摘要：介绍了盘南电厂火车卸煤沟叶轮给煤机和斗轮机控制系统现在存在的问题，无线传输的原理及特点，改造方案、系统配置及改造效果。
关键词：无线通讯；叶轮给煤机；斗轮机
一、前言
盘南电厂火车卸煤沟共设置4台叶轮给煤机，控制方式采用就地控制箱及远方上位机进行控制。远方上位机指令及反馈信号送至中间端子箱，然后通过扁平电缆与就地控制箱进行连接。车位信号采用叶轮给煤机本体机械式编码器输出的模拟量信号输入PLC装置在上位机上进行显示。
干煤棚共设置2台斗轮机，远方上位机指令及反馈信号送至中间端子箱，然后通过扁平电缆与配电室主CPU进行连接，司机室指令及反馈信号通过通讯电缆与配电室主CPU进行连接。
二、存在问题
1、自火车卸煤沟叶轮给煤机及斗轮机投运以来，扁平电缆频繁抽芯、拉断，影响设备正常取煤、存煤。
2、扁平电缆的高价格以及架设扁平电缆的大工作量，使得一次投入成本极高。
3、由于扁平控制电缆和动力电缆捆束在一起，引起控制信号及反馈信号不可避免的被强电信号干扰。
4、因设计原因，火车卸煤沟现车位控制系统采用行走编码器控制，不符合现场实际情况，当轨道上有煤粉积存时，反映实际车位信息不准确。我公司由于煤质较差，经常造成锅炉熄火，现大力推行利用叶轮给煤机进行配煤掺烧，但是因叶轮给煤机的车位信息不准确，对配煤掺烧方案的实施造成了极大阻碍。
三、无线传输的原理
无线通信，顾名思义就是不依赖于电网网架进行信号传输，特点是抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合在大型移动设备上应用，达到可以完全替代现有控制电缆的目的。
叶轮给煤机无线控制系统采用了数字通信和自动调频技术，简称FHSS，FHSS技术中所谓跳频就是发射器和接受器按照事先约定好的、只用双方知道的顺序不断改变无线传输的频率，如果有用信号和干扰信号在当前使用的传输频率下发生冲突，数据包会被破坏而不能再用，由于数据包很小，并且能迅速被重复传输，不会出现数据丢失，FHSS不是抑制干扰，而是容忍干扰，每个传输数据包都会被校对，如果它被破坏了，这个数据包将不能再用，随后使用下一个传输频率的通讯会提供一个正确的数据包。此项技术的成功应用，从而使其具有很强的抗干扰特性和多网络下自适应能力。
本控制系统工作原理是无线主机AYWM-2450/Z把输煤PLC传来的开关量和模拟量信号经微处理器（MCU）处理成数据信号，然后经内部总线将数据信号转换成无线信号，通过高增益天线进行传输，无线从机AYWM-2450/C接到数据信号后又还原成开关量和模拟量发给叶轮给煤机或斗轮机的执行元件，同时反馈一个状态信号，完成控制命令。
四、无线传输的特点
1、无线控制系统采用了最先进的数字无线技术，可以数字纠错，自动跳频，较之模拟信号大大提高了抗干扰性和通讯可靠性。
2、采用新一代电路设计及软件升级，较之以前的模拟信号传输更加稳定、增强抗干扰能力、命令和信号返回速度更快。
3、主要设备采用PLC控制，使用梯形图等编程语言，标准通用的通讯协议，便于日后修改程序、采购备品备件。
4、支持光纤、RS485、以太网等多种通信方式，高抗干扰性，支持TCP/IP通讯协议，支持标准MODBUS-TCP通讯协议，任何组态软件都可以驱动和显示。
5、针对电厂输煤环境研发，能长期工作在粉尘、潮湿的现场环境中。
6、系统所有备件采用模块化设计原则，安装、更换和维修方便，彻底减少了检修人员的工作量和检修成本。
8、高抗干扰性能，无线控制主从机采用军品芯片，软件冗余加密，运行可靠、稳定。
五、改造方案
1、拆除现有叶轮给煤机及斗轮机控制扁平电缆系统，用全数字、标准化的无线数传装置替代控制扁平电缆。
2、无线数传采用点对点方式，即每一个开关量或模拟量对应一个无线传输通道。
3、叶轮给煤机及斗轮机的无线数传采取一对一方式进行改造，即每台叶轮给煤机或斗轮机配置一套无线数传设备。
4、叶轮给煤机无线传输系统由无线通讯主机、地面站控制箱、叶轮给煤机不锈钢控制箱及相关附件组成。无线通讯主机布置于火车卸煤沟子站PLC柜内、地面站控制箱安装于煤沟端部，通信模块集成在叶轮给煤机不锈钢控制箱中安装于叶轮给煤机本体上。无线通讯主机与地面站控制箱采用光纤连接，地面站控制箱与叶轮给煤机不锈钢控制箱采用数字无线方式通信，实现叶轮给煤机的远程控制与监视。
5、叶轮给煤机无线通讯主机与火车卸煤沟子站PLC装置采用以太网通讯进行连接，然后通过光纤接入输煤程控主站系统。
6、叶轮给煤机位置检测及显示功能，使用以下位置检测方式：以射频无线的方式检测叶轮给煤机的具体位置。此类检测方式是采用目前流行的RFID射频编码方式，即在叶轮本体上安装射频读卡器（读卡器一般通过标准RS232串口与无线通信系统的PLC相连），在叶轮轨道沿线安装RFID射频定位器，当叶轮行走时，就可以通过读卡器读取定位器上的唯一编码信息，从而获得叶轮给煤机的行走位置。位置检测精度与定位器的设置有关，沿线定位器越多，精度就越高，一般定位器设置为1~2米一个。
7、斗轮机无线传输系统由无线通讯主机、通信模块控制箱及相关附件组成。无线通讯主机布置于斗轮机中间端子箱，对输煤程控PLC
装置发出的指令信号及通讯模块反馈的数据进行处理、转换。两个通信模块控制箱分别安装于中间端子箱及斗轮机配电室，两个通信模块控制箱采用数字无线方式通信，实现斗轮机的控制信号及状态信号传输。
8、输煤程控PLC装置与斗轮机无线通讯主机采用硬接线连接，无线通讯主机与通讯模块采用RS485电缆进行通信。
六、改造后设备工作流程
举例：输煤程控上位机发给#1A叶轮给煤机一个“叶轮启动”命令。
当在输煤程控的画面上点击#1A叶轮给煤机的“叶轮启动”按钮，输煤程控就给对应主站PLC发1个带IP地址的命令数据，主控PLC接收到数据后，把数据进行编码，通过串行通信接口把信号（RS485）传给光纤收发器，光纤收发器将信号转换成光信号，通过光纤发给地面站，地面站的光纤收发器将光信号还原成RS485电信号传给无线通信模块，通信模块再把数据编码加密，然后把1、0、0、1的数据信号经过调制解调成无线信号后，通过高增益无线发射天线发射，无线发射器传输至机上站。
机上站高增益无线发射天线接收到信号后，进行密码校验，校验通过后将信号还原成RS485标准协议与从站PLC相连接、从站PLC再将数字信号还原成开关量，闭合叶轮启动继电器，继电器闭合叶轮运行，其运行信号加到从站PLC的开关量输入端，通过和以上相反的路径回到上位机，画面就显示“叶轮运行”。其它命令和此命令的过程相同。
七：改造后效果
1、叶轮给煤机无线通讯改造后彻底解决了扁平控制电缆频繁抽芯造成的人力资源及高成本费用投入。
2、通过改造，运行人员更能清楚的了解叶轮给煤机状态，为调度人员取煤，配煤提供有效依据，使机组运行更加安全稳定。为电厂创造更大的发电量带来了安全的保证。
参考文献：
[1]金凤楼.火力发电厂燃料输送机械及系统.吉林人民出版社，1996
[2]王占兵.PLC控制网络在火力发电厂输煤控制系统的应用[J].中国电力教育，2009
作者简介：
陈遂刚（1982-），男，汉族，重庆铜梁，本科，助理工程师，电力工程技术。
论文作者:陈遂刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
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