PLC在盤南電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應用

吳永存

（貴州粵黔電力發(fā)展有限責任公司 貴州盤縣 553505）

PLC在盤南電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應用

吳永存

（貴州粵黔電力發(fā)展有限責任公司 貴州盤縣 553505）

本文介紹了輸煤系統(tǒng)的工作原理和特點，對本系統(tǒng)使用的軟、硬件進行了說明，講述了遠距離通訊的網(wǎng)絡構(gòu)成，以及多個三通擋板的使用令系統(tǒng)更具有靈活性和高效率。

自動控制；連鎖；熱備；通訊

1 PLC概述

可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。PLC主要由CPU、存儲器、I/O接口、通信接口和電源等幾部分組成（見圖1）。

盤南電廠4×600MW機組自動控制系統(tǒng)由兩類控制設(shè)備組成：主控部分（包括鍋爐、汽機和發(fā)電機等）使用的是新華及ABB公司的DCS控制系統(tǒng)；公用部分（包括輸煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生產(chǎn)的昆騰系列PLC程控器，上位軟件使用的是iFix3.5，下位機軟件使用的是Consept2.6。

圖1 PLC組成

PLC的工作原理

PLC是采用循環(huán)掃描方式工作的。即PLC的一個循環(huán)工作過程大致可以分為：執(zhí)行用戶程序、I/O狀態(tài)刷新、編程器服務、監(jiān)控定時器復位及附加強制I/O服務等幾個部分。

（1）執(zhí)行用戶程序

執(zhí)行用戶程序，即CPU從首地址0000開始按次序逐個掃描所有存儲器地址，執(zhí)行全部用戶程序。

（2）I/O刷新

執(zhí)行完用戶程序后，所有的運算結(jié)果都存放在I/O狀態(tài)表中，要實現(xiàn)PLC控制，必須將傳感器信號存入輸入狀態(tài)表，將要控制的信號從狀態(tài)表上送到執(zhí)行元件上，上述動作稱為I/O刷新，PLC每執(zhí)行一個循環(huán)，則執(zhí)行一遍I/O刷新。

（3）編程器服務

輸煤系統(tǒng)有一套完整的PLC編程器，可以進行編程器服務，即軟硬件的組態(tài)、輸入程序、調(diào)試、檢查程序等。

（4）故障檢測

在編程器服務后，CPU開始對內(nèi)部硬件進行檢查，同時使監(jiān)控定時器服位。監(jiān)控定時器是一個預置一定時間的專用定時器，它的作用是確保存儲器或內(nèi)部線路的故障不致引起CPU進行無限次循環(huán)。如果在一定時間之內(nèi)沒有掃描完，將封鎖硬件，切斷輸出。

當內(nèi)存檢查結(jié)束后，CPU回到掃描的開始端，繼續(xù)從0000地址開始按序掃描邏輯運算，這樣的循環(huán)操作從CPU通上電開始，一直到CPU斷電為止。

由于PLC對一個梯級的求解結(jié)果，可立即用于后面的邏輯運算，它消除了復雜邏輯的內(nèi)部競爭問題，用戶不必考慮繼電器動作的時間延遲，也不必考慮繼電器觸點的使用數(shù)量。

2 MODICON PLC軟硬件介紹

2.1 控制器硬件

本系統(tǒng)使用了兩臺型號是43412的CPU。兩個CPU分別安裝在兩個機架上，互為熱備用，先上電的CPU為主。為了避免同時失電，兩個機架的電源分別取自廠用電和UPS電源。兩個CPU中的程序完全一樣，采集信息、處理程序、發(fā)出命令由主CPU完成，備用CPU在實時跟蹤主CPU工作。一旦主CPU失電或者通訊中斷，備用CPU將代替主CPU繼續(xù)完成工作。

主機通過以太網(wǎng)同PC機相連進行數(shù)據(jù)交換，其下面帶的4個I/O子站通過同軸電纜和光纖主站相連，由CPU通過判斷采集的輸入信號，經(jīng)過預先編制好的程序進行運算處理后，再通過輸出模塊發(fā)出命令，來達到控制的目的。

2.2 控制器軟件

本系統(tǒng)的上位監(jiān)控軟件選用的是iFix3.5作為開發(fā)平臺，利用該軟件的變量存檔編輯器和水晶報表設(shè)計器，可以很方便地為運行用戶過程數(shù)據(jù)生成用戶檔案并生成報表。其中包含兩個全集成的環(huán)境，即配置環(huán)境和運行環(huán)境。

下位機控制軟件使用Consept2.6，同時具有硬件配置功能。邏輯控制使用梯形結(jié)構(gòu)搭構(gòu)，程序的可讀性很強，方便用戶在線或是離線分析故障。

3 系統(tǒng)控制

3.1 生產(chǎn)流程

把通過汽車或者火車等一些交通工具運輸?shù)叫睹簻系拿禾?，通過一些列運輸設(shè)備運送到煤倉是電廠輸煤系統(tǒng)的主要功能。盤南電廠發(fā)電機組的容量比較大，同時該電廠四臺發(fā)電機組同時使用一套輸煤系統(tǒng)，因而對煤炭的需求量是比較大的，為了避免出現(xiàn)一條上煤同路成為瓶頸，耽誤正常生產(chǎn)的情況，需要設(shè)計兩條上煤同路，一路正常運行，一路作為備用。也可以將兩套同路同時運行，分別向兩個不同的目的地運煤。整個輸煤程控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面總體分為六大類：系統(tǒng)流程、系統(tǒng)配煤、趨勢曲線、報警系統(tǒng)、流程控制、輔助畫面、報表管理。

3.2 控制設(shè)備

本套輸煤系統(tǒng)的控制對象有：皮帶機23條。斗輪堆取料機2臺，篩煤機2臺，環(huán)式碎煤機2臺，除三大塊機2臺，電動三通擋板8臺，入爐煤采樣器2臺，除塵器15臺，葉輪給煤機8臺，盤式電磁除鐵器12臺，帶式電磁除鐵器3臺，伸縮裝置3臺。程控系統(tǒng)所有的輸入、輸出信號均通過繼電器隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力并保護PLC模塊以避免大電流信號的進入而損毀。

3.3 流程控制

自動啟動時，按照逆煤流方向順序啟動設(shè)備；自動停機時，按照順煤流方向延時停止設(shè)備；當某一設(shè)備出現(xiàn)事故跳閘時，由故障設(shè)備開始進行逆煤流跳閘。并且本系統(tǒng)允許有多個流程在運行中。當有兩條流程在運行時，如果其中一條流程的某一設(shè)備出現(xiàn)故障造成此流程設(shè)備聯(lián)跳時，不能影響另一條正在正常工作的流程。具體設(shè)備的位置和流程順序參看生產(chǎn)流程圖。在系統(tǒng)投入自動啟動前，需要進行流程選擇。如果流程中某一個設(shè)備不在程控位或自動位，則會發(fā)出語音提示。

3.3.1 皮帶機的控制

在啟動皮帶機之前，不管是手動方式還是自動方式，都需要先響持續(xù)10S的警鈴，目的是為了通知在皮帶周圍的工作人員應該立即遠離皮帶，避免安全事故的產(chǎn)生。皮帶機是輸煤系統(tǒng)中的主要運輸設(shè)備之一，所以必須加強對其的控制和保護。需要在皮帶機的兩邊設(shè)置事故拉線開關(guān)，巡視檢查人員一旦發(fā)現(xiàn)皮帶周邊存在異常情況，就可以直接拉事故拉線，使得運行中的皮帶能夠及時的停止。一旦PLC接收到皮帶出現(xiàn)打滑、跑偏、撕裂等事故信號，皮帶機都會立即停止。

3.3.2 電動三通擋板的控制

為了使上煤系統(tǒng)更加靈活，設(shè)置了8個電動三通擋板，并且要求其參與系統(tǒng)聯(lián)鎖，且能就地、程控操作。在預啟動狀態(tài)下，三通擋板必須處于所需的位置并且到位信號到達程控，為下一步的程啟做好準備。

3.3.3 斗輪機的控制

兩個斗輪機均安裝在煤場10號皮帶上，互為備用，負責煤廠煤炭的堆取工作。在機組使用煤炭量較少時，利用斗輪機的堆料功能，配合葉輪給煤機，把卸煤溝的煤炭存儲在煤廠中；當鍋爐使用大量煤炭時，利用斗輪機的取料功能，把存儲在煤場中的煤炭運往原煤倉。

3.3.4 篩煤機的控制

篩煤機位于7#皮帶和8#皮帶之間，其作用是把煤炭進行篩分，篩下物直接落到8#皮帶運往原煤倉，篩上物通過破碎機破碎后在落到8#皮帶運往原煤倉。當篩煤機出現(xiàn)故障時，煤炭直接走篩煤機旁路，再通過碎煤機破碎后運往原煤倉，可保證原料的供應不會因為篩煤機的故障而停止。

3.3.5 葉輪給煤機的控制

盤南電廠有火車卸煤溝和汽車卸煤溝，各配有4臺葉輪給煤機進行卸煤，當葉輪給煤機處于遠方控制時，為避免堆煤，程控不能單獨啟動葉輪給煤機，只有在皮帶運行的情況下才能遠方啟動。葉輪給煤機運行時遠方可以控制行走方向，控制轉(zhuǎn)速，當流程停運時先停葉輪給煤機，然后延時再停皮帶。

在自動控制系統(tǒng)中，如果輸煤系統(tǒng)發(fā)出啟動的命令操作之后，配煤皮帶就會立即開始運行。只要配煤皮帶出現(xiàn)運行信號值周，就會開支以煤倉的順序為依據(jù)進行檢測，以第一倉為起點按照順序進行配煤，之后將全部的煤倉配置高煤位。在這個時候加入一些煤倉處于停用的狀態(tài)，那么就應該將這些煤倉設(shè)置成為停用狀態(tài)，這樣等到輪到這些煤倉時，就會自動掉過，繼續(xù)進行下一個倉進行配煤。等到全部倉都處于高煤位時，說明配煤作業(yè)已經(jīng)全部完成。

4 結(jié)束語

這套系統(tǒng)目前已經(jīng)運行了十年時間了，根據(jù)實際的運行情況證明：整個系統(tǒng)安全可靠，穩(wěn)定性高，控制靈活性強。隨著計算機和PLC技術(shù)的提高，輸煤系統(tǒng)的自動化水平也在不斷提高，目前已經(jīng)做到了把相對分散的各個設(shè)備統(tǒng)一集中到一起控制的情況，幾乎涵蓋了全部的設(shè)備，這其中大部分設(shè)備可以自動順序啟/停，個別設(shè)備只能夠上位機手動操作，表明了目前自動化水平的提高。相信隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展和計算機、PLC硬件及軟件水平的不斷提高，程序控制作為輸煤系統(tǒng)的主要控制方式，在火力發(fā)電廠將得到更加廣泛的應用。

[1]《可編程序控制器的應用技術(shù)與實例》.

[2]《電器與PLC控制技術(shù)》.

[3]《盤南電廠600MW火力發(fā)電機組輸煤系統(tǒng)操作規(guī)程》.

TM247

A

1004-7344（2016）20-0054-02

2016-7-3

吳永存（1980-），男，布依族，貴州都勻人，工程師，本科，主要從事工作和研究方向為火電廠熱工維護方面。