神华黄骅港煤码头中央控制系统设计及实现

神华黄骅港煤码头中央控制系统设计及实现

乔朝起

(大连理工大学系统工程研究所,辽宁大连　116024)

摘　要:神华黄骅港煤码头是自动化程度要求很高的专业性码头,也是第一个由国内总承包、系统集成的大型煤炭装卸港口工程。文章从其控制中枢——中央控制系统着眼,对整个控制系统的硬件、软件方面的设计如何满足工艺系统的总体要求进行了阐述,并对设计中的难点、重点进行了分析。

关键词:神华黄骅港;煤码头;中央控制系统;软件;硬件

中图分类号:T P271.5 文献标识码:A 文章编号:1003-3688(2004)05-0020-05

Design and Realization of Central Control System for

Shenhua Coal Terminal in Huanghua Port

QIAO Chao-qi

(System Eng ineering Instit ute o f Dalian U niv ersit y o f T echno lo gy and

Engineer ing,Dalian116024,China)

Abstract:Shenhua Coal T er minal in Huang hua Po rt is a pro fessional ter minal demanding high automat icity and also the fir st lar ge sy st em-integ rat ed coal-handling term inal that w as built by domestic fir ms as t he g eneral co ntra cto r. Star ting for m the contr ol pivo t of the ter minal-centr al co nt ro l system,the paper ex po unds how the desig ns of the hardw are and so ftw are of the o ver all co nt ro l sy stem w er e made t o meet t he gener al r equir ement s of the techno log ical sy st em and also analyzes t he difficulties and key issues encounter ed in the designs.

Key words:Huanghua Po rt;coal ter minal;centr al co nt ro l sy st em;soft war e;hardw are

1　工艺系统概述

神华黄骅港煤码头工程是国家“九・五”计划重点工程建设项目——神华集团神府煤炭出口第一期系统工程的重要组成部分,是神府煤出口境内外的门户。在十五大时被中央定为跨世纪建设的煤炭出口大港。

黄骅港位于河北省沧州市以东约90km的渤海之滨,漳卫新河与宣惠河交汇的大口河以北海域,是我国西煤东运的第二条大通道的出海口。工程分三期进行,一期工程建设规模为1个3.5万吨级和2个5万吨级肥大型装船泊位,完成后年吞吐量为3000万t,二期达到6000万t,远期将达到1亿t。这样一个大港,需要有稳定可靠、高度自动化的先进的控制系统和高可用性、高扩展性、安全可靠的计算机信息管理系统的支持。

目前,一期工程已经投产运行42个月,完成煤炭吞吐总量为7600万吨;现在进行的二期工程也正在重载试车、性能考核阶段。如此大型散货装卸码头由国内总承包、自

收稿日期:2004-09-07

作者简介:乔朝起(1970-),女,硕士研究生,高级工程师,工业电气自动化及控制工程专业。主设计,在本行业尚不多见。本文就神华黄骅港二期中央控制系统的设计和实现给予阐述,以期与同行进行交流和共勉。

神华黄骅港二期煤码头装卸设备共计20条皮带机,总长约15km;堆场单机8台,其中4400t/h堆料机3台, 6000t/h取料机3台,另外2台为3000t/h混煤用的取料机;3台6000t/h装船机,3套4400t/h翻车机系统。

系统工艺流程为36个,其中翻堆作业流程10个,取装作业流程18个,混煤作业8个流程。

为适应环保要求,系统在皮带机每个落料转接点处设计安装了共计14套干式除尘器,用来抑制扬尘;此外,系统还有独立的洒水除尘系统,主要用于翻车机系统及堆场的洒水抑尘,堆场共计安装喷枪300套,各单机供水槽7套。

依据工艺需求,神华黄骅港二期煤码头中央控制系统将负责完成20条皮带机及其附属设备单体控制、与14台大型装卸设备和信息管理系统的数据交换及港口所有工艺设备的共计36个流程运转控制。下面就中央控制系统设计给予概要阐述。

2004年10月

第5期　总第132期

中国港湾建设

China Harbour Engineering

O ct.,2004

T ota l132,N o.5

2　中央控制系统网络拓扑结构

中央控制系统(以下简称“中控系统”)作为神华黄骅港二期煤码头控制系统中枢,除主要负责皮带机及其附属设备的运转、与各单机信息交换、工艺流程的顺序起停外,同时作为控制系统与信息管理系统信息交换的桥梁,它将各个生产设备的运行状况、运转时间、装卸作业量、堆场堆存情况等基础信息上传给信息管理系统,同时根据信息管

理系统下达的作业指令,控制各个工艺流程的起停作业。 系统主要包括与生产管理系统连接的Ether net ,网络通讯速率为100M /10M bps ;与各I /O 站、各单机通讯连

接的Contr olN et ,网络通讯速率为5M bps ;分布在现场的I /O 站点采用RI /O (Allen-Br adely 公司设备网络结构)通讯,速率为57.6bps,参见图1

。

图1　中央控制系统网络拓扑图

本工程控制系统主要采用美国R ockWell 公司的新一代的P L C (可编程逻辑控制器)——A BL o gix5555,通过5M bps 带宽的Co nt ro lN et 网络实现中控系统与网段中各节点的数据交换。

控制网分布在中控室的主网段拓扑结构为总线型,网络通讯介质为R G6同轴电缆。各网段间拓扑结构为星形结构,网络通讯介质为多模光缆。这种星形结构满足了高可靠性工艺要求,即任何1套独立的PL C 控制单体系统与中央控制系统的通讯中断,不会影响到系统其它设备的正常运行。

控制网上的每台设备都有其唯一的标识——节点号,由中控P LC 系统作为管理者,与各单体设备进行I/O 扫描和信息传递,从而实现整个装卸工艺设备根据下达的作业指令进行运转。

3　中央控制系统的设计功能

中控系统设计实现了以下主要功能:

(1)采集现场各种保护装置、位置检测装置的信号,用

来监控各执行机构动作。

(2)被控设备具备三种工作方式:“机侧”控制、中控室集中“手动”和“自动”。

设备的就地操作箱设有“机侧/远程”位置转换开关。机侧位置,设备可以脱离P LC 系统而单独运转,且不加入流程联锁;远程状态,由PL C 控制,中控系统操作员可以在两种控制方式下选择“手动”或“自动”,按工艺流程的顺序起停设备。通常情况下,机侧操作仅作为设备调试、维修时使用,正常生产应采用“自动”或“手动”作业方式。

(3)满足36个工艺流程的控制要求,操作员选择对应的流程号后,流程中涉及到的设备按逆煤流顺序起动、顺煤流顺序停止的原则参与流程;允许多个流程同时运转;流程起动后,“手动/自动”操作方式的转换,不影响整个流程的运行,即自动方式下起动的流程,可以通过手动方式停止,手动起动的流程,也可以通过自动方式停止,这种设计方式可以方便操作员进行运行流程间的转换,即如果要转换的流程与正在运转的流程有共同的设备,则可以通过手动方

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