鹿 慶，李慎斌，李濤祥

（山東華能萊蕪熱電有限公司，山東 萊蕪 271100）

0 引言

現(xiàn)代火電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)指的是水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)的總稱，俗稱水煤灰。在電廠實際環(huán)境中，輔網(wǎng)系統(tǒng)由于處理點數(shù)少，控制要求不是非常嚴格，如果采用DCS控制不僅工程量大而且花費高。而PLC作為一種高效、靈活、可靠的控制器，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在包括數(shù)字邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)通信等工業(yè)控制領(lǐng)域，因此在電廠輔網(wǎng)中應(yīng)用PLC控制已經(jīng)成為一種主流選擇。本文就以萊蕪電廠輔網(wǎng)控制系統(tǒng)為例，介紹PLC控制系統(tǒng)在電廠輔網(wǎng)中的應(yīng)用。

1 PLC控制系統(tǒng)的軟硬件組成

1.1 軟件組成

萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)上位監(jiān)控軟件采用GE公司的IFIX4.0，主要實現(xiàn)畫面組態(tài)及與下位通訊功能。下位組態(tài)軟件為羅克韋爾RSLogix5000 16.03，可實現(xiàn)與上位機通訊、邏輯控制、硬件組態(tài)等功能。以太網(wǎng)EtherNet通訊軟件為RSlinx2.0，主要作為OPC通訊服務(wù)器與IFIX通訊，并可以查看當前配置的所有硬件模塊的組態(tài)信息。ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)劃軟件為RSNetWorx for ControlNet11.0，可以對C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行在線調(diào)試和規(guī)劃。此外還有版本控制軟件ControlFlash提供各模塊的版本刷新功能。

1.2 硬件組成

萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)水網(wǎng)、輸煤、輸灰3個控制室，其中水網(wǎng)控制室又分補給水、凝水精處理、廢水3個子站。每個子站PLC控制系統(tǒng)都采用雙機熱備冗余配置。系統(tǒng)選用羅克韋爾AB Logix5000L63、L61系列PLC產(chǎn)品，AB PLC能夠完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、處理及邏輯控制。系統(tǒng)選用研華工控機，并配21寸液晶顯示屏，實現(xiàn)對PLC程序的編制和上位機畫面的組態(tài)、調(diào)試、操作。在每臺上位機上安裝了兩塊IOM／IOOM的自適應(yīng)以太網(wǎng)卡，控制室配備了兩臺交換機實現(xiàn)上位機與PLC的通訊。以太網(wǎng)通訊通過羅克韋爾的ENBT模塊實現(xiàn)，該交換機還提供了與SIS交換機的接口，保證與SIS系統(tǒng)的正常通訊。每個子站都由兩個冗余的主機架和一些遠程機架組成，機架中可以插入控制器、通訊模塊、熱備模塊、I／O模塊，主機架和遠程機架通過ControlNet模塊通訊。此外還配備了1756或者1794系列的各種I／O采集模塊。冗余系統(tǒng)的采用保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。

2 PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

PLC與上位機的通訊采用羅克韋爾EtherNet／IP通訊模式，它是一種星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各子站PLC的實時數(shù)據(jù)處理信息都通過交換機與上位機實現(xiàn)通訊，其中與IFIX的通訊采用OPC通訊模式。

下位各主站與子站的通訊采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)模式，ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種總線型網(wǎng)絡(luò)，通過兩根兩頭帶終端電阻的總線電纜掛接主站和多個子站的方式實現(xiàn)主站與子站的通訊，其中所有主站和子站機架的通訊都是通過1756CNBR通訊模塊實現(xiàn)。遠程站則使用中繼器和1794通訊卡實現(xiàn)與主站的通訊。每個通訊卡都有兩個電纜接頭，兩根電纜實現(xiàn)系統(tǒng)的雙網(wǎng)冗余運行，保證系統(tǒng)不因網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е掳c瘓。以水網(wǎng)為例，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖1。

圖1 水網(wǎng)PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.2 通訊連接的建立

整個系統(tǒng)采用EtherNet＋ControlNet通訊模式，要實現(xiàn)通信，必須在IFIX與PLC中都做好網(wǎng)絡(luò)配置組態(tài)。通訊又是建立在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，所以在配置網(wǎng)絡(luò)前，必須先配置好數(shù)據(jù)庫信息，包括IFIX的數(shù)據(jù)庫信息和PLC的ControlTag信息。其中的數(shù)據(jù)鏈路信息必須要具體到某個子站、某個模塊、某個通道。在上位機IFIX軟件中，通過DataBase Manage程序添加數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立，通過PowerTool程序?qū)崿F(xiàn)OPCServer的建立和Group、Item的添加，每個Item中都包含數(shù)據(jù)的點信息和數(shù)據(jù)鏈路信息。在下位網(wǎng)絡(luò)配置中主要通過RSLink軟件的Configure Drive程序設(shè)置實現(xiàn)OPC服務(wù)器的建立，通過RSLink軟件的OPC TOPIC Configuration程序?qū)崿F(xiàn)各控制器的數(shù)據(jù)綁定和數(shù)據(jù)共享。

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 下位PLC組態(tài)

下位PLC程序邏輯組態(tài)利用AB公司的RSLogix5000軟件對下位PLC進行編程，并對PLC的硬件配置進行組態(tài)維護。如可以在軟件內(nèi)增加、刪除與硬件相符的I／O模塊、控制器模塊，可以配置控制網(wǎng)絡(luò)。配置硬件組態(tài)包括機架、處理器、通信卡、I／O等。邏輯組態(tài)采用梯形圖、高級語言及功能塊圖3種語言方式，主要包括I／O通道的賦值、流量累積、時間累積、數(shù)據(jù)修改、設(shè)備啟停、連鎖邏輯判斷、按照工藝流程的順控程序等。下位PLC程序及硬件組態(tài)如圖2所示。

圖2 下位PLC程序及硬件組態(tài)

3.2 上位IFIX畫面組態(tài)

上位畫面組態(tài)主要是通過很多圖形的動畫連接來實現(xiàn)指令的發(fā)出、狀態(tài)的顯示、數(shù)據(jù)顯示或更改等功能。實現(xiàn)的具體功能如下：

（1）設(shè)備控制：在畫面上直接對設(shè)備采用手動、半自動（步操）、自動操作。

（2）狀態(tài)顯示：畫面上能觀察到現(xiàn)場運行設(shè)備的實時狀態(tài)、監(jiān)測儀表的實時數(shù)據(jù)、報警及實時趨勢。

（3）歷史查詢：畫面上能查詢數(shù)據(jù)的歷史趨勢、歷史報表及歷史報警記錄。

（4）趨勢查詢：畫面上能顯示運行測點的實時趨勢、歷史趨勢，并可對趨勢圖進行打印。

（5）聲光報警：當運行設(shè)備出現(xiàn)故障或者儀表監(jiān)測值超限時，根據(jù)情況發(fā)出聲光報警。當一些重要參數(shù)越限或保護動作時會發(fā)出聲音或紅色閃爍報警進行提示，以引起運行人員的注意。

畫面組態(tài)采用層級結(jié)構(gòu)，由一個總貌圖連接到各子系統(tǒng)畫面。各子系統(tǒng)畫面可以直接切換，設(shè)備啟停操作采用IFIX的標簽組功能，通過彈出窗形式控制。畫面組態(tài)如圖3所示。

圖3 IFIX畫面組態(tài)

4 PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

（1）遠方及就地控制?，F(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)、泵都實現(xiàn)遠控和就地控制兩種方式，設(shè)立就地控制柜，即使在遠方控制系統(tǒng)完全失靈的情況下也可以通過就地控制實現(xiàn)手動控制，提高了系統(tǒng)的可靠性。在遠控方式下，運行人員可在監(jiān)控畫面上操作設(shè)備并進行保護連鎖的投入與解除等。

（2）自動控制。輔網(wǎng)系統(tǒng)在正常情況下主要運行在自動控制方式下，自動控制分為步操和順控兩種方式，根據(jù)系統(tǒng)工藝流程，既可以對單系統(tǒng)一鍵啟動即順控，也可以根據(jù)需要步進即步操。

（3）連鎖保護。通過PLC內(nèi)部邏輯程序設(shè)定報警及聯(lián)鎖保護，一旦重要設(shè)備出現(xiàn)故障或者跳閘，立即停止相關(guān)設(shè)備的操作，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號，自動啟停相應(yīng)設(shè)備。

5 結(jié)束語

自萊蕪電廠二期輔網(wǎng)PLC控制系統(tǒng)投入使用到現(xiàn)在，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，該控制方式既降低了運行人員的勞動強度，又節(jié)省了人力、減少了成本，達到了輔網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計要求。

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