淺析輸煤控制系統(tǒng)PLC改造

徐黃萍 劉漢鵬

【摘要】根據(jù)某國外4臺300MW亞臨界燃煤機組輸煤控制系統(tǒng)應用實踐，對輸煤控制系統(tǒng)PLC調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行了原因分析，改造方案比選，對輸煤控制系統(tǒng)進行了改造，提高了系統(tǒng)運行的可靠性、安全性。

【關(guān)鍵詞】輸煤控制系統(tǒng)PLC改造

1、前言

隨著新建大容量機組的增多，火電機組自動化水平不斷提高，輸煤控制系統(tǒng)是電廠外圍控制系統(tǒng)中最重要的控制系統(tǒng)之一，輸煤控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行對電廠的經(jīng)濟、安全運行有非常重大的影響。本文介紹某國外4臺300MW亞臨界燃煤機組輸煤控制系統(tǒng)改造的經(jīng)驗，對其它電廠輸煤控制系統(tǒng)改造有一定的借鑒作用。

2、輸煤系統(tǒng)主要設備

a）皮帶機系統(tǒng)：C0皮帶機、C1A和C1B皮帶機、C2A和C2B皮帶機、C3A和C3B皮帶機、C4A和C4B皮帶機、C5A和C5B皮帶機、C6A和C6B皮帶機、C7A和C7B皮帶機。

b）篩分及破碎系統(tǒng)：滾軸篩、環(huán)錘式碎煤機、帶式永磁除鐵器、盤式永磁除鐵器、入廠煤取樣裝置、入爐煤取樣裝置、電子皮帶秤和實物校驗裝置。

c）煤場機械系統(tǒng)：懸臂斗輪堆取料機。

d）水力清掃系統(tǒng)：地面沖洗裝置。

3、輸煤程控系統(tǒng)簡要介紹

輸煤系統(tǒng)包括8段帶式輸送機，從C0到C7，4個轉(zhuǎn)運站，1個碎煤機室。輸煤控制系統(tǒng)在輸煤控制室采用以微處理器為基礎的可編程控制器（PLC）進行順序控制。全系統(tǒng)設19個I/O站，采用現(xiàn)場總線連接。輸煤PLC及控制臺布置于輸煤綜合樓內(nèi)。就地I/O站分別設置于1號轉(zhuǎn)運站、2號轉(zhuǎn)運站、3號轉(zhuǎn)運站、碎煤機室及煤倉間。原煤倉上裝有超聲波料位計，當發(fā)出低煤位信號時，上煤系統(tǒng)啟動，對原煤倉逐倉順序上煤，直到發(fā)出高煤位信號。運煤系統(tǒng)采用程序控制，主要設備參加聯(lián)鎖，解除聯(lián)鎖后可以手動控制。運行人員在控制室內(nèi)可通過電動三通來選擇運行方式，運煤系統(tǒng)逆煤流啟動，順煤流停機，事故狀態(tài)下逆煤流停機。皮帶保護裝置安裝在所有皮帶機的兩側(cè)，包括雙向拉繩開關(guān)、兩級跑偏開關(guān)、縱向撕裂裝置、速度檢測儀、堵塞信號、振打器、料流信號和紅外測溫探頭，皮帶跑偏、縱向撕裂、打滑、管道堵煤等信號都直接進入了PLC，一旦其中某一個事故出現(xiàn)時，都要使皮帶機立即停止。

4、輸煤程控PLC的配置

4.1 PLC系統(tǒng)配置

PLC主機為兩臺（雙機雙纜熱備用），CPU及總線均采用冗余配置，總線采用雙纜熱備。PLC型號為 Allen-Bradley Control Logix PLC（CPU采用Control Logix5561）。

4.2 控制系統(tǒng)的電源配置

PLC主機站輸煤程控系統(tǒng)的電源采用UPS裝置供電（單相二線），程控系統(tǒng)電源采用雙路集中供電方式，雙路互為備用。工作電源由二路廠用電提供，當工作回路發(fā)生故障時，能自動切換到備用回路。

5、PLC調(diào)試中出現(xiàn)的問題及改造方案

5.1 輸煤控制系統(tǒng)PLC改造前的故障描述

輸煤程控PLC改造前所有的低壓（400V）皮帶機C0皮帶機、C1A和C1B皮帶機、C3A和C3B皮帶機、C4A和C4B皮帶機、C5A和C5B皮帶機、C7A和C7B皮帶機和除大塊器都是由馬達控制器（ST504）通過485通訊線連接到1788—CN2DN（通訊轉(zhuǎn)換器），經(jīng)過1788—CN2DN來實現(xiàn)Device NET（設備網(wǎng)）與Control NET（主控網(wǎng)）通訊，如圖1所示。調(diào)試、試運過程中偶爾會出現(xiàn)所有由1788CN-2DN通訊控制的馬達保護器與主控PLC通訊中斷，所有的狀態(tài)消失，相關(guān)設備不能遠程啟動、停止，連鎖保護失效，只有通過拉繩開關(guān)才能進行急停操作，整套系統(tǒng)不能實現(xiàn)程控和自動，給設備安全、可靠運行帶來極大的隱患。

5.2 故障原因分析

5.2.1這種控制方式不能實現(xiàn)雙路冗余，一旦有一個馬達保護器或某一段線路通訊故障就會造成同一1788—CN2DN連接的馬達保護器全部失控。

5.2.21788—CN2DN的供電電源與其所在控制柜共用一臺DC24V電源模塊供電，并且只有一路供電。馬達保護器由連接的1788—CN2DN供電。DC24V電源模塊負載設備過多、通訊線路過長（安裝在主控室的1788—CN2DN到0#皮帶機馬達控制器約800米，安裝在煤倉間2#機組控制柜的1788—CN2DN到C7A、C7B馬達保護器約350米），造成電壓降過大，導致馬達保護器（ST504）無法通訊。

5.2.3原設計Control NET（主控網(wǎng)）經(jīng)1788—CN2DN轉(zhuǎn)換器連接Device NET（設備網(wǎng)）距離過長，經(jīng)過查閱Allen-Bradley公司1788CN-2DN資料，在最低波特率、合理布置雙電源供電的情況下最遠的傳輸距離不能大于500米，這與實際設計相差比較大，超出1788CN-2DN最大通訊距離，導致運行過程中通訊中斷，不能實現(xiàn)程控和自動，從而導致設備運行不可靠。

5.3 輸煤控制系統(tǒng)PLC改造方案比選

5.3.1方案一：在C0皮帶機馬達保護器附近遠程柜增加一套1788—CN2DN，C7A、C7B皮帶機馬達保護器附近增加一臺遠程柜。

面臨的問題：這個方案需要增加的設備較多且施工復雜，新增加的1788—CN2DN、遠程柜及柜內(nèi)卡件需要重新從國內(nèi)采購成本較高（約2萬元人民幣），另外此方案仍是使用Device NET（設備網(wǎng)）控制馬達保護器，不能實現(xiàn)兩路冗余。

5.3.2方案二：取消由Device NET（設備網(wǎng)）控制馬達保護器，改由Control NET（控制網(wǎng)）直接控制馬達保護器。

面臨的問題：

a）這個方案需要增加一定數(shù)量的DO、DI、AI通道。見表1。

b）馬達保護器根據(jù)設計采用的是ST504，ST504只能通過485通訊實現(xiàn)程控，所有的馬達保護器（ST504）切換至遠方后沒有硬線程控（DI、DO）的接線位置，如圖2所示。此方案需要重新敷設電纜連接程控柜馬達保護器，需要采購電纜（每臺馬達保護器需要7x1.5控制電纜兩根、1x2x1.0計算機電纜一根），有一定的工作量。

解決措施：

a）從表1中可以看出需要增加通道主要在主控室控制柜，1A控制柜、2A控制柜、2B控制柜、煤倉間#2機組控制柜、煤倉間#3機組控制柜，所需要增加的通道數(shù)量使用備用通道足夠用。查詢圖紙后發(fā)現(xiàn)輸煤6KV進線、聯(lián)絡開關(guān)的程控與ECS設計重復，現(xiàn)場實際使用的是由ECS控制，輸煤主控原設計的程控沒有使用（DI通道20、DO通道20、AI通道17、DI備用通道32）這部分通道，這部分通道完全滿足新增部分使用。

b）400V盤柜內(nèi)接觸器上增加2組輔助觸點給PLC提供運行、停止反饋信號；在就地控制箱內(nèi)就地/遠方切換開關(guān)增加一副常閉接點，切到遠方時不給就地啟動、停止按鈕提供電源，從而實現(xiàn)切到遠方時就地不能操作；就地控制箱到馬達保護器的遠方信號不進ST504，直接送到主控PLC，以保證程控能夠正常操作；PLC的啟、停指令線并接到馬達保護器就地分、合閘接線位置。從而實現(xiàn)由Control NET（控制網(wǎng)）直接控制馬達保護器。

5.3.3選定的改造方案

經(jīng)過比較可以看出第二種方案不需要從國內(nèi)采購新的設備，節(jié)省了成本和時間。并且在現(xiàn)有電纜中可以找到能夠代替的電纜，現(xiàn)場容易操作。邏輯方面由程控廠家按照新編制的I＼O清冊對新增加的通道進行重新定義，并重新下裝使用。

5.4 改造效果

按照第二種方案改造完成后，現(xiàn)場進行了重新調(diào)試，并進行了試運，從效果來看解決了輸煤程控系統(tǒng)之前存在的問題，運行良好。

6、結(jié)束語

使用PLC控制輸煤系統(tǒng)的運行，提高了電廠的生產(chǎn)效率，在火電機組的實際安裝生產(chǎn)中，要嚴格控制輸煤控制系統(tǒng)設備安裝質(zhì)量，要仔細查看廠家資料，從而提高自動控制信號傳輸?shù)恼_性，提高輸煤系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]輸煤程控PLC設備廠家資料.