電廠除灰渣及除塵PLC控制系統的優化分析

劉文俊

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖 364000）

PLC控制系統能夠實現對設備電流、電壓、氣體壓力液體液位和流量的控制。PLC控制技術發展較為成熟，控制電廠除灰渣及除塵系統時具有可靠性，且操作方便。現階段的研究重點是優化原PLC控制系統，提高系統的抗干擾能力。

1 原PLC控制系統問題分析

1.1 原PLC控制系統結構

某除灰渣及除塵PLC控制系統采用施耐德QUANTUM系列程序控制器，包含1、2號除灰渣系統，兩個系統共用一套PLC，除塵渣系統與操作員的通信采用光纖實現。采用畫面監視的形式實現監督目標，能夠實現自動控制。設有1、2號布袋除塵系統，分別采用一套PLC，系統與操作員站的通信借助光纖實現，也采用畫面監視和自動控制的監督形式。

原PLC控制系統結構如圖1所示。

圖1 原PLC控制系統結構

1.2 原PLC控制系統問題

原PLC控制系統包含除灰渣PLC控制系統、1號布袋除塵PLC控制系統、2號布袋除塵PLC控制系統。操作員與除塵裝置距離較遠，應使用交換機和光纖實現有效通信。在通信回路中，依次經過電壓電源、光纖收發器、交換機等多個環節。通信回路中任意環節出現問題，均不能實現對除沉渣系統和布袋除塵裝置的控制。

1號和2號布袋除塵控制系統會受到1號布袋除塵操作員站的控制作用，2號布袋除塵操作員站只能實現對2號布袋除塵裝置的控制。其中存在問題，1號除塵布袋僅受1號除塵布袋操作員站控制，失去控制可能導致系統癱瘓。說明原有的PLC控制系統不夠完善，功能不夠健全。

2 電廠除灰渣及除塵PLC控制系統的選擇

2.1 系統預留一定數量的備用點

電廠除塵渣及除塵系統只有少量的控制點時，需要保證PLC系統控制邏輯比較簡單，應選用比較簡單的PLC單機系統，也可以直接擴展模塊。

部分系統需要控制較多位置點，且位置點相距較遠，集中度不足。為方便控制此類位置點，采用的PLC系統是單機加直接擴展模塊[1]。為實現有效拓展模塊的目標，應外加遠程通信模塊。

需要做好PLC控制系統的設計工作，詳細設計計算機系統輸入點和輸出點，選擇合適的類型，保證數量適宜。選擇數字量和模擬量時，需要進行綜合考量，確保模塊的數量能夠滿足使用需求。設計PLC控制系統時，不能忽略備用點，一定數量的備用點能夠保證日后順利增加新功能和新設備，方便調試。

2.2 合理選擇模擬量模塊

對PLC負載信號進行分類，主要包括開關量和模擬量兩種，分別對應的模塊是開關量和模擬量。

開關量模塊有兩種輸入輸出形式，分別是繼電器和晶閘管輸入輸出。某些負載的輸入輸出形式必須為晶閘管時，應選用晶閘管類型，如某些數顯儀表。如果繼電器的類型和晶閘管的類型均滿足模塊的相應要求，應考量模擬量的負載，通常使用繼電器模塊。進行數據的采集工作時，應將經濟因素考慮在內，采集的數據包括系統的電源兩端的電壓、導線中電流的流量、控制系統的溫度、控制點的位置。輸入輸出的信號類型包括電源兩端的電壓、電路中流過的電流、格雷碼、ASCⅡ碼。

“李老師，不好了，小劉用廁所門把小鄒的手指夾破了。”班長小馮急匆匆地來向我報告。我急忙跟著小馮來到了教室，只見小鄒捂著手指痛哭不止。我一面安撫小鄒，帶她去醫務室簡單處理，一面打電話給她媽媽告知情況。而一旁的小劉似乎也很委屈，一直強調自己是無意的，同行的幾名學生也連連點頭。趕來的小鄒媽媽看到小鄒手指并無大礙，懸著的心也放下了。這件事就過去了。

對模擬量模塊進行選擇時，應以負載信號的類型和數量為依據。

系統網卡的分配情況如表1所示。

表1 系統網卡的分配情況

2.3 保證處理器和存儲器規格滿足需求

簡單的PLC控制系統適用于單一的控制點結構，可以使用常規的處理器和存儲器。在實際應用中，需要控制的結構具有龐大體系，控制工作具有一定難度，系統對響應速度有較高要求。此時，應選擇容量較大、具有一定高級配置的PLC系統，應保證選擇的PLC系統內存足夠、具較強的處理能力。選擇PLC處理器的型號時，可以在滿足控制要求的前提下，選擇性能稍弱的PLC控制器。

3 電廠除灰渣及除塵PLC控制系統的優化

3.1 對除灰裝置進行升級改造

干灰輸送和儲灰倉是除灰裝置的重要組成部分，對除灰裝置進行升級改造就是為裝置增加正壓濃相氣力的功能，需要增加空壓機站，系統現有灰庫、除渣系統，需要為除灰裝置裝設脫水倉。應在每一個電除塵灰斗的下方安裝壓力輸送罐，將灰斗設置在電除塵器的空間內，使電廠生產產生的灰能夠落到壓力輸送罐上，由壓縮空氣提供動力，灰塵通過管道被輸送至灰庫貯存。

設計灰庫時，假設全廠有4臺爐灰量，設置三座灰庫，容量均為3 000 m3，兩座為粗灰庫，一座為細灰庫。三座灰庫主要存儲粗灰和細灰，粗灰和細灰均產自4臺鍋爐，電除塵器一、二、三電場產生粗灰，電除塵器四、五電場產生細灰。4臺爐工作40 h產生的粗灰全部由兩座粗灰庫存儲；運行50 h產生的細灰全部由一座細灰庫存儲。

任意一條運輸粗灰的灰管均能進入任意一座粗灰庫中，均經過灰庫頂部的管道，使用密閉的運灰罐車將粗灰和細灰運送到綜合利用廠。

電廠除灰渣及除塵流程如圖2所示。

圖2 電廠除灰渣及除塵流程

3.2 采用可靠性高的PLC控制系統

過程控制級為有冗余S7-412-3H雙機熱備控制器，可以對現場及逆行有效控制，控制電廠的電源電壓和現場的I/O模件，了解電廠除灰渣裝置的設備架構是否發生變化。

過程管理級系統的主要構成包括操作終端、專家終端以及顯示終端[2]。系統的過程控制中，主要包括3個PLC控制系統，其中2個系統控制輸灰、1個系統控制灰庫。3個系統均有各自的操作室，分別為高壓車間氣力輸灰、三電車間氣力輸灰和灰庫。

分別為3個系統設置3個操作室，通過PROFIBUS-DP能夠實現系統相互之間的通信和交流。除了檢測工藝過程，還應控制工藝過程，由過程檢測控制CMCS、順序控制SCS和數據采集DAS提供上述功能。

改造的系統采用PLC S7-412-3H，執行工作模式為雙機熱，能夠為系統提供有效安全保證。組態的操作系統采用保存在可編程存儲器中的指令進行操作，實現某些專用功能，如邏輯控制、過程控制、順序控制、時序控制功能，還能夠實現對組合和算術運算的控制。控制不同類型的設備裝置和過程時，可以通過輸出數字量和模擬量信號完成控制。

操作員站和工程師站記錄數據主要依靠系統歷史數據、制表數據的功能實現。制表是一種用戶報告，其數據源自設備的實時運行，呈現報告時，可以進行任意設計，產生的報告主要有時報、班報、日報和月報。

3.3 改造電廠除塵的PLC系統

使用PLC控制系統控制電廠的除灰系統時，有3種控制方式，分別是過程控制、聯鎖手動控制和解鎖手動控制。過程控制應用較多，其次是聯鎖手動控制，最后是解鎖手動控制，解鎖手動控制不能作為正常的運行方式，只在維修和調校時使用，且不能帶負載運行[3]。

除灰控制室能夠進行監視控制，主要采用LCD操作站形式，監視控制整個工藝系統時，使用LCD畫面顯示。能夠實現的控制功能包括對壓力輸送罐本體的控制、對輸送系統的控制，還能夠用于監測輸送使用的壓縮空氣系統和氣化風系統。

連鎖輸送風機、連鎖電除塵灰斗氣化風機、連鎖氣化風機與電加熱器、連鎖氣鎖閥與電場隔離閥具備聯鎖功能。控制程序中，先打開排氣閥，再打開進氣閥，實現進料，料滿后發出相應信號，關閉進料閥和排氣閥。

4 結語

選擇和設計電廠除灰渣及除塵PLC控制系統時，應保證系統預留一定數量的備用點，合理選擇模擬量模塊、處理器速率和存儲器容量。優化電廠除灰渣以及除塵PLC控制系統時，將除灰系統的改造情況考慮在內，依據電廠除塵的工作需求改造PLC控制系統，為技術人員的工作提供便利，保證除灰渣、除塵安全。