徐黃萍 劉漢鵬

【摘要】根據(jù)某國(guó)外4臺(tái)300MW亞臨界燃煤機(jī)組輸煤控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)輸煤控制系統(tǒng)PLC調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了原因分析，改造方案比選，對(duì)輸煤控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性。

【關(guān)鍵詞】輸煤控制系統(tǒng)PLC改造

1、前言

隨著新建大容量機(jī)組的增多，火電機(jī)組自動(dòng)化水平不斷提高，輸煤控制系統(tǒng)是電廠外圍控制系統(tǒng)中最重要的控制系統(tǒng)之一，輸煤控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行有非常重大的影響。本文介紹某國(guó)外4臺(tái)300MW亞臨界燃煤機(jī)組輸煤控制系統(tǒng)改造的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其它電廠輸煤控制系統(tǒng)改造有一定的借鑒作用。

2、輸煤系統(tǒng)主要設(shè)備

a）皮帶機(jī)系統(tǒng)：C0皮帶機(jī)、C1A和C1B皮帶機(jī)、C2A和C2B皮帶機(jī)、C3A和C3B皮帶機(jī)、C4A和C4B皮帶機(jī)、C5A和C5B皮帶機(jī)、C6A和C6B皮帶機(jī)、C7A和C7B皮帶機(jī)。

b）篩分及破碎系統(tǒng)：滾軸篩、環(huán)錘式碎煤機(jī)、帶式永磁除鐵器、盤式永磁除鐵器、入廠煤取樣裝置、入爐煤取樣裝置、電子皮帶秤和實(shí)物校驗(yàn)裝置。

c）煤場(chǎng)機(jī)械系統(tǒng)：懸臂斗輪堆取料機(jī)。

d）水力清掃系統(tǒng)：地面沖洗裝置。

3、輸煤程控系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹

輸煤系統(tǒng)包括8段帶式輸送機(jī)，從C0到C7，4個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，1個(gè)碎煤機(jī)室。輸煤控制系統(tǒng)在輸煤控制室采用以微處理器為基礎(chǔ)的可編程控制器（PLC）進(jìn)行順序控制。全系統(tǒng)設(shè)19個(gè)I/O站，采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接。輸煤PLC及控制臺(tái)布置于輸煤綜合樓內(nèi)。就地I/O站分別設(shè)置于1號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站、2號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站、3號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤機(jī)室及煤倉(cāng)間。原煤倉(cāng)上裝有超聲波料位計(jì)，當(dāng)發(fā)出低煤位信號(hào)時(shí)，上煤系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)原煤倉(cāng)逐倉(cāng)順序上煤，直到發(fā)出高煤位信號(hào)。運(yùn)煤系統(tǒng)采用程序控制，主要設(shè)備參加聯(lián)鎖，解除聯(lián)鎖后可以手動(dòng)控制。運(yùn)行人員在控制室內(nèi)可通過電動(dòng)三通來選擇運(yùn)行方式，運(yùn)煤系統(tǒng)逆煤流啟動(dòng)，順煤流停機(jī)，事故狀態(tài)下逆煤流停機(jī)。皮帶保護(hù)裝置安裝在所有皮帶機(jī)的兩側(cè)，包括雙向拉繩開關(guān)、兩級(jí)跑偏開關(guān)、縱向撕裂裝置、速度檢測(cè)儀、堵塞信號(hào)、振打器、料流信號(hào)和紅外測(cè)溫探頭，皮帶跑偏、縱向撕裂、打滑、管道堵煤等信號(hào)都直接進(jìn)入了PLC，一旦其中某一個(gè)事故出現(xiàn)時(shí)，都要使皮帶機(jī)立即停止。

4、輸煤程控PLC的配置

4.1 PLC系統(tǒng)配置

PLC主機(jī)為兩臺(tái)（雙機(jī)雙纜熱備用），CPU及總線均采用冗余配置，總線采用雙纜熱備。PLC型號(hào)為 Allen-Bradley Control Logix PLC（CPU采用Control Logix5561）。

4.2 控制系統(tǒng)的電源配置

PLC主機(jī)站輸煤程控系統(tǒng)的電源采用UPS裝置供電（單相二線），程控系統(tǒng)電源采用雙路集中供電方式，雙路互為備用。工作電源由二路廠用電提供，當(dāng)工作回路發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)切換到備用回路。

5、PLC調(diào)試中出現(xiàn)的問題及改造方案

5.1 輸煤控制系統(tǒng)PLC改造前的故障描述

輸煤程控PLC改造前所有的低壓（400V）皮帶機(jī)C0皮帶機(jī)、C1A和C1B皮帶機(jī)、C3A和C3B皮帶機(jī)、C4A和C4B皮帶機(jī)、C5A和C5B皮帶機(jī)、C7A和C7B皮帶機(jī)和除大塊器都是由馬達(dá)控制器（ST504）通過485通訊線連接到1788—CN2DN（通訊轉(zhuǎn)換器），經(jīng)過1788—CN2DN來實(shí)現(xiàn)Device NET（設(shè)備網(wǎng)）與Control NET（主控網(wǎng)）通訊，如圖1所示。調(diào)試、試運(yùn)過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)所有由1788CN-2DN通訊控制的馬達(dá)保護(hù)器與主控PLC通訊中斷，所有的狀態(tài)消失，相關(guān)設(shè)備不能遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止，連鎖保護(hù)失效，只有通過拉繩開關(guān)才能進(jìn)行急停操作，整套系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)程控和自動(dòng)，給設(shè)備安全、可靠運(yùn)行帶來極大的隱患。

5.2 故障原因分析

5.2.1這種控制方式不能實(shí)現(xiàn)雙路冗余，一旦有一個(gè)馬達(dá)保護(hù)器或某一段線路通訊故障就會(huì)造成同一1788—CN2DN連接的馬達(dá)保護(hù)器全部失控。

5.2.21788—CN2DN的供電電源與其所在控制柜共用一臺(tái)DC24V電源模塊供電，并且只有一路供電。馬達(dá)保護(hù)器由連接的1788—CN2DN供電。DC24V電源模塊負(fù)載設(shè)備過多、通訊線路過長(zhǎng)（安裝在主控室的1788—CN2DN到0#皮帶機(jī)馬達(dá)控制器約800米，安裝在煤倉(cāng)間2#機(jī)組控制柜的1788—CN2DN到C7A、C7B馬達(dá)保護(hù)器約350米），造成電壓降過大，導(dǎo)致馬達(dá)保護(hù)器（ST504）無法通訊。

5.2.3原設(shè)計(jì)Control NET（主控網(wǎng)）經(jīng)1788—CN2DN轉(zhuǎn)換器連接Device NET（設(shè)備網(wǎng)）距離過長(zhǎng)，經(jīng)過查閱Allen-Bradley公司1788CN-2DN資料，在最低波特率、合理布置雙電源供電的情況下最遠(yuǎn)的傳輸距離不能大于500米，這與實(shí)際設(shè)計(jì)相差比較大，超出1788CN-2DN最大通訊距離，導(dǎo)致運(yùn)行過程中通訊中斷，不能實(shí)現(xiàn)程控和自動(dòng)，從而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不可靠。

5.3 輸煤控制系統(tǒng)PLC改造方案比選

5.3.1方案一：在C0皮帶機(jī)馬達(dá)保護(hù)器附近遠(yuǎn)程柜增加一套1788—CN2DN，C7A、C7B皮帶機(jī)馬達(dá)保護(hù)器附近增加一臺(tái)遠(yuǎn)程柜。

面臨的問題：這個(gè)方案需要增加的設(shè)備較多且施工復(fù)雜，新增加的1788—CN2DN、遠(yuǎn)程柜及柜內(nèi)卡件需要重新從國(guó)內(nèi)采購(gòu)成本較高（約2萬元人民幣），另外此方案仍是使用Device NET（設(shè)備網(wǎng)）控制馬達(dá)保護(hù)器，不能實(shí)現(xiàn)兩路冗余。

5.3.2方案二：取消由Device NET（設(shè)備網(wǎng)）控制馬達(dá)保護(hù)器，改由Control NET（控制網(wǎng)）直接控制馬達(dá)保護(hù)器。

面臨的問題：

a）這個(gè)方案需要增加一定數(shù)量的DO、DI、AI通道。見表1。

b）馬達(dá)保護(hù)器根據(jù)設(shè)計(jì)采用的是ST504，ST504只能通過485通訊實(shí)現(xiàn)程控，所有的馬達(dá)保護(hù)器（ST504）切換至遠(yuǎn)方后沒有硬線程控（DI、DO）的接線位置，如圖2所示。此方案需要重新敷設(shè)電纜連接程控柜馬達(dá)保護(hù)器，需要采購(gòu)電纜（每臺(tái)馬達(dá)保護(hù)器需要7x1.5控制電纜兩根、1x2x1.0計(jì)算機(jī)電纜一根），有一定的工作量。

解決措施：

a）從表1中可以看出需要增加通道主要在主控室控制柜，1A控制柜、2A控制柜、2B控制柜、煤倉(cāng)間#2機(jī)組控制柜、煤倉(cāng)間#3機(jī)組控制柜，所需要增加的通道數(shù)量使用備用通道足夠用。查詢圖紙后發(fā)現(xiàn)輸煤6KV進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的程控與ECS設(shè)計(jì)重復(fù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的是由ECS控制，輸煤主控原設(shè)計(jì)的程控沒有使用（DI通道20、DO通道20、AI通道17、DI備用通道32）這部分通道，這部分通道完全滿足新增部分使用。

b）400V盤柜內(nèi)接觸器上增加2組輔助觸點(diǎn)給PLC提供運(yùn)行、停止反饋信號(hào)；在就地控制箱內(nèi)就地/遠(yuǎn)方切換開關(guān)增加一副常閉接點(diǎn)，切到遠(yuǎn)方時(shí)不給就地啟動(dòng)、停止按鈕提供電源，從而實(shí)現(xiàn)切到遠(yuǎn)方時(shí)就地不能操作；就地控制箱到馬達(dá)保護(hù)器的遠(yuǎn)方信號(hào)不進(jìn)ST504，直接送到主控PLC，以保證程控能夠正常操作；PLC的啟、停指令線并接到馬達(dá)保護(hù)器就地分、合閘接線位置。從而實(shí)現(xiàn)由Control NET（控制網(wǎng)）直接控制馬達(dá)保護(hù)器。

5.3.3選定的改造方案

經(jīng)過比較可以看出第二種方案不需要從國(guó)內(nèi)采購(gòu)新的設(shè)備，節(jié)省了成本和時(shí)間。并且在現(xiàn)有電纜中可以找到能夠代替的電纜，現(xiàn)場(chǎng)容易操作。邏輯方面由程控廠家按照新編制的I＼O清冊(cè)對(duì)新增加的通道進(jìn)行重新定義，并重新下裝使用。

5.4 改造效果

按照第二種方案改造完成后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了重新調(diào)試，并進(jìn)行了試運(yùn)，從效果來看解決了輸煤程控系統(tǒng)之前存在的問題，運(yùn)行良好。

6、結(jié)束語

使用PLC控制輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行，提高了電廠的生產(chǎn)效率，在火電機(jī)組的實(shí)際安裝生產(chǎn)中，要嚴(yán)格控制輸煤控制系統(tǒng)設(shè)備安裝質(zhì)量，要仔細(xì)查看廠家資料，從而提高自動(dòng)控制信號(hào)傳輸?shù)恼_性，提高輸煤系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]輸煤程控PLC設(shè)備廠家資料.