PLC控制系統(tǒng)在興能發(fā)電公司的應(yīng)用

宋新元

(山西興能發(fā)電有限公司)

可編程序控制器(PLC)作為一種自動(dòng)化程度高、配置靈活的工業(yè)生產(chǎn)過程控制裝置,因其本身的高可靠性、編程簡單,易于操作、維護(hù)方便、體積小、重量輕、功耗小、能通訊、成本適當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn),在自動(dòng)控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,從而成為現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)志性產(chǎn)品。山西興能發(fā)電有限公司大量使用了PLC控制系統(tǒng),整個(gè)輔網(wǎng)就是用PLC+上位機(jī)搭建起來的。本文就PLC在山西興能發(fā)電有限公司應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析研究。

1 PLC的類型及所用系統(tǒng)

山西興能發(fā)電有限公司于2004年先后投產(chǎn)了2臺30萬kW空冷燃煤火電機(jī)組,目前的輔網(wǎng)系統(tǒng)包括鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、輸煤及含煤廢水處理系統(tǒng)、2臺機(jī)組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、氣力輸灰系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)、全廠壓縮空氣系統(tǒng)、供水及循環(huán)水系統(tǒng)、取樣加藥系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。輔網(wǎng)系統(tǒng)屬于大型PLC控制系統(tǒng),對PLC的要求較高,采用MODICION QUANT UM系列,雙機(jī)熱備,上位機(jī)監(jiān)控采用GE公司的iFIX軟件組態(tài),需控制的設(shè)備一般分就地、上位機(jī)手動(dòng)、上位機(jī)自動(dòng)三種操作方式;對所需檢測的參數(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。

一些設(shè)備就地控制采用小型PLC,通過硬接線與主控室的DCS系統(tǒng)或輔網(wǎng)PLC系統(tǒng)通訊,所用的PLC廠家眾多。如磨煤機(jī)、原煤倉環(huán)式給煤機(jī)采用Schneider TSX4720,后除塵加熱及振打采用OMRON C200系列,預(yù)除塵頂部振打及輸煤皮帶秤控制、輸煤滾軸篩控制、煙氣在線監(jiān)測控制采用SIEMENS S7-200,鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)EDI控制采用OMRON CQMA,全廠壓縮空氣系統(tǒng)冷干機(jī)控制采用MODICION NEZA,2#爐撈渣機(jī)控制采用三菱FX2N-64MR等。

2 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用

雖然PLC控制系統(tǒng)可靠性較高,但是在火電廠復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境下也會(huì)出現(xiàn)一些問題。

1)小型PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

a)電源問題。原煤倉環(huán)式給煤機(jī)有4臺采用Schneider TSX4720 PLC,220VAC電源,其中有1臺在運(yùn)行中突然失電,造成皮帶上堆煤,給運(yùn)行人員造成了麻煩。事后檢查發(fā)現(xiàn)PLC內(nèi)部的電源保險(xiǎn)燒壞。估計(jì)是該P(yáng)LC電源回路偶然串入高電壓或強(qiáng)干擾所致。為此,給這4臺PLC都加裝了UPS,以后沒有再出現(xiàn)這種問題。b)PLC內(nèi)部電子元件故障。2#爐撈渣機(jī)控制原采用的是MODICION NEZA PLC,帶一個(gè)擴(kuò)展控制快,在2005年出現(xiàn)撈渣機(jī)莫名原因停機(jī),就地?zé)o故障報(bào)警,重新啟動(dòng)后一切正常,但不到兩天仍出現(xiàn)莫名原因停機(jī)。筆者檢查了線路及電源,一切正常,懷疑是PLC,出現(xiàn)了故障;經(jīng)過兩天的連續(xù)觀察,發(fā)現(xiàn)該P(yáng)LC在運(yùn)行中ERROR燈突然閃亮,很快又熄滅,但是撈渣機(jī)已經(jīng)停機(jī),判斷得到了證實(shí)。隨后將該P(yáng)LC更換為三菱FX2N-64MR PLC,一直正常運(yùn)行至今,估計(jì)是該P(yáng)LC內(nèi)部電子元件出現(xiàn)了問題。c)PLC通道故障。2#機(jī)組后除塵加熱及振打采用的OMRON C200 PLC DI卡件出現(xiàn)過一次通道故障,通過更換備用通道得以解決。d)PLC外部回路故障,主要是接地、接觸不良、電源問題。

2)輔網(wǎng)PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況。輔網(wǎng)PLC控制系統(tǒng)目前運(yùn)行穩(wěn)定,也有個(gè)別問題有待解決。

a)DI卡件燒壞。在調(diào)試期MODICION QUANT UM DI卡件多次燒壞,原因是電建施工人員未按照規(guī)程作業(yè),外部線路未檢查核對完就給PLC送電,結(jié)果使24 VDC或48 VDC的DI卡件串入220 VAC電源,致使PLC卡件燒壞,在以后的調(diào)試中也發(fā)生人為原因串入220 VAC電源燒壞PLC卡件的事故。事實(shí)表明,就地設(shè)備未調(diào)試完成,嚴(yán)禁PLC系統(tǒng)帶電,PLC帶電前必須例行簽字手續(xù),應(yīng)檢查PLC模擬量通道,DI通道是否有交流電。b)DI卡件通道故障。從投產(chǎn)至今出現(xiàn)的兩次通道故障,由于不便于修改程序,通過更換卡件得以解決。c)AI卡件通道故障。這種故障不易判斷,因?yàn)樵摴收贤ǖ肋€可以接收數(shù)據(jù),只是不能正常進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。從投產(chǎn)至今出現(xiàn)的兩次通道故障,測量出的數(shù)據(jù)都是偏低,由于沒有備用通道,通過更換卡件得以解決。d)PLC主CPU莫名原因故障停止運(yùn)行,備用CPU未正常切換到運(yùn)行狀態(tài)。2010年3月初一天,正在運(yùn)行中的鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)突然全部設(shè)備停機(jī),一名維護(hù)人員正在調(diào)看上位機(jī)記錄的歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC主CPU莫名原因故障停止運(yùn)行,備用CPU未正常切換到運(yùn)行狀態(tài);致使系統(tǒng)設(shè)備全停;到月底該臺上位機(jī)也發(fā)生故障,無法進(jìn)入操作系統(tǒng)。究竟是什么原因致使PLC故障、雙機(jī)熱備也出現(xiàn)故障？PLC廠家說需要在當(dāng)時(shí)的故障情況下進(jìn)行檢查,由于故障情況無法再現(xiàn),無法作進(jìn)一步的檢查,原因不明。事后,為了安全更換了發(fā)生故障的CPU卡件。e)通訊慢的問題。(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因:目前輔網(wǎng)的全廠壓縮空氣系統(tǒng)畫面經(jīng)常會(huì)發(fā)生瞬間通訊中斷,究其原因在于壓縮空氣系統(tǒng)空壓機(jī)內(nèi)部參數(shù)是通過RS485串口通訊相連,11臺空壓機(jī)內(nèi)部通訊并到一起再轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通訊,經(jīng)PLC程序打包后送出到上位機(jī)進(jìn)行顯示,顯然該設(shè)計(jì)降低了以太網(wǎng)通訊速度,在輔網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)避免此種設(shè)計(jì)。(2)軟件設(shè)計(jì)原因:目前輔網(wǎng)的2臺機(jī)組氣力輸灰系統(tǒng)畫面操作反應(yīng)較慢(不影響正常操作,與別的系統(tǒng)相比稍慢),但若不投雙機(jī)熱備則速度較快,說明程序設(shè)計(jì)還有待優(yōu)化。但是該系統(tǒng)的編程廠家水平有限無能力解決,此問題暫時(shí)擱置。(3)計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件原因:同樣以2臺機(jī)組氣力輸灰系統(tǒng)畫面操作反應(yīng)較慢來說明,若將這2臺氣力輸灰系統(tǒng)從輔網(wǎng)中分離出來,運(yùn)行就地上位機(jī),則操作速度較快,說明目前的計(jì)算機(jī)硬件,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能已經(jīng)下降。需要更換高性能的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來提高通訊速度。f)PLC模擬量輸入的干擾問題。PLC模擬量輸入的干擾問題是普遍存在的,必須一開始從設(shè)計(jì)上來加以預(yù)防,發(fā)現(xiàn)有干擾后妥善處理。主要辦法是對PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進(jìn)行隔離、濾波,特別是動(dòng)力電纜應(yīng)分層布置,以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾;正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置,完善接地系統(tǒng)。另外利用軟件手段,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。g)PLC外部回路故障,主要是接地、接觸不良、電源問題。

3 結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)在山西興能發(fā)電公司的應(yīng)用是成功的,滿足了生產(chǎn)控制要求,維護(hù)量小。PLC系統(tǒng)應(yīng)用是一個(gè)有序的系統(tǒng)工程,需要從硬件、軟件兩方面抓起;需要從基建期抓起,通過保證正確設(shè)計(jì)硬件線路,正確接線,選用高質(zhì)量的元器件,消除各種干擾,靈活巧妙的編程等措施才能完成一個(gè)優(yōu)秀的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);同時(shí),在基建期系統(tǒng)招標(biāo)時(shí)應(yīng)該對廠家的程序設(shè)計(jì)人員的能力提出要求,對程序達(dá)到的效果提出標(biāo)準(zhǔn),以便設(shè)計(jì)出最優(yōu)的控制系統(tǒng)。