淺析PLC在電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用

賈博竣

【摘 ?要】近些年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用正在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化水平也迅速提高。發(fā)電廠內(nèi)以繼電器為主要邏輯元件的電氣控制系統(tǒng)急需改進(jìn)，把更多的智能加到電氣控制系統(tǒng)中對(duì)提高電力生產(chǎn)的質(zhì)量和效率具有十分重要的意義。作為電廠工藝流程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，輸煤程控控制系統(tǒng)部分在整個(gè)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。它的工作狀態(tài)將直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，并影響到整個(gè)電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。

【關(guān)鍵詞】PLC;電廠輸煤程控系統(tǒng);應(yīng)用;

輸煤系統(tǒng)是電廠最為重要的系統(tǒng)之一，電廠輸煤程控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際上就是采用PLC作為控制核心，按照步進(jìn)控制原理，實(shí)現(xiàn)電煤輸送子系統(tǒng)間相互協(xié)調(diào)工作，高效穩(wěn)定的完成電煤的輸送。可編程序控制器（簡(jiǎn)稱PLC）是在順序控制和微機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的用于邏輯控制的專用汁算機(jī)。

一、PLC

PLC 是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1 毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16 位（也有32 位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。通用PLC 應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC 相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。

二、PLC在電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.輸煤程控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要安全、高效、自動(dòng)化程度高。根據(jù)目前國內(nèi)電廠燃料輸煤控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，結(jié)合部分電廠燃料輸煤系統(tǒng)采用集中控制方式的特點(diǎn)，對(duì)燃料輸煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行充分研究論證，提出了具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本方案采用工控機(jī)分級(jí)控制系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)、可編程控制器PLC及以太網(wǎng)等先進(jìn)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸煤系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、集中操作、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障報(bào)警、煤量統(tǒng)計(jì)、語音呼叫和電視畫面切換等功能。該系統(tǒng)具有自動(dòng)化水平高、控制和管理功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便、可靠性高等特點(diǎn)。PLC的CPU通過現(xiàn)場(chǎng)總線模塊對(duì)整個(gè)輸煤系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，通過上位計(jì)算機(jī)的人機(jī)接口對(duì)系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出控制命令，同時(shí)系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息在上位機(jī)CRT 上直觀、動(dòng)態(tài)顯地示出來。上位機(jī)、PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線模塊之間通過數(shù)據(jù)通信接口進(jìn)行通信。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有各類保護(hù)及監(jiān)測(cè)信號(hào)，各轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)及關(guān)鍵設(shè)備設(shè)有攝像頭，可在集控室通過工業(yè)電視監(jiān)控運(yùn)行情況。

2.上位監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)工況的監(jiān)視、控制及在線管理。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件采用兩臺(tái)主機(jī)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件對(duì)可編程序控制器中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行巡回采集、記錄、故障語音報(bào)警、遠(yuǎn)控操作，并以圖形或報(bào)表方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及事故打印。一是總流程圖。顯示所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在流程圖畫面中設(shè)備用圖形符號(hào)來表示，灰色表示正常停機(jī)狀態(tài)、綠色表示流程選中狀態(tài)、紅色表示正常運(yùn)行狀態(tài)、紅（黃）色閃光表示故障狀態(tài)。在皮帶的頭部或設(shè)備上選擇后，將彈出該設(shè)備的“控制和狀態(tài)”窗口，有設(shè)備的啟動(dòng)、停機(jī)按鈕、設(shè)備的輸入信號(hào)狀態(tài)等，系統(tǒng)處于“試機(jī)”、“聯(lián)鎖”方式時(shí)，才可對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)啟停。二是流程選擇。選擇該菜單項(xiàng)時(shí)，彈出“流程選擇”窗口，在流程選擇畫面中逐一操作按鈕，選中的設(shè)備變?yōu)榫G色，當(dāng)選出完整的一路設(shè)備后，將顯示“流程有效”。設(shè)備已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將不能選中或取消選中。設(shè)備已設(shè)為檢修則不能選中。

3.系統(tǒng)控制功能

（1）運(yùn)煤控制。上煤操作控制方式分為程控自動(dòng)、程控連鎖手動(dòng)、解鎖手動(dòng)和就地控制幾種方式。上煤原則：一是流程預(yù)啟：進(jìn)行流程選擇，并啟動(dòng)相應(yīng)流程上的預(yù)啟動(dòng)設(shè)備，做好啟動(dòng)準(zhǔn)備。二是流程啟動(dòng)：接收到流程啟動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)主設(shè)備按逆煤流方向延時(shí)順序啟動(dòng)。三是流程停止：停止指令下達(dá)后，系統(tǒng)主設(shè)備按順煤流方向延時(shí)順序停止。四是故障聯(lián)鎖停機(jī)：當(dāng)所選流程上的系統(tǒng)主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，立即聯(lián)鎖跳停設(shè)備故障點(diǎn)上級(jí)（逆煤流方向）的主設(shè)備。五是重故障信號(hào)：急停、拉繩、跑偏、堵煤、帶速保護(hù)、撕裂保護(hù)等指令或信號(hào)將直接導(dǎo)致系統(tǒng)聯(lián)鎖跳停。本系統(tǒng)有自動(dòng)控制、聯(lián)鎖手動(dòng)、試機(jī)三種運(yùn)行方式，在正常的情況下，自動(dòng)控制為系統(tǒng)的最佳運(yùn)行方式，設(shè)備的空載運(yùn)行時(shí)間最短，操作員的操作步序最少。聯(lián)鎖手動(dòng)方式是對(duì)要啟動(dòng)的流程中設(shè)備按逆煤流方向一對(duì)一的啟動(dòng)，按順煤流方向依次停止設(shè)備，設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作處理均同自動(dòng)控制方式。試機(jī)全系統(tǒng)將解除聯(lián)鎖關(guān)系，〔解鎖手動(dòng)〕可以任意啟、停某一臺(tái)設(shè)備，是一種非正常的運(yùn)行狀態(tài)，不允許帶負(fù)荷運(yùn)行，只適用于單臺(tái)設(shè)備的調(diào)試、校正、試驗(yàn)，正常情況不允許運(yùn)行人員使用。流程按順煤流方向逐臺(tái)停機(jī)，在故障停機(jī)情況下，故障點(diǎn)以上設(shè)備除碎煤機(jī)延時(shí)聯(lián)跳外，均立即聯(lián)跳，聯(lián)鎖手動(dòng)方式下，隨意停流程中一臺(tái)設(shè)備，也將聯(lián)跳逆煤流方向以上設(shè)備。故障解除后，可將停掉的設(shè)備以自動(dòng)控制或聯(lián)鎖手動(dòng)方式再次啟動(dòng)。緊急情況下，可操作上位機(jī)的急停按鈕或同時(shí)按控制臺(tái)左右兩側(cè)紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場(chǎng)所有運(yùn)行中的受控設(shè)備（除碎煤機(jī)延時(shí)停機(jī)外）立即停機(jī)。

（2）配煤控制。本系統(tǒng)有自動(dòng)配煤、手動(dòng)配煤兩種運(yùn)行方式。自動(dòng)配煤完全根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煤位信號(hào)和犁位信號(hào)，以及操作員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求所設(shè)的尾倉和檢修犁，自動(dòng)控制犁的抬落，完成配煤，手動(dòng)配煤則由操作員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煤位和犁位信號(hào)通過上位機(jī)一對(duì)一操作犁的抬落來完成原煤倉的加倉配煤。一是配煤程控。① 配煤程控是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤位信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)配煤，有三種原則，即低煤偉優(yōu)先配煤、順序配煤、余煤均勻分配。② 若某倉一旦出現(xiàn)低煤位信號(hào)，配煤系統(tǒng)都將立即中止而轉(zhuǎn)入對(duì)低煤位信號(hào)的倉配煤，即出現(xiàn)低煤位信號(hào)的倉要優(yōu)先配煤。如果是有兩個(gè)以上的倉同時(shí)出現(xiàn)低煤位的信號(hào)，則按順煤流方向依次配倉至低煤位信號(hào)消失后延時(shí)一段時(shí)間。當(dāng)全部低煤位消失時(shí)，各倉的配煤將按順煤流方向依次進(jìn)行，對(duì)原煤倉，每個(gè)倉都配至高煤位出現(xiàn)時(shí)，馬上轉(zhuǎn)下一個(gè)。③ 如正在進(jìn)行順序配煤時(shí)，某煤倉又出現(xiàn)低煤位報(bào)警，則立即轉(zhuǎn)到低煤倉進(jìn)行低煤位優(yōu)先配煤，配至低煤位消失后延時(shí)一段時(shí)間，然后返回到剛才順序配的煤倉進(jìn)行順序配煤。④ 如遇到檢修犁自動(dòng)跳過。⑤ 如果落犁信號(hào)發(fā)出后10秒后，該犁仍未落到位，則發(fā)出犁煤器卡死信號(hào)，并轉(zhuǎn)入下一犁繼續(xù)配煤。⑥當(dāng)順序配煤到尾倉，尾倉出現(xiàn)高煤位時(shí)，配煤系統(tǒng)即發(fā)出“程配完畢”信號(hào)。程配完畢信號(hào)發(fā)出后，整個(gè)流程即要順煤流方向依次停運(yùn)各個(gè)設(shè)備，將皮帶上的煤走空。配煤將返回第一個(gè)倉繼續(xù)配煤，一般情況是先將倉配至高煤位再經(jīng)數(shù)秒延時(shí)轉(zhuǎn)入下一倉。對(duì)檢修犁會(huì)跳過不配。這一輪配完后，下一輪再重復(fù)進(jìn)行，直到皮帶上的余煤配完或流程停下來。二是手動(dòng)配煤。手動(dòng)配煤通過上位機(jī)手動(dòng)操作每個(gè)犁的抬、落，進(jìn)行配煤，手動(dòng)配煤保護(hù)信號(hào)仍然有效。

基于PLC、變頻器、以及觸摸屏的電廠輸煤程控系統(tǒng)大大提高了電廠輸煤控制的綜合自動(dòng)化水平，有效改善了傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)高能耗、低監(jiān)控能力等情況。特別是本系統(tǒng)投資少，實(shí)用性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

（作者單位：中鋁包頭鋁業(yè)自備電廠）