基于PLC的火電廠輸配煤粉節(jié)能程控系統(tǒng)的開發(fā)

王飛

摘要：在火電廠的實際生產(chǎn)中，基于現(xiàn)場煤粉輸配的實際要求，可利用PLC技術(shù)進行煤粉輸配控制。在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，主要包括設(shè)備層、控制層、管理層等，下位機采用Modicon Quantum系列的PLC，上位機則采用iFIX HMI/SCADA組態(tài)軟件。文章對基于PLC的火電廠輸配煤粉節(jié)能程控系統(tǒng)的開發(fā)進行了探討。

關(guān)鍵詞：PLC；火電廠；輸配煤粉；節(jié)能程控系統(tǒng)；系統(tǒng)開發(fā) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK229 文章編號：1009-2374（2016）31-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.007

在火電廠中，煤粉輸配系統(tǒng)是一個十分重要的輔助系統(tǒng)，從煤場將煤運輸?shù)矫簜}，合理調(diào)度、正常供應(yīng)煤粉燃料。在煤粉輸配系統(tǒng)當(dāng)中，包括配煤、上煤、卸煤等環(huán)節(jié)，利用皮帶系統(tǒng)完成這些工作，利用卸料車、犁煤器等完成煤粉分配。而煤場、煤倉之間的距離通常較長，具有較多的轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會造成粉煤外溢的情況。而且在輸配過程中，具有復(fù)雜的邏輯程序，系統(tǒng)必須具有良好的性能和質(zhì)量，才能夠滿足實際配煤的需求。通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的輸配煤粉節(jié)能程控。

1 輸煤工藝流程

在我國當(dāng)前很多火電廠中，都是利用皮帶運輸?shù)姆绞竭M行煤粉輸配，具有運載負荷分流機動性好、運輸長短可調(diào)性好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。通常利用雙路皮帶作為輸煤皮帶，如果一條皮帶進行檢修或發(fā)生故障，可通過另一條皮帶進行煤粉輸配?；趯嶋H工作需要，可以對中間環(huán)節(jié)進行方便的調(diào)整。在輸煤運輸?shù)倪^程中，需要利用皮帶將原料場的煤堆運輸?shù)絻γ簜}。利用初級皮帶輸送煤粉，在帶式除鐵器、破碎篩電除塵器、電動分煤器、除大塊器的操作之后，進入中間皮帶，通過犁煤器向儲煤料倉進行分流。另外，利用皮帶，將儲煤料倉的煤粉運輸?shù)綘t料倉，利用葉輪給煤機向初級皮帶中輸送，然后經(jīng)過三通擋板、環(huán)式破碎機、除鐵器的操作，向中間皮帶進行輸送，然后根據(jù)工況需求，通過犁煤器向爐煤倉進行輸送。在實際運行中，可能會有異常情況發(fā)生，例如犁煤器抬起落下異常、皮帶撕裂、跑偏、打滑等情況。因此應(yīng)將保護監(jiān)測裝置、傳感器等配備在關(guān)鍵設(shè)備中，對其進行妥善的保護。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在火電廠當(dāng)中，煤粉輸配系統(tǒng)是一個子系統(tǒng)，其中包括設(shè)備層、控制層、管理層等，各個層次均由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其中，設(shè)備層中組網(wǎng)傳感設(shè)備，向控制層傳送數(shù)據(jù)信息。管理層、控制層則根據(jù)工作需求，對管理和工藝控制進行協(xié)同實現(xiàn)。其中，管理層構(gòu)成主要是ENTH-ERNET網(wǎng)絡(luò)，可將ERP、MIS系統(tǒng)建立其上。在系統(tǒng)中，上位機和下位機分別為SCADA工業(yè)軟件、PLC控制器。在PLC控制系統(tǒng)中，對140 CPU 43412A進行了應(yīng)用，在控制主干網(wǎng)中，通過以太網(wǎng)模塊140 NOE 77101進行接入。在I/O遠程網(wǎng)的接入中，對140 CRA 93200、140 CRP 93200遠程通信模塊進行應(yīng)用。在CPU當(dāng)中，對主干網(wǎng)100M以太網(wǎng)冗余、I/O遠程網(wǎng)冗余、通信模塊冗余、電源模塊冗余、雙機熱備等進行了應(yīng)用。在上位機、PLC之間，利用以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并對PLC控制程序、硬件組態(tài)的編程加以實現(xiàn)。在上位機當(dāng)中，PLC運行變成軟件包負責(zé)設(shè)定通信端口等相應(yīng)的參數(shù)，同時對硬件組態(tài)加以實現(xiàn)。在上位機當(dāng)中，則利用iFIX3.5實現(xiàn)軟件監(jiān)控功能。在工業(yè)自動化軟件解決方案當(dāng)中，對HMI/SCADA解決方案進行應(yīng)用，從而使過程監(jiān)控得以實現(xiàn)，能夠在整個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中對信息進行傳遞。

2.2 系統(tǒng)信息交互

在輸配煤粉節(jié)能程控系統(tǒng)當(dāng)中，可對于iFIX、PLC的組態(tài)軟件通信，是通過Modbus實現(xiàn)的。作為一種工業(yè)標準，Modbus協(xié)議能夠?qū)σ蕴W(wǎng)設(shè)備以及RS-485、RS-422、RS-232等進行支持。不同用于生產(chǎn)的控制設(shè)備，例如智能儀表、DCS、PLC等，都可以利用該協(xié)議進行Modbus網(wǎng)絡(luò)的連接。這一網(wǎng)絡(luò)屬于主從網(wǎng)絡(luò)，其中允許一臺主機和一臺或多臺從機進行通信。每臺從機的地址標識碼具有唯一性，主機與從機的數(shù)據(jù)通信當(dāng)中，可通過對地址標識的識別進行。利用Modbus協(xié)議，能夠?qū)νㄐ判畔⑦M行解析。在對MBE驅(qū)動程序進行安裝之后，利用MBE Power Tool，iFIX可以和PLC通信進行地址映射表的建立。而在iFIX軟件當(dāng)中，包含了FIX Dynamics Real Time Data、FIX Dynamics Historical Data等系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，并且對應(yīng)了Intellution FIX Dynamics Real Time Driver、Intellution FIX Dynamics Historical Driver的驅(qū)動程序。其中，前者對iFIX實時數(shù)據(jù)庫進行連接，后者則對iFIX歷史數(shù)據(jù)庫進行連接。第三方軟件、控制優(yōu)化軟件等，利用ADO、DAO、ODBC等，可以對iFIX歷史、實時數(shù)據(jù)庫等進行直接訪問。

2.3 系統(tǒng)功能配置

在煤粉輸配過程控制當(dāng)中，對分散控制、集中監(jiān)測的模式進行應(yīng)用，因而在控制系統(tǒng)當(dāng)中包含了管理功能、控制功能、檢測功能等。在iFIX上位機監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，能夠顯示流程選擇畫面、區(qū)域單元畫面、工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)畫面等，同時具有系統(tǒng)用戶維護、報表打印、異常報警、設(shè)備操作等功能。在顯示功能中，主要對過程值趨勢、參數(shù)數(shù)值、設(shè)備操作方式、設(shè)備運行狀態(tài)、工藝流程等進行顯示。例如，通過電子皮帶秤稱重信號，對煤倉中送入煤的重量進行計算，并得出相應(yīng)的煤量報表。在操作功能當(dāng)中，包括了數(shù)據(jù)采集、設(shè)備工作模式選擇、報警確認、設(shè)備啟停、PLC控制參數(shù)設(shè)置、畫面切換等操作功能。例如，在程控手動的模式中，利用PLC在上位機中對犁煤器的抬落操作進行實現(xiàn)。在報警功能方面，則包含了確認、顯示設(shè)備的報警信息。對報警優(yōu)先級進行了設(shè)置，重點監(jiān)控重要的系統(tǒng)和設(shè)備。系統(tǒng)能夠?qū)缶@示進行自動生成，利用報警打印機進行打印和輸出，對記錄文件進行生成。

3 系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用

在控制系統(tǒng)當(dāng)中，包含的控制操作主要有配煤犁煤器的操作以及輸送皮帶的動力操作等。在常規(guī)的配煤系統(tǒng)當(dāng)中，通常會設(shè)置超高、超低、高、低的煤粉料倉不同料為高度設(shè)計，所以在控制操作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到煤粉料倉不同的料位影響。在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括了自動、程控手動、就地手動等，其中最為簡單的就是就地手動操作，過程中無須對上位機、PLC進行應(yīng)用，能夠在現(xiàn)場直接對設(shè)備進行操作，例如對犁煤器進行就地的抬起或落下。在自動程序當(dāng)中，則需要對PLC進行應(yīng)用。如果利用的PLC具有不同的編程代碼，將會產(chǎn)生出不同的效果。例如在操作輸送皮帶的過程中，需要對皮帶設(shè)備的啟動條件進行檢查，啟動操作和停止操作皮帶設(shè)備。如果皮帶為運行狀態(tài)，對運行外部連鎖信號進行產(chǎn)生；如果皮帶為停止狀態(tài)，則對停止外部連鎖信號進行產(chǎn)生。例如，在啟動操作當(dāng)中，流程為IF[程控=1]AND[流程中前續(xù)皮帶已運行=1]AND[其他要求=1]THEN[皮帶啟動]。

在犁煤器的操作當(dāng)中，系統(tǒng)進行預(yù)啟操作、程啟操作，并對超低煤位狀態(tài)進行消除。在逆序配煤當(dāng)中，對低煤位狀態(tài)進行消除；在順序配煤中，對高煤位狀態(tài)進行產(chǎn)生。在余配煤的過程中，則利用不斷循環(huán)、延時抬犁取料等方式進行。例如在系統(tǒng)預(yù)啟操作當(dāng)中，流程為IF[預(yù)啟=1]THEN[尾犁L=N]AND[犁L落=1，犁N抬=1]AND[啟動10s延時]；IF[10s延時=1]AND[犁L抬起=0]THEN[犁L落卡死=1]AND[語音報警]//落犁卡死；IF[10s延時=1]AND[犁N抬起=0]THEN[犁N抬卡死=1]AND[語音報警]//抬犁卡死。在控制系統(tǒng)中，融合了iFIX、PLC，能夠在煤粉輸配流程當(dāng)中實現(xiàn)過程控制。在很多火電廠的300MW機組當(dāng)中，都對該系統(tǒng)進行了有效的應(yīng)用。利用iFIX良好的組態(tài)功能，可在皮帶輸送系統(tǒng)中，實現(xiàn)用戶管理、保鏢組織、數(shù)據(jù)存儲、曲線顯示、流程跟蹤、自動輸配、條件連鎖、設(shè)備操作等功能。系統(tǒng)具有快捷的操作和靈活的運行方式，維護、操作等工作的強度大大降低。另外，系統(tǒng)的機動性能、適應(yīng)能力、可擴充性都十分良好，能夠滿足火電廠輸配煤粉的要求。

4 結(jié)語

火電廠作為當(dāng)前一種十分重要的發(fā)電形式，對于電力能源的生產(chǎn)和供應(yīng)有著直接的影響。在火電廠的運行當(dāng)中，輸配煤粉是一項十分重要的工作，在火電廠發(fā)電生產(chǎn)當(dāng)中，發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。對此，基于PLC對火電廠輸配煤粉節(jié)能掌控系統(tǒng)進行開發(fā)，能夠有效地提升火電廠自動化生產(chǎn)水平，促進火電廠更好的發(fā)展

進步。

參考文獻

[1] 劉代飛，伍特均，陳小武，劉玉芳.火電供煤智能輸 配系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].計算機工程，2011，（11）.

[2] 王春英，趙金柱，張釅洪，王為國.PLC在鍋爐摻 燒天然氣點火系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表， 2011，（8）.

[3] 伍特均，伍特保.基于PLC的火電廠輸配煤粉節(jié)能程 控系統(tǒng)的開發(fā)[J].微計算機信息，2011，（9）.

[4] 孫良環(huán).奇臺電廠除灰系統(tǒng)氣動閥門的控制系統(tǒng)分析 [J].液壓氣動與密封，2015，（2）.

[5] 顧宏斌，劉孝國，金國強，張振偉.基于PLC的煤 泥泵送系統(tǒng)納入DCS的技術(shù)改造[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)， 2015，（13）.

[6] 謝國強，黃宏偉.微米級噴霧抑塵系統(tǒng)在火電廠輸煤 系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015，（19）.