1 工程概況及系統(tǒng)簡(jiǎn)介
為緩解華東、華南等區(qū)煤炭能源材料急缺需求，國(guó)家增加大秦（大同—秦皇島）鐵路運(yùn)力同時(shí)，對(duì)煤炭港口吞吐量需求也加大，秦皇島港為適應(yīng)煤炭消費(fèi)市場(chǎng)和保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)需要，并為適應(yīng)秦皇島港自身發(fā)展需要，于2004年8月開(kāi)工建設(shè)秦皇島港煤四期擴(kuò)容工程，該工程擬建3.5萬(wàn)、5萬(wàn)噸級(jí)泊位各1個(gè)，設(shè)計(jì)能力為1500萬(wàn)噸/年。原有煤四期工程于1997年12月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為3000萬(wàn)噸/年，共設(shè)5條堆場(chǎng)，堆場(chǎng)占44萬(wàn)平米，堆場(chǎng)容量214萬(wàn)噸，。
煤四期擴(kuò)容工程堆場(chǎng)位于現(xiàn)煤四期堆場(chǎng)南側(cè)，布置3條堆場(chǎng),堆場(chǎng)設(shè)備采用兩臺(tái)懸臂式堆料機(jī)、4臺(tái)取料機(jī)和堆場(chǎng)皮帶機(jī)進(jìn)行裝卸作業(yè)。煤堆底部寬度為56m，堆高17m，堆場(chǎng)長(zhǎng)度1105m，堆料線和取料線中心距為73m。堆場(chǎng)占25.7萬(wàn)平米，堆場(chǎng)容量125萬(wàn)噸。占設(shè)計(jì)年能力8.3%。堆場(chǎng)面積較大，且煤炭為露天存放，風(fēng)天和裝卸過(guò)程中容易起塵，造成環(huán)境污染。為抑制堆場(chǎng)煤炭粉塵對(duì)港口及周邊環(huán)境影響，本工程每條堆場(chǎng)兩側(cè)各設(shè)置33個(gè)灑水噴槍，間隔34米，共計(jì)198個(gè)噴槍，對(duì)堆場(chǎng)煤堆進(jìn)行自動(dòng)噴灑作業(yè)，抑制粉塵產(chǎn)生，減少環(huán)境污染。
系統(tǒng)采用Interbus灑水噴槍現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，共設(shè)有153個(gè)總線控制站，控制堆場(chǎng)198個(gè)噴槍自動(dòng)噴灑作業(yè)和轉(zhuǎn)接機(jī)房、碼頭等區(qū)域供水設(shè)備信號(hào)采集及設(shè)備控制。灑水除塵控制系統(tǒng)采用一臺(tái)Rockwell公司Controllogix 系列PLC，與兩臺(tái)上位監(jiān)控操作站以太網(wǎng)相連�？刂泣c(diǎn)數(shù)約3000點(diǎn)左右。上位監(jiān)控操作站和PLC設(shè)于灑水噴槍灑水泵房控制室。
2 系統(tǒng)方案確定
本工程堆場(chǎng)灑水噴槍站及其它設(shè)備控制站153個(gè)，且數(shù)量多、分布廣、距離遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡劣，絕大多數(shù)為戶外露天使用。如采用傳統(tǒng)PLC遠(yuǎn)程站方式控制，每個(gè)噴槍站單設(shè)一個(gè)遠(yuǎn)程站，將會(huì)使成本大大提高，另外，PLC模塊防護(hù)等級(jí)較低,工作時(shí)溫度范圍一般為00C ～400C，難于適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和秦皇島冬季較低氣溫(最低－200C)；如把PLC遠(yuǎn)程站設(shè)于堆場(chǎng)附近變電所或?yàn)⑺梅靠刂剖覂?nèi)，則將耗費(fèi)大量控制電纜、電纜橋架，極大增加了敷設(shè)電纜及安裝橋架施工工程量和加大了日后控制電纜維護(hù)工作量,設(shè)計(jì)和計(jì)算，僅從堆場(chǎng)附近變電所引至堆場(chǎng)灑水噴槍站控制電纜(kvv-14*2.5)就需約160km左右。
針對(duì)上述情況，面對(duì)這種設(shè)備控制分散、設(shè)備布置距離遠(yuǎn)、控制點(diǎn)數(shù)多作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，利用PLC遠(yuǎn)程站方式難于有效解決以上成本、惡劣環(huán)境、冬季低溫及日常維護(hù)量大等諸多問(wèn)題。，為適應(yīng)上述工藝要求及現(xiàn)場(chǎng)條件，需設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉、布線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、工作安全可靠控制系統(tǒng)方案。
由德國(guó)PhoenixContact公司開(kāi)發(fā)Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為上述灑水系統(tǒng)提供了一個(gè)完整解決方案，如圖1所示。近十多年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)面向設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)起到了巨大推動(dòng)作用。大量現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備可各種途經(jīng)連接到Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線上，網(wǎng)絡(luò)互相通信，實(shí)現(xiàn)智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備功能自制性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度分散性以及管控一體化。Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、煙草工業(yè)、物流輸送技術(shù)、造紙、包裝和食品工業(yè)等行業(yè)。1998年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50254，2000年2月成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158，2004年末成為中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)JB10308。至今，全球已有1000多個(gè)生產(chǎn)廠家提供2500多種Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有六百五十萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)成功應(yīng)用。Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)布線、診斷和維修上對(duì)設(shè)計(jì)、集成和用戶都將帶來(lái)方便和收益。
Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線物理層采用RS485串行通信標(biāo)準(zhǔn)，傳輸介質(zhì)可為屏蔽雙絞線、光纜或紅外線，最多分支達(dá)16層。速率固定為500K，采用雙絞線時(shí)，
相鄰站點(diǎn)安全距離為400米。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹(shù)型，可連接最多254 個(gè)子站，易于擴(kuò)展、易于分層。采用電纜總線時(shí)無(wú)中繼最長(zhǎng)可達(dá)12公里，同時(shí)各子站無(wú)需編址。Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線諸多特點(diǎn)，堆場(chǎng)上述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上優(yōu)先選用了Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線，Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線方案能夠較好解決上述灑水工藝系統(tǒng)所要求環(huán)境、溫度、成本及維護(hù)等方面問(wèn)題，主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
符合國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放系統(tǒng)，簡(jiǎn)單、易用�？膳c主流PLC相連接（Rockwell/Siemens/Schneider）、易于擴(kuò)展。
傳輸距離遠(yuǎn)，兩站之間＜400M，可選用電纜，兩站之間＞400M，而＜2000M可選用光纜。同一系統(tǒng)中，三種傳輸媒介（雙絞線、光纖、紅外）可以需要混合使用，極大滿足了現(xiàn)場(chǎng)工況需求。
強(qiáng)大診斷功能。獨(dú)立診斷程序提供了詳細(xì)故障信息（故障址、故障類型和故障歷史記錄），診斷寄存器提供了用戶程序處理故障信息工具，極大方便了系統(tǒng)集成和日后維護(hù)。
Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品溫度范圍廣，可-250C ～+550C之間正常工作，可完全滿足秦皇島區(qū)冬季低溫工作環(huán)境。
3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本工程灑水工藝系統(tǒng)特點(diǎn)及Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線優(yōu)勢(shì)，國(guó)際自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)擴(kuò)展方便、操作安全可靠、易于管理和維護(hù)等原則，設(shè)計(jì)成一個(gè)由計(jì)算機(jī)、PLC、Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線組成多級(jí)、開(kāi)放式集散型數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理系統(tǒng)，如圖2所示。
灑水除塵控制系統(tǒng)采用一臺(tái)Rockwell大型Controllogix PLC作為控制主機(jī)，CPU選用1756-L55M24,配有一個(gè)Controllogix PLC1756-ENBT以太網(wǎng)接口模塊，用于與上位監(jiān)控操作站網(wǎng)絡(luò)連接；另配有一個(gè)PhoenixContactInterbus控制卡SST IBS CLX RLL，Interbus總線第一個(gè)站IBS IL 24 RB-T分枝模塊，對(duì)網(wǎng)絡(luò)物理拓普進(jìn)行樹(shù)型分枝，一路控制堆料線堆場(chǎng)灑水噴槍控制站和卸車線轉(zhuǎn)接機(jī)房加熱器及火災(zāi)報(bào)警控制站(75個(gè))；另一路分枝總線控制取料線堆場(chǎng)灑水噴槍控制站和裝船線轉(zhuǎn)接機(jī)房加熱器及火災(zāi)報(bào)警控制站(78個(gè))；每個(gè)控制站配有一個(gè)Interbus總線適配器IBS IL 24 BK-T/U-PAC和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電源模塊PS240AC/24DC,各控制站視現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)數(shù)多少，配置不同I/O,控制站最多配置為18點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出；控制站最小配置為8點(diǎn)輸入。系統(tǒng)共設(shè)有153個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，控制點(diǎn)數(shù)約3000個(gè)。系統(tǒng)所配模塊為Phoenix ContactInline系列產(chǎn)品，防護(hù)等級(jí)IP20,工作溫度范圍為-250C ～+550C，完全適應(yīng)于秦皇島區(qū)冬季低溫環(huán)境。所有現(xiàn)場(chǎng)控制站均設(shè)置防護(hù)等級(jí)為IP65現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi)，可適用于現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境。
灑水泵房控制室與兩路輸出現(xiàn)場(chǎng)總線控制站較遠(yuǎn)，均超過(guò)了800M，同時(shí)裝船線轉(zhuǎn)接機(jī)房至碼頭控制站等三處slave站相鄰總線距離也超過(guò)了400M，，上述四處采用多模玻璃光纖作為傳輸媒介，其它slave站之間距離都400M之內(nèi)，均采用雙絞線方式傳輸總線數(shù)據(jù)。采用Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線方案所需敷設(shè)總線電纜約為7km，控制電纜約6km，4芯光纜3km，總計(jì)17km，遠(yuǎn)低于采用PLC系統(tǒng)所需160km控制電纜。
灑水控制系統(tǒng)Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線可實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)灑水噴槍站設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，每個(gè)灑水噴槍站由一個(gè)電動(dòng)閥和一個(gè)電動(dòng)擺頭組成，Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸指令數(shù)據(jù)自動(dòng)控制噴槍出水和擺動(dòng)及自動(dòng)拌熱(僅冬季時(shí)使用)。灑水工藝要求，自動(dòng)控制每組噴槍同時(shí)最大使用個(gè)數(shù)為10個(gè)。每組噴槍可自動(dòng)順序切換,每次噴槍噴灑時(shí)間監(jiān)控操作站可調(diào),順序噴灑,直至堆場(chǎng)198個(gè)噴槍全部噴灑一遍，完成一個(gè)灑水工作循環(huán)。
灑水系統(tǒng)PLC交換機(jī)與兩臺(tái)上位監(jiān)控操作站連接，監(jiān)控操作站選用西門子公司工業(yè)PC,型號(hào)為IL40S，配21”液晶彩顯。上位監(jiān)控軟件配置兩套Intouch9.0無(wú)限點(diǎn)運(yùn)行版軟件，完成灑水控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控、灑水狀態(tài)畫(huà)面顯示及故障狀態(tài)顯示等功能。灑水控制系統(tǒng)作為整個(gè)煤碼頭控制系統(tǒng)一個(gè)子系統(tǒng)經(jīng)交換機(jī)與設(shè)于中央控制室控制系統(tǒng)服務(wù)器交換數(shù)據(jù)，輸出堆場(chǎng)灑水系統(tǒng)運(yùn)行信息，并接受中控系統(tǒng)發(fā)來(lái)堆場(chǎng)堆料機(jī)和取料機(jī)堆場(chǎng)走行位置和煤炭堆垛信息，自動(dòng)進(jìn)行灑水噴槍操作方式中,當(dāng)可能噴灑到行走機(jī)械時(shí)，或遇堆場(chǎng)無(wú)料堆處,控制系統(tǒng)能自動(dòng)跳過(guò)行走機(jī)械或無(wú)料堆場(chǎng)。
4 結(jié)束語(yǔ)
秦皇島港煤碼頭四期擴(kuò)容工程灑水噴槍控制系統(tǒng)已于2004年10月完成方案設(shè)計(jì)，2005年1月完成全部詳細(xì)施工設(shè)計(jì)，并了由各方專家組成設(shè)計(jì)審查，現(xiàn)已完成實(shí)驗(yàn)室軟件編制和系統(tǒng)模擬試驗(yàn)，即將進(jìn)入設(shè)備安裝階段。該工程計(jì)劃于2005年9月投產(chǎn)。Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線大型煤碼頭堆場(chǎng)灑水成功設(shè)計(jì)及應(yīng)用，較好解決了煤碼頭堆場(chǎng)灑水系統(tǒng)所面對(duì)控制設(shè)備數(shù)量多、分布廣、信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、設(shè)備維護(hù)困難等多種不利因素，是Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)首次國(guó)內(nèi)港口大型煤碼頭上應(yīng)用，該系統(tǒng)建成，使現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)港口、碼頭等領(lǐng)域到了進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，對(duì)同類型散貨碼頭控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)有著積極促進(jìn)作用。同時(shí)，對(duì)散貨碼頭輸送工藝系統(tǒng)設(shè)備大規(guī)模采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制產(chǎn)品打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
現(xiàn)場(chǎng)總線十多年發(fā)展，技術(shù)已日趨成熟，產(chǎn)品種類繁多。從應(yīng)用角度看，采用何種總線控制系統(tǒng)，應(yīng)視具體情況而定，從Interbus發(fā)展歷史和實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看，其靈活擴(kuò)展性，長(zhǎng)距離傳輸，多種傳輸媒介混用，以及強(qiáng)大故障診斷功能等特點(diǎn)，港口散貨碼頭堆場(chǎng)灑水系統(tǒng)及工藝輸送系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。
鄭重聲明：本篇Interbus灑水噴槍工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線在大型煤碼頭中的應(yīng)用資訊文章為網(wǎng)絡(luò)搜集轉(zhuǎn)載，意在傳遞更多信息，僅供參考。文章并不代表江陰市大橋環(huán)保除塵設(shè)備有限公司觀點(diǎn)，本站也無(wú)法對(duì)其真實(shí)性進(jìn)行考證、負(fù)責(zé)。
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