PLC控制系統在興能發電公司的應用

宋新元

(山西興能發電有限公司)

可編程序控制器(PLC)作為一種自動化程度高、配置靈活的工業生產過程控制裝置,因其本身的高可靠性、編程簡單,易于操作、維護方便、體積小、重量輕、功耗小、能通訊、成本適當的特點,在自動控制領域中得到廣泛應用,從而成為現代工業的標志性產品。山西興能發電有限公司大量使用了PLC控制系統,整個輔網就是用PLC+上位機搭建起來的。本文就PLC在山西興能發電有限公司應用中出現的問題進行分析研究。

1 PLC的類型及所用系統

山西興能發電有限公司于2004年先后投產了2臺30萬kW空冷燃煤火電機組,目前的輔網系統包括鍋爐補給水處理系統、輸煤及含煤廢水處理系統、2臺機組的凝結水精處理系統、氣力輸灰系統、灰庫系統、全廠壓縮空氣系統、供水及循環水系統、取樣加藥系統、工業廢水處理系統。輔網系統屬于大型PLC控制系統,對PLC的要求較高,采用MODICION QUANT UM系列,雙機熱備,上位機監控采用GE公司的iFIX軟件組態,需控制的設備一般分就地、上位機手動、上位機自動三種操作方式;對所需檢測的參數實現連續監測。

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

2 PLC控制系統的應用

雖然PLC控制系統可靠性較高,但是在火電廠復雜的應用環境下也會出現一些問題。

1)小型PLC控制系統的應用情況。

a)電源問題。原煤倉環式給煤機有4臺采用Schneider TSX4720 PLC,220VAC電源,其中有1臺在運行中突然失電,造成皮帶上堆煤,給運行人員造成了麻煩。事后檢查發現PLC內部的電源保險燒壞。估計是該PLC電源回路偶然串入高電壓或強干擾所致。為此,給這4臺PLC都加裝了UPS,以后沒有再出現這種問題。b)PLC內部電子元件故障。2#爐撈渣機控制原采用的是MODICION NEZA PLC,帶一個擴展控制快,在2005年出現撈渣機莫名原因停機,就地無故障報警,重新啟動后一切正常,但不到兩天仍出現莫名原因停機。筆者檢查了線路及電源,一切正常,懷疑是PLC,出現了故障;經過兩天的連續觀察,發現該PLC在運行中ERROR燈突然閃亮,很快又熄滅,但是撈渣機已經停機,判斷得到了證實。隨后將該PLC更換為三菱FX2N-64MR PLC,一直正常運行至今,估計是該PLC內部電子元件出現了問題。c)PLC通道故障。2#機組后除塵加熱及振打采用的OMRON C200 PLC DI卡件出現過一次通道故障,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PLC控制系統的應用情況。輔網PLC控制系統目前運行穩定,也有個別問題有待解決。

a)DI卡件燒壞。在調試期MODICION QUANT UM DI卡件多次燒壞,原因是電建施工人員未按照規程作業,外部線路未檢查核對完就給PLC送電,結果使24 VDC或48 VDC的DI卡件串入220 VAC電源,致使PLC卡件燒壞,在以后的調試中也發生人為原因串入220 VAC電源燒壞PLC卡件的事故。事實表明,就地設備未調試完成,嚴禁PLC系統帶電,PLC帶電前必須例行簽字手續,應檢查PLC模擬量通道,DI通道是否有交流電。b)DI卡件通道故障。從投產至今出現的兩次通道故障,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,因為該故障通道還可以接收數據,只是不能正常進行數據轉換。從投產至今出現的兩次通道故障,測量出的數據都是偏低,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行,備用CPU未正常切換到運行狀態。2010年3月初一天,正在運行中的鍋爐補給水系統突然全部設備停機,一名維護人員正在調看上位機記錄的歷史數據。當PLC主CPU莫名原因故障停止運行,備用CPU未正常切換到運行狀態;致使系統設備全停;到月底該臺上位機也發生故障,無法進入操作系統。究竟是什么原因致使PLC故障、雙機熱備也出現故障？PLC廠家說需要在當時的故障情況下進行檢查,由于故障情況無法再現,無法作進一步的檢查,原因不明。事后,為了安全更換了發生故障的CPU卡件。e)通訊慢的問題。(1)系統設計原因:目前輔網的全廠壓縮空氣系統畫面經常會發生瞬間通訊中斷,究其原因在于壓縮空氣系統空壓機內部參數是通過RS485串口通訊相連,11臺空壓機內部通訊并到一起再轉換為以太網通訊,經PLC程序打包后送出到上位機進行顯示,顯然該設計降低了以太網通訊速度,在輔網系統應避免此種設計。(2)軟件設計原因:目前輔網的2臺機組氣力輸灰系統畫面操作反應較慢(不影響正常操作,與別的系統相比稍慢),但若不投雙機熱備則速度較快,說明程序設計還有待優化。但是該系統的編程廠家水平有限無能力解決,此問題暫時擱置。(3)計算機機網絡設備硬件原因:同樣以2臺機組氣力輸灰系統畫面操作反應較慢來說明,若將這2臺氣力輸灰系統從輔網中分離出來,運行就地上位機,則操作速度較快,說明目前的計算機硬件,網絡設備性能已經下降。需要更換高性能的計算機及網絡設備來提高通訊速度。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,必須一開始從設計上來加以預防,發現有干擾后妥善處理。主要辦法是對PLC系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進行隔離、濾波,特別是動力電纜應分層布置,以防通過外引線引入傳導電磁干擾;正確設計接地點和接地裝置,完善接地系統。另外利用軟件手段,進一步提高系統的安全可靠性。g)PLC外部回路故障,主要是接地、接觸不良、電源問題。

3 結束語

PLC控制系統在山西興能發電公司的應用是成功的,滿足了生產控制要求,維護量小。PLC系統應用是一個有序的系統工程,需要從硬件、軟件兩方面抓起;需要從基建期抓起,通過保證正確設計硬件線路,正確接線,選用高質量的元器件,消除各種干擾,靈活巧妙的編程等措施才能完成一個優秀的控制系統設計;同時,在基建期系統招標時應該對廠家的程序設計人員的能力提出要求,對程序達到的效果提出標準,以便設計出最優的控制系統。