输入一定频率和一定电压的正弦信号。
?模拟量输入的精度应满足如下要求：电流信号应<0.1%，电压信号应<0.1%，热电偶应<0.2%，热电阻应<0.2%。模拟输出量精度应<=0.25%，开关输入输出量灵活，脉冲输入量应<=0.2%，转速量的精度应为正负1转/分。
?模拟量信号传送时间不大于2S，开关量信号传送时间不大于1S.
?模拟量的最大输入阻抗应为250欧姆，模拟量输出4-20mA应具有驱动回路阻抗大于600欧姆的负载能力，开关量输入模件应具有光电隔离措施强电220VAC及110VDC的能力，开关量输出模件应采用隔离继电器后驱执行机构，输出点容量不应小于220VAC，5A，依照具体项目要求而定.
?交流输入电源测试
?两路220 VAC进入一个电源自动切换开关，任一路电源断开都能保证PLC柜能，正常工作，且电压保持恒定，交流电压的波动范围不大于正负10%；
?输煤程控应设置独立的在线式UPS，蓄电池备电时间不低于0.5H.
?工程师站测试
?工程师站上电，系统登陆检查(软件版本号、组态图检查,软件版本是否为最新，组态图和工艺流程图做一一对比，组态画面的功能和逻辑与工艺一一核实）； ?打印机功能测试（选择任意组态页面打印、任意流程画面打印、任意报警画面打印）
?操作与监视系统测试
?检查LCD 显示，鼠标响应，报警信息显示；
?选择任意流程画面，激活流程画面（画面显示应清晰、整齐、色彩分明，各个流程图的名称与表征一至）；
?观察相应的设备状态变化；
?对现有组态进行修改，增量下装到原主控制器或功能模件中，系统原组态数据应自動刷新，刷新周期不大于1S，下装过程中应无出错或死机等现象发生。
?系统响应时间测试
?对鼠标请求的响应时间（测试鼠标发指令至信号输出模件的延时时间；任意操作任意设备的启动和停止按钮，在线监测组态页面的反应时间间隔；同步观测模块内的状态灯的变化及对应的继电器的动作。）
?画面对反馈信号的响应时间（选出任意一个模拟量测点，并给出仿真信号；同步监测画面内的该测点的反馈变化；任意选择一个开关量测点，并给出仿真信号；同步监测画面内的该测点的状态反馈变化。）
?调用一般画面响应时间应小于1S，动态画面响应时间不大于2S。
?系统负荷率测试
?利用PLC系统自带程序进行CPU符合率测试，每个CPU的正常负荷率宜<30%，事故符合率宜<50%。
?冗余功能测试
?CPU 应用处理器的冗余切换试验：切断冗余CPU中的一个CPU，对信号的处理和传输没有任何影响，系统运行正常，检查对应的电源故障信息是否出现在组态屏幕上；
?安全性检查
?一般项目会设置3个操作权限的安全级别登录：工程师级，可以完成任何设备的所有控制和维护；操作员级，可以完成任何设备的所有启动、停止、手动选择等操作，浏览报警、趋势；游客级，无任何设备操作权限，可以浏览报警趋势。工程师级别和操作员级别的权限可以取消报警信号，所有取消报警的动作都会被记录。
?输煤程控系统PLC控制柜与DCS系统通讯测试
?两者之间的测试通过MODBUS TCP/IP 协议解决，DCS系统作为主控装置，输煤程控系统作为辅控装置，将输煤程控系统MODBUS 通讯I/O清册相关的输入输出量信息组态到DCS系统中。输煤程控系统的PLC控制装置将通讯到DCS主控系统上以核对组态信息的正确与否。核对的信息要求如下：模拟一个一个核对所有模拟量和数字量信号，核对输煤程控系统与DCS系统的数值是否相同。
4.结束语
随着中国基建走出去的项目越来越多，输煤系统的PLC控制应用也越来越广泛，集成度也越来越高，很多控制系统是由外方业主直接指定的国际品牌，应用的标准也随之变成国外标准，对国内总包企业走出去增加了挑战和难度。目前PLC控制趋势和主导产品也日趋成熟，这都给中资企业转型升级走出去提供了不少机遇。
参考文献：
【1】孙茗、黄生睿、张丽华、季丽杰、汪少勇 火力发电厂运煤设计技术规程 2012.03.01
关键词：输煤程控系统、PLC控制柜、功能测试、系统、I\O通道、工程师站、监视、安全、DCS
内容：
1.随着“一带一路“的战略延伸，中国很多建设公司走出国门参与周边国家的基础设施建设。其中包括很多火力发电厂。这其中包含论文分析的输煤程控系统。
2.输煤程控系统PLC控制柜的主要特点为功能分散、操作显示集中、数据共享、以I/O 卡件为信号传递模块。
3.控制分析
?硬件配置检查
?PLC 控制柜：涵盖机柜尺寸、颜色、外观、内部接线、KKS码、防护等级；(电源电缆线径不宜低于2.5平方，颜色根据签订的技术协议制定，可根据国标或IEC相关标准，目前外资电厂普遍依照IEC標准制定。开关量电缆宜选用阻燃屏蔽控制电缆，模拟量及脉冲量弱电回路宜选用阻燃计算机屏蔽电缆，纤芯截面积不小于1平方。现在标准项目都会给每台柜子添加KKS编码用以识别和管理所有设备这一项要逐一对比分析核对。)
?模件类型及数量：模件数量型号应与技术协议及图纸匹配；
?工程师站、操作与监视系统：配置检查（处理器、内存、硬盘、操作系统）；外观设备检查；
?总线与电源系统型号配置检查
?不同类型的I/O分布测点至少留有15%-20%的备用量，控制器的处理器应有40%的余量，处理器内存应有50%的余量。电源容量应有30%-40%的余量。
?PLC自动控制系统功能测试
?硬件功能测试：电源输入24VDC、模件工作情况正常，无故障、组态编译无错误，组态下装时CPU仍能正常工作，系统不受影响在线下装、在线插拔模件，系统应能正常工作，LCD上显示卡件故障信号、复位或拔出控制器模件，系统应自动平稳的切换到备用控制器工作，模件复位完成后应能自动投入到备用状态、切断一路24V电源，系统应能正常工作；
?软件要求分析：PLC 系统组态是否采用统一方式的组态，组态的统一性目的是方便维护理解。所有的算法及系统的参数应存储在处理器模件的非易失性存储器内，执行时不必重新装载；监控系统的所有控制、监视、报警和故障判断等功能，应由工控机主机提供，而且可在LCD上显示和监视；在上位工控机上对系统组态，应用软件无论是在线或离线的均应能进行编辑和修改，而且不影响系统的正常运行；顺序逻辑控制应采用以逻辑图和梯形图的形式进行编辑，并能打印逻辑图；事故报警功能应能使运行人员方便地辨别和解决各种问题。
?PLC系统耐压及抗干扰能力分析：冲击耐压符合IEC60255-5：4级，正负5Kv。
1Mhz高频干扰影响应符合IEC60255-22-1:3级，2.5Kv共模，1Kv差模。静电放电应符合IEC60255-22-2：1996，严酷等级3。电磁辐射应符合IEC60255-22-3：1989.10V/m,80-1000MHz.快速瞬间脉冲干扰应符合IEC60255-22-4:4级，正负2Kv通讯口，电源正负4Kv。抗浪涌干扰应满足GB/T15153.1-1998:3级,正负2Kv。电磁隔离1.5 Kv,以太网口。输入通道共模干扰抑制比应大于120db,输入通道差模干扰抑制比大于60db。系统可利用率大于99.9%，平均无故障时间（MTBF）应大于50000小时。
?总线功能检查与测试（现场总线适用于距离长、设备分散、现场环境差的环境，并且降低了工程电缆造价，简化了电缆设施，而且提高了监控系统的智能化和信息量，缩短了系统调试和运行维护时间）
?检查OSM模件号、工作状态、光纤环路断路测试；
?网络正常符合率低于20%，事故符合率低于40%。
?I/O 通道测试
?测试前需核对工艺流程图、技术协议与I/O清册是否吻合，需澄清所有异议；
?用信号发生器模拟DI信号，验证输入是否正确，用软件模拟强制输出，用测量仪器测量输出的DO 信号，AI 信号采用信号发生器输入对等的低、中、高数值的信号，检查与工程师站的设定值是否匹配，AO信号采用软件模拟输出的方式进行输出低、中、高范围的数值，在终端用测量仪器测定信号输出值已验证回路是否畅通,脉冲量信号需要输入一定的频率和一定电压的脉冲信号作，转速量信号需要输入一定频率和一定电压的正弦信号。
?模拟量输入的精度应满足如下要求：电流信号应<0.1%，电压信号应<0.1%，热电偶应<0.2%，热电阻应<0.2%。模拟输出量精度应<=0.25%，开关输入输出量灵活，脉冲输入量应<=0.2%，转速量的精度应为正负1转/分。
?模拟量信号传送时间不大于2S，开关量信号传送时间不大于1S.
?模拟量的最大输入阻抗应为250欧姆，模拟量输出4-20mA应具有驱动回路阻抗大于600欧姆的负载能力，开关量输入模件应具有光电隔离措施强电220VAC及110VDC的能力，开关量输出模件应采用隔离继电器后驱执行机构，输出点容量不应小于220VAC，5A，依照具体项目要求而定.
?交流输入电源测试
?两路220 VAC进入一个电源自动切换开关，任一路电源断开都能保证PLC柜能，正常工作，且电压保持恒定，交流电压的波动范围不大于正负10%；
?输煤程控应设置独立的在线式UPS，蓄电池备电时间不低于0.5H.
?工程师站测试
?工程师站上电，系统登陆检查(软件版本号、组态图检查,软件版本是否为最新，组态图和工艺流程图做一一对比，组态画面的功能和逻辑与工艺一一核实）； ?打印机功能测试（选择任意组态页面打印、任意流程画面打印、任意报警画面打印）
?操作与监视系统测试
?检查LCD 显示，鼠标响应，报警信息显示；
?选择任意流程画面，激活流程画面（画面显示应清晰、整齐、色彩分明，各个流程图的名称与表征一至）；
?观察相应的设备状态变化；
?对现有组态进行修改，增量下装到原主控制器或功能模件中，系统原组态数据应自動刷新，刷新周期不大于1S，下装过程中应无出错或死机等现象发生。
?系统响应时间测试
?对鼠标请求的响应时间（测试鼠标发指令至信号输出模件的延时时间；任意操作任意设备的启动和停止按钮，在线监测组态页面的反应时间间隔；同步观测模块内的状态灯的变化及对应的继电器的动作。）
?画面对反馈信号的响应时间（选出任意一个模拟量测点，并给出仿真信号；同步监测画面内的该测点的反馈变化；任意选择一个开关量测点，并给出仿真信号；同步监测画面内的该测点的状态反馈变化。）
?调用一般画面响应时间应小于1S，动态画面响应时间不大于2S。
?系统负荷率测试
?利用PLC系统自带程序进行CPU符合率测试，每个CPU的正常负荷率宜<30%，事故符合率宜<50%。
?冗余功能测试
?CPU 应用处理器的冗余切换试验：切断冗余CPU中的一个CPU，对信号的处理和传输没有任何影响，系统运行正常，检查对应的电源故障信息是否出现在组态屏幕上；
?安全性检查
?一般项目会设置3个操作权限的安全级别登录：工程师级，可以完成任何设备的所有控制和维护；操作员级，可以完成任何设备的所有启动、停止、手动选择等操作，浏览报警、趋势；游客级，无任何设备操作权限，可以浏览报警趋势。工程师级别和操作员级别的权限可以取消报警信号，所有取消报警的动作都会被记录。
?输煤程控系统PLC控制柜与DCS系统通讯测试
?两者之间的测试通过MODBUS TCP/IP 协议解决，DCS系统作为主控装置，输煤程控系统作为辅控装置，将输煤程控系统MODBUS 通讯I/O清册相关的输入输出量信息组态到DCS系统中。输煤程控系统的PLC控制装置将通讯到DCS主控系统上以核对组态信息的正确与否。核对的信息要求如下：模拟一个一个核对所有模拟量和数字量信号，核对输煤程控系统与DCS系统的数值是否相同。
4.结束语
随着中国基建走出去的项目越来越多，输煤系统的PLC控制应用也越来越广泛，集成度也越来越高，很多控制系统是由外方业主直接指定的国际品牌，应用的标准也随之变成国外标准，对国内总包企业走出去增加了挑战和难度。目前PLC控制趋势和主导产品也日趋成熟，这都给中资企业转型升级走出去提供了不少机遇。
参考文献：
【1】孙茗、黄生睿、张丽华、季丽杰、汪少勇 火力发电厂运煤设计技术规程 2012.03.01