PLC控制技術在熱工保護系統中的應用研究

摘要：通過介紹在電廠熱工保護系統改遣中PLC的應用情況，改遣的保護系統使控制系統的可靠性得到了提高，火電廠中發電機組的經濟安全運行得到了保障，是減員增效得以實現。而無論何種設備，“可靠性”放在首位，所以只有對熱機保護系統進行合理的設計，才能使自動化水平提高，減少人力投資成本。該文內容主要涉及到為何要改造原有熱工保護系統、改造的原則和設計思想、淺析PLC的特點、基于PLC的熱工保護系統及其優勢。

關鍵詞：PLC控制技術 熱工保護 系統改遣

高新技術和電力事業在不斷發展，高度智能化和自動化是電力設備發展的趨勢，無論何種設備，“可靠性”放在首位。采取管理體制和技術上積極有效的措施，提供熱工保護系統的可靠性，從而使熱工保護可靠性的提高有保障。當機組在運行和啟停過程中發生故障并且危害人身和設備安全的時，熱工保護系統自動采取聯鎖或保護措施，這樣使事故產生和擴大的情況得以避免，使機組的安全運行和正常啟停得以保證，這是熱工保護的主要作用。熱工保護嚴密監視機組運行參數和設備工作狀態，在關鍵時刻自動切除或啟動某些系統或設備，這樣機組就可以減負荷運行或維持原負荷運行。在危及機組設備的重大事故發生的時候，是機組運行停止，從而避免事故的擴大。

1 為何要改造原有熱工保護系統

（1）在正常運行機組的情況下，保護裝置是長期不工作的，在出現異常的情況的時候，它進行立即可靠的行動，另外要有必要的實驗和監視方式，從而保證熱工保護裝置的可靠性和正確性。機組運行可靠安全性問題一方面要依賴不同保護控制裝置的可靠性和準確性，另一方面更要依賴不同設備的可靠安全性。在電廠中投運時間長而落后的原有熱工保護裝置，較多的回路硬接線的繼電器組成保護系統的控制回路，很容易導致誤動或拒動的現象。（2）進行大型檢修的時候，為了保證繼電器正常工作進行繼電器的測試，熱工人員維護工作量一定程度上增加了。故障點的數量會隨著運行時間越長而增多，這就導致出現越來越大的維護工作量，對機組的安全運行有嚴重的影響，所以必須盡快進行改造。（3）在OPS上運行操作人員無法監視繼電器的運行狀態，不能及時發現存在的安全隱患，保護拒動的現象可能發生。

2 改造的原則和設計思想

（1）不必改動熱工保護系統的控制邏輯，因為目前它完善而且正確，在機柜、電纜、電磁閥、現場測點原則上不作變動的情況下，采用取代現有的繼電器式控制裝置也就是先進的計算機控制裝置。在這個原則的基礎上實現以下功能：無論在邏輯系統里面任何部件出現故障，都不妨礙強制性的鍋爐或汽輪機跳閘；為了實現在線監視，與DCS的通信接口增加到系統中；自檢功能在系統中的實現；在線實驗功能增加到系統中。（2）設計系統的出發點是提供高效可靠的產品，提供保障給發電機組的經濟、安全運行，使熱工保護系統的控制水平有效的得以提高，使減員增效得以實現。作為新一代工業控制機PLC是隨著通信技術、計算機技術、電子科技的發展而誕生的，它具有的優點包括適應工業惡劣環境、高可靠性、硬件配置靈活、編程組態方便等，在工業控制領域被應用的越來越多。“上位機+PLC”方式是系統所采用的新方式，采用PLC和計算機通訊方面的技術，進行動態實時監控很多個輸出輸入信號，其功能有保護聯鎖試驗、保護動作記錄、報表打印、輸出輸入信號狀態顯示等。

3 淺析PLC的特點

（1）作為取代繼電器控制邏輯設計的控制技術，PLC延續并應用的編程方法是繼電器梯形圖或原理圖的，包括有線圈、連線、觸點等方面的概念，常見的是圖形梯形編程應用于PLC中，在使用現場非計算機人員就能完成，在線可以修改程序。這顯示了PLC編程方便。（2）功能豐富，擁有豐富的存儲信息和處理信息的指令系統以及內部件，能夠進行不同數據運算和邏輯問題處理。它能夠實現智能控制、模擬控制，而且能完成復雜的控制邏輯；能在上位機、計算機聯網、遠程通訊進行監控。（3）在大同小異的通訊、編程語言、形式、結構等方面，熱工保護系統中有應用在不同控制要求的PLC系列產品，具有經濟合理性。

4 基于PLC的熱工保護系統

（1）經過改造之后，熱工保護系統的主要組成部分包括上位計算機和PLC控制器，其中的通訊是由RS232電纜來實現的。擴展架和CPU機架是C200 hG PLC控制配置的主要組成部分，其中CPU包括I/O單元、電源單元、C200 hG CPU、CPU底板四項。

（2）上位機和PLC的串行通訊上位機發送來的停止和開啟信號有PLC來接收，對相應輸出點的控制是由梯形圖編輯的邏輯回路來實現的，最后達到控制外部裝置和設備的目的。兩者之間的信號傳遞使用的是串行通訊格式。

5 基于PLC熱工保護系統具有的優勢

（1）可靠簡單的系統結構，有利于安裝和維修的組件式插接，能夠方便靈活進行擴充的I/O模件卡件式設計。（2）PLC的組態編程方式應用的是梯形圖，對修改、監視、組態的進行提供了便利。并且相應的在線編輯和保護聯鎖功能能夠得以實現，提供了系統工作的可靠安全性。（3）記錄輸入信號狀態，對其恢復時間或動作進行確認，從而提供準確、客觀、可靠的依據給事故分析。（4）采用雙電源供電的保護系統，系統連續、穩定的工作得到了保障。（5）使熱工保護裝置的技術水平得以提高，熱工人員的維護量大大減少。易擴展、可靠性高、結構合理的系統能夠很好的滿足熱工保護的需要。（6）監控中采用上位機，使保護聯鎖實驗記錄、狀態監視、報警查詢、報表打印等功能得

6 結語

在大型的火電廠中，引進基于PLC控制技術的熱工保護系統，大大提高了熱工保護系統的可靠性和安全性。通過上述對為何要改造原有熱工保護系統、改造的原則和設計思想、淺析PLC的特點、基于PLC的熱工保護系統及其優勢的了解，我們可知，保護主、輔設備是熱工保護系統的主要任務，同時還要防止事故擴大和保證機組安全運行，在機組容量不斷增大的今天，熱工保護起到的作用越來越大，所以只有對熱機保護系統進行合理的設計，才能使自動化水平提高，減少人力投資成本。