PLC在盤南電廠輸煤程控系統中的應用

吳永存

（貴州粵黔電力發展有限責任公司 貴州盤縣 553505）

PLC在盤南電廠輸煤程控系統中的應用

吳永存

（貴州粵黔電力發展有限責任公司 貴州盤縣 553505）

本文介紹了輸煤系統的工作原理和特點，對本系統使用的軟、硬件進行了說明，講述了遠距離通訊的網絡構成，以及多個三通擋板的使用令系統更具有靈活性和高效率。

自動控制；連鎖；熱備；通訊

1 PLC概述

可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。PLC主要由CPU、存儲器、I/O接口、通信接口和電源等幾部分組成（見圖1）。

盤南電廠4×600MW機組自動控制系統由兩類控制設備組成：主控部分（包括鍋爐、汽機和發電機等）使用的是新華及ABB公司的DCS控制系統；公用部分（包括輸煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生產的昆騰系列PLC程控器，上位軟件使用的是iFix3.5，下位機軟件使用的是Consept2.6。

圖1 PLC組成

PLC的工作原理

PLC是采用循環掃描方式工作的。即PLC的一個循環工作過程大致可以分為：執行用戶程序、I/O狀態刷新、編程器服務、監控定時器復位及附加強制I/O服務等幾個部分。

（1）執行用戶程序

執行用戶程序，即CPU從首地址0000開始按次序逐個掃描所有存儲器地址，執行全部用戶程序。

（2）I/O刷新

執行完用戶程序后，所有的運算結果都存放在I/O狀態表中，要實現PLC控制，必須將傳感器信號存入輸入狀態表，將要控制的信號從狀態表上送到執行元件上，上述動作稱為I/O刷新，PLC每執行一個循環，則執行一遍I/O刷新。

（3）編程器服務

輸煤系統有一套完整的PLC編程器，可以進行編程器服務，即軟硬件的組態、輸入程序、調試、檢查程序等。

（4）故障檢測

在編程器服務后，CPU開始對內部硬件進行檢查，同時使監控定時器服位。監控定時器是一個預置一定時間的專用定時器，它的作用是確保存儲器或內部線路的故障不致引起CPU進行無限次循環。如果在一定時間之內沒有掃描完，將封鎖硬件，切斷輸出。

當內存檢查結束后，CPU回到掃描的開始端，繼續從0000地址開始按序掃描邏輯運算，這樣的循環操作從CPU通上電開始，一直到CPU斷電為止。

由于PLC對一個梯級的求解結果，可立即用于后面的邏輯運算，它消除了復雜邏輯的內部競爭問題，用戶不必考慮繼電器動作的時間延遲，也不必考慮繼電器觸點的使用數量。

2 MODICON PLC軟硬件介紹

2.1 控制器硬件

本系統使用了兩臺型號是43412的CPU。兩個CPU分別安裝在兩個機架上，互為熱備用，先上電的CPU為主。為了避免同時失電，兩個機架的電源分別取自廠用電和UPS電源。兩個CPU中的程序完全一樣，采集信息、處理程序、發出命令由主CPU完成，備用CPU在實時跟蹤主CPU工作。一旦主CPU失電或者通訊中斷，備用CPU將代替主CPU繼續完成工作。

主機通過以太網同PC機相連進行數據交換，其下面帶的4個I/O子站通過同軸電纜和光纖主站相連，由CPU通過判斷采集的輸入信號，經過預先編制好的程序進行運算處理后，再通過輸出模塊發出命令，來達到控制的目的。

2.2 控制器軟件

本系統的上位監控軟件選用的是iFix3.5作為開發平臺，利用該軟件的變量存檔編輯器和水晶報表設計器，可以很方便地為運行用戶過程數據生成用戶檔案并生成報表。其中包含兩個全集成的環境，即配置環境和運行環境。

下位機控制軟件使用Consept2.6，同時具有硬件配置功能。邏輯控制使用梯形結構搭構，程序的可讀性很強，方便用戶在線或是離線分析故障。

3 系統控制

3.1 生產流程

把通過汽車或者火車等一些交通工具運輸到卸煤溝的煤炭，通過一些列運輸設備運送到煤倉是電廠輸煤系統的主要功能。盤南電廠發電機組的容量比較大，同時該電廠四臺發電機組同時使用一套輸煤系統，因而對煤炭的需求量是比較大的，為了避免出現一條上煤同路成為瓶頸，耽誤正常生產的情況，需要設計兩條上煤同路，一路正常運行，一路作為備用。也可以將兩套同路同時運行，分別向兩個不同的目的地運煤。整個輸煤程控系統的監控畫面總體分為六大類：系統流程、系統配煤、趨勢曲線、報警系統、流程控制、輔助畫面、報表管理。

3.2 控制設備

本套輸煤系統的控制對象有：皮帶機23條。斗輪堆取料機2臺，篩煤機2臺，環式碎煤機2臺，除三大塊機2臺，電動三通擋板8臺，入爐煤采樣器2臺，除塵器15臺，葉輪給煤機8臺，盤式電磁除鐵器12臺，帶式電磁除鐵器3臺，伸縮裝置3臺。程控系統所有的輸入、輸出信號均通過繼電器隔離，以提高系統的抗干擾能力并保護PLC模塊以避免大電流信號的進入而損毀。

3.3 流程控制

自動啟動時，按照逆煤流方向順序啟動設備；自動停機時，按照順煤流方向延時停止設備；當某一設備出現事故跳閘時，由故障設備開始進行逆煤流跳閘。并且本系統允許有多個流程在運行中。當有兩條流程在運行時，如果其中一條流程的某一設備出現故障造成此流程設備聯跳時，不能影響另一條正在正常工作的流程。具體設備的位置和流程順序參看生產流程圖。在系統投入自動啟動前，需要進行流程選擇。如果流程中某一個設備不在程控位或自動位，則會發出語音提示。

3.3.1 皮帶機的控制

在啟動皮帶機之前，不管是手動方式還是自動方式，都需要先響持續10S的警鈴，目的是為了通知在皮帶周圍的工作人員應該立即遠離皮帶，避免安全事故的產生。皮帶機是輸煤系統中的主要運輸設備之一，所以必須加強對其的控制和保護。需要在皮帶機的兩邊設置事故拉線開關，巡視檢查人員一旦發現皮帶周邊存在異常情況，就可以直接拉事故拉線，使得運行中的皮帶能夠及時的停止。一旦PLC接收到皮帶出現打滑、跑偏、撕裂等事故信號，皮帶機都會立即停止。

3.3.2 電動三通擋板的控制

為了使上煤系統更加靈活，設置了8個電動三通擋板，并且要求其參與系統聯鎖，且能就地、程控操作。在預啟動狀態下，三通擋板必須處于所需的位置并且到位信號到達程控，為下一步的程啟做好準備。

3.3.3 斗輪機的控制

兩個斗輪機均安裝在煤場10號皮帶上，互為備用，負責煤廠煤炭的堆取工作。在機組使用煤炭量較少時，利用斗輪機的堆料功能，配合葉輪給煤機，把卸煤溝的煤炭存儲在煤廠中；當鍋爐使用大量煤炭時，利用斗輪機的取料功能，把存儲在煤場中的煤炭運往原煤倉。

3.3.4 篩煤機的控制

篩煤機位于7#皮帶和8#皮帶之間，其作用是把煤炭進行篩分，篩下物直接落到8#皮帶運往原煤倉，篩上物通過破碎機破碎后在落到8#皮帶運往原煤倉。當篩煤機出現故障時，煤炭直接走篩煤機旁路，再通過碎煤機破碎后運往原煤倉，可保證原料的供應不會因為篩煤機的故障而停止。

3.3.5 葉輪給煤機的控制

盤南電廠有火車卸煤溝和汽車卸煤溝，各配有4臺葉輪給煤機進行卸煤，當葉輪給煤機處于遠方控制時，為避免堆煤，程控不能單獨啟動葉輪給煤機，只有在皮帶運行的情況下才能遠方啟動。葉輪給煤機運行時遠方可以控制行走方向，控制轉速，當流程停運時先停葉輪給煤機，然后延時再停皮帶。

在自動控制系統中，如果輸煤系統發出啟動的命令操作之后，配煤皮帶就會立即開始運行。只要配煤皮帶出現運行信號值周，就會開支以煤倉的順序為依據進行檢測，以第一倉為起點按照順序進行配煤，之后將全部的煤倉配置高煤位。在這個時候加入一些煤倉處于停用的狀態，那么就應該將這些煤倉設置成為停用狀態，這樣等到輪到這些煤倉時，就會自動掉過，繼續進行下一個倉進行配煤。等到全部倉都處于高煤位時，說明配煤作業已經全部完成。

4 結束語

這套系統目前已經運行了十年時間了，根據實際的運行情況證明：整個系統安全可靠，穩定性高，控制靈活性強。隨著計算機和PLC技術的提高，輸煤系統的自動化水平也在不斷提高，目前已經做到了把相對分散的各個設備統一集中到一起控制的情況，幾乎涵蓋了全部的設備，這其中大部分設備可以自動順序啟/停，個別設備只能夠上位機手動操作，表明了目前自動化水平的提高。相信隨著我國電力工業的發展和計算機、PLC硬件及軟件水平的不斷提高，程序控制作為輸煤系統的主要控制方式，在火力發電廠將得到更加廣泛的應用。

[1]《可編程序控制器的應用技術與實例》.

[2]《電器與PLC控制技術》.

[3]《盤南電廠600MW火力發電機組輸煤系統操作規程》.

TM247

A

1004-7344（2016）20-0054-02

2016-7-3

吳永存（1980-），男，布依族，貴州都勻人，工程師，本科，主要從事工作和研究方向為火電廠熱工維護方面。