基于AB PLC的火電廠配煤系統(tǒng)智能控制研究

賈曉梅

(沈陽工程學(xué)院 自動化學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

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基于AB PLC的火電廠配煤系統(tǒng)智能控制研究

賈曉梅

(沈陽工程學(xué)院 自動化學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

火力發(fā)電廠的配煤控制系統(tǒng)是輸煤系統(tǒng)的重要組成部分，隨著火電廠機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大，配煤系統(tǒng)的安全性、靈活性和可靠性是機(jī)組乃至整個電廠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。因此，針對配煤系統(tǒng)，采用AB PLC設(shè)計(jì)出PLC控制程序，利用紫金橋組態(tài)軟件給出了配煤控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。

配煤系統(tǒng)；AB PLC；組態(tài)畫面

火電廠配煤控制系統(tǒng)是輸煤系統(tǒng)重要的組成部分，為火電廠的有效運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障，為充分發(fā)揮AB PLC在火電廠配煤系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控中的重要作用，最大程度地提升火電廠發(fā)電效率、節(jié)省成本，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的理論思想、方法與成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用系統(tǒng)工程思想，從AB PLC研究方法及實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)高度出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于AB PLC的火電廠配煤控制系統(tǒng)，不僅有利于豐富AB PLC的理論支持，研究AB PLC不同的應(yīng)用方法和策略等，而且為火電廠生產(chǎn)過程開發(fā)或選擇有利于生產(chǎn)應(yīng)用的創(chuàng)新模式提供了科學(xué)依據(jù)和理論方法支持，為相關(guān)研究部門推廣AB PLC提供了先進(jìn)的管理思想和有關(guān)對策建議，這對促進(jìn)我國電力生產(chǎn)行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，推動我國能源產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 火電廠配煤系統(tǒng)的控制過程

1.1 配煤系統(tǒng)的工藝流程

火電廠配煤控制系統(tǒng)的主要組成部件是犁煤器，工藝流程圖如圖1所示，犁煤器由上往下落犁對皮帶上的煤不斷地往各個原煤倉中進(jìn)行分煤，若分煤結(jié)束即皮帶上的煤卸入最后一個原煤倉口時(shí)則抬起所有的犁煤器。在程序設(shè)計(jì)中操作犁煤器的動作由各煤倉中煤位的高低來控制，煤粉按程序合理地卸落在各原煤倉中，使配煤工作過程有序完成。

圖1 配煤工藝流程

1.2 配煤方式及功能

自動配煤控制系統(tǒng)主要通過PLC程序及組態(tài)軟件進(jìn)行控制,能完成如下功能。

1)采集現(xiàn)場煤位信號。PLC程序遵循三種原則對系統(tǒng)進(jìn)行自動配煤：優(yōu)先配煤、順序配煤、余額配煤。

2)若某原煤倉出現(xiàn)低煤位信號，將中斷正在運(yùn)行的PLC程序而啟動低煤位的煤倉的配煤程序，即低煤位信號出現(xiàn)的煤倉優(yōu)先進(jìn)行配煤。如果出現(xiàn)低煤位信號的原煤倉同時(shí)超過2個，則按煤粉流動方向?qū)λ械兔何辉簜}進(jìn)行順序配煤，延時(shí)一段時(shí)間后，當(dāng)所有低煤位的原煤倉信號消失時(shí)，則配煤程序按煤流方向?qū)λ性簜}順序配煤。

3)設(shè)置報(bào)警功能。在順序配煤過程中任何一個低煤位原煤倉發(fā)出報(bào)警信號，程序立即選擇低煤位優(yōu)先配煤，報(bào)警解除之后延時(shí)一段時(shí)間觀察一次，若無異常再改為順序配煤。

4)某犁煤器需要檢修則程序自動跳過此犁煤器。

5)犁煤器出現(xiàn)故障如在落犁抬犁過程中卡住了，則發(fā)出報(bào)警信號，若延時(shí)15s后，該犁仍未恢復(fù)正常，則程序轉(zhuǎn)入下一個犁煤器進(jìn)行工作。

6)考慮設(shè)備老化，若多個犁煤器出現(xiàn)故障不能自動配煤，則切換到手動配煤方式，并在上位機(jī)上顯示每個犁的工作狀態(tài)。

7)當(dāng)順序配煤到最后一個原煤倉結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)立刻發(fā)出“程序配煤完畢”信號，系統(tǒng)采用順停原則，順著煤粉流動方向依次停止各個犁煤器，并走空皮帶上的所有煤粉。在整個流程結(jié)束之前，配煤程序?qū)⒎祷氐谝粋€原煤倉進(jìn)行余額配煤，并采取均分原則。但其中對正在檢修原煤倉、犁煤器的跳過不配。余額配煤過程可以重復(fù)進(jìn)行，直到皮帶上的余煤分配完為止。

8)被檢修的犁煤器的狀態(tài)及操作設(shè)置在上位機(jī)上，最后原煤尾倉的犁煤器在程序設(shè)計(jì)時(shí)讓它處于落下狀態(tài)。檢修的犁煤器必須處在抬起位置，程序運(yùn)行時(shí)不對它進(jìn)行控制。

2 配煤監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)配煤控制過程的控制、顯示和計(jì)量，在動態(tài)模擬畫面上采用紫金橋上位機(jī)組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集和記錄。動態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)的編程方法采用AB公司的 PLC作為控制手段完成原煤倉煤位的判斷、順序配煤及報(bào)警。該系統(tǒng)還能與分散控制系統(tǒng)通信連接，使鍋爐燃燒控制系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，這樣大大增加了機(jī)組自動控制系統(tǒng)的可控性和可靠性。依據(jù)上述思想，設(shè)計(jì)出配煤監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)建圖，如圖2所示。

利用紫金橋組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)動態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，能夠完成配煤的監(jiān)控功能。其構(gòu)成的動態(tài)畫面如圖3所示。在組態(tài)畫面中可以模擬皮帶配煤的整個情況，如果皮帶上煤流減少，則立刻給出提示信息，皮帶上煤量的多少隨時(shí)可以計(jì)量顯示，同時(shí)畫面中可以直觀顯示煤位高低狀況以便及時(shí)進(jìn)行配煤。系統(tǒng)如果出現(xiàn)斷煤情況、傳感器故障或電機(jī)過載能及時(shí)報(bào)警和有效保護(hù)，另外在操作盤上設(shè)有查詢記錄功能，最重要的是能查詢首次出現(xiàn)跳閘的原因。

圖2 配煤監(jiān)控系統(tǒng)硬件

圖3 配煤監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)畫面

3 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC采用美國AB公司 ControlLogix5000系列可編程邏輯控制器，該系列PLC是AB公司最新推出的，其功能強(qiáng)大、硬件可靠、性能高、通用性強(qiáng)，并擁有跨平臺的通訊支持，而且提供了通用的控制工具。利用該P(yáng)LC軟控制手段能實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的控制任務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動和離散的控制過程,尤其利用PLC軟件編程容易實(shí)現(xiàn)配煤過程的煤粉計(jì)量設(shè)備故障報(bào)警、顯示、記錄等功能，并對設(shè)備的檢測與管理能及時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)利用ABPLC軟件編程的任務(wù)有四個，其一是自動完成順序配煤；二是完成抬犁、落犁過程，并通過此程序能判斷煤位高低信息；三是計(jì)算皮帶瞬時(shí)煤量和累計(jì)煤量；四是根據(jù)原煤倉煤位高低及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。利用PLC實(shí)現(xiàn)自動配煤的梯形圖程序如圖4所示。

圖4 PLC自動配煤梯形圖程序

4 結(jié) 語

該系統(tǒng)采用紫金橋組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了火電廠輸煤系統(tǒng)配煤過程的動態(tài)監(jiān)控畫面，能逼真顯示各個配煤工作過程和所處狀態(tài)，利用AB PLC軟件編程實(shí)現(xiàn)了配煤過程的各種控制功能，能及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行參數(shù)顯示和故障報(bào)警，配煤監(jiān)控系統(tǒng)靈活性高，維護(hù)量減小，不僅大大提高了系統(tǒng)的自動化水平，并且讓工作人員遠(yuǎn)離了充滿煤粉的惡劣環(huán)境，該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

[2]辛海平.大型火電廠輸煤系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù),2001(2).

[3]王志祥.熱工保護(hù)與順序控制[M].北京:中國電力出版社,1995.

(責(zé)任編輯 佟金鍇 校對 張 凱)

Intelligent Control System Research of Coal Blending System in Coal-fired Power Plants Based on AB PLC

JIA Xiao-mei

(School of Automation Control Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

The coal blending system of coal-fired power plants is an important part of coal handling system.With the expansion of the unit capacity in the coal-fired power plant,the security,flexibility and reliability of coal blending system are becoming the important guarantee of stable operation of unit and the whole power plant.In this paper,a coal blending system was designed which used AB PLC to design the control program and the Zijin bridge configuration software to create the monitoring screen of the system.The system has the advantages of simple structure and reliable work.

Coal blending system; AB PLC; configuration screen

2015-03-17

賈曉梅(1968-)，女，遼寧沈陽人，副教授，碩士.

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.016

TM621

A

1673-1603(2015)03-0263-03