吳永存

（貴州粵黔電力發(fā)展有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553505）

PLC在盤南電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳永存

（貴州粵黔電力發(fā)展有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553505）

本文介紹了輸煤系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)，對(duì)本系統(tǒng)使用的軟、硬件進(jìn)行了說明，講述了遠(yuǎn)距離通訊的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，以及多個(gè)三通擋板的使用令系統(tǒng)更具有靈活性和高效率。

自動(dòng)控制；連鎖；熱備；通訊

1 PLC概述

可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC主要由CPU、存儲(chǔ)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(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)由兩類控制設(shè)備組成：主控部分（包括鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)等）使用的是新華及ABB公司的DCS控制系統(tǒng)；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(chǎn)的昆騰系列PLC程控器，上位軟件使用的是iFix3.5，下位機(jī)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(huán)掃描方式工作的。即PLC的一個(gè)循環(huán)工作過程大致可以分為：執(zhí)行用戶程序、I/O狀態(tài)刷新、編程器服務(wù)、監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位及附加強(qiáng)制I/O服務(wù)等幾個(gè)部分。

（1）執(zhí)行用戶程序

執(zhí)行用戶程序，即CPU從首地址0000開始按次序逐個(gè)掃描所有存儲(chǔ)器地址，執(zhí)行全部用戶程序。

（2）I/O刷新

執(zhí)行完用戶程序后，所有的運(yùn)算結(jié)果都存放在I/O狀態(tài)表中，要實(shí)現(xiàn)PLC控制，必須將傳感器信號(hào)存入輸入狀態(tài)表，將要控制的信號(hào)從狀態(tài)表上送到執(zhí)行元件上，上述動(dòng)作稱為I/O刷新，PLC每執(zhí)行一個(gè)循環(huán)，則執(zhí)行一遍I/O刷新。

（3）編程器服務(wù)

輸煤系統(tǒng)有一套完整的PLC編程器，可以進(jìn)行編程器服務(wù)，即軟硬件的組態(tài)、輸入程序、調(diào)試、檢查程序等。

（4）故障檢測(cè)

在編程器服務(wù)后，CPU開始對(duì)內(nèi)部硬件進(jìn)行檢查，同時(shí)使監(jiān)控定時(shí)器服位。監(jiān)控定時(shí)器是一個(gè)預(yù)置一定時(shí)間的專用定時(shí)器，它的作用是確保存儲(chǔ)器或內(nèi)部線路的故障不致引起CPU進(jìn)行無限次循環(huán)。如果在一定時(shí)間之內(nèi)沒有掃描完，將封鎖硬件，切斷輸出。

當(dāng)內(nèi)存檢查結(jié)束后，CPU回到掃描的開始端，繼續(xù)從0000地址開始按序掃描邏輯運(yùn)算，這樣的循環(huán)操作從CPU通上電開始，一直到CPU斷電為止。

由于PLC對(duì)一個(gè)梯級(jí)的求解結(jié)果，可立即用于后面的邏輯運(yùn)算，它消除了復(fù)雜邏輯的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)問題，用戶不必考慮繼電器動(dòng)作的時(shí)間延遲，也不必考慮繼電器觸點(diǎn)的使用數(shù)量。

2 MODICON PLC軟硬件介紹

2.1 控制器硬件

本系統(tǒng)使用了兩臺(tái)型號(hào)是43412的CPU。兩個(gè)CPU分別安裝在兩個(gè)機(jī)架上，互為熱備用，先上電的CPU為主。為了避免同時(shí)失電，兩個(gè)機(jī)架的電源分別取自廠用電和UPS電源。兩個(gè)CPU中的程序完全一樣，采集信息、處理程序、發(fā)出命令由主CPU完成，備用CPU在實(shí)時(shí)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(xù)完成工作。

主機(jī)通過以太網(wǎng)同PC機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其下面帶的4個(gè)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(hào)，經(jīng)過預(yù)先編制好的程序進(jìn)行運(yùn)算處理后，再通過輸出模塊發(fā)出命令，來達(dá)到控制的目的。

2.2 控制器軟件

本系統(tǒng)的上位監(jiān)控軟件選用的是iFix3.5作為開發(fā)平臺(tái)，利用該軟件的變量存檔編輯器和水晶報(bào)表設(shè)計(jì)器，可以很方便地為運(yùn)行用戶過程數(shù)據(jù)生成用戶檔案并生成報(bào)表。其中包含兩個(gè)全集成的環(huán)境，即配置環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。

下位機(jī)控制軟件使用Consept2.6，同時(shí)具有硬件配置功能。邏輯控制使用梯形結(jié)構(gòu)搭構(gòu)，程序的可讀性很強(qiáng)，方便用戶在線或是離線分析故障。

3 系統(tǒng)控制

3.1 生產(chǎn)流程

把通過汽車或者火車等一些交通工具運(yùn)輸?shù)叫睹簻系拿禾浚ㄟ^一些列運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到煤倉是電廠輸煤系統(tǒng)的主要功能。盤南電廠發(fā)電機(jī)組的容量比較大，同時(shí)該電廠四臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)使用一套輸煤系統(tǒng)，因而對(duì)煤炭的需求量是比較大的，為了避免出現(xiàn)一條上煤同路成為瓶頸，耽誤正常生產(chǎn)的情況，需要設(shè)計(jì)兩條上煤同路，一路正常運(yùn)行，一路作為備用。也可以將兩套同路同時(shí)運(yùn)行，分別向兩個(gè)不同的目的地運(yùn)煤。整個(gè)輸煤程控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面總體分為六大類：系統(tǒng)流程、系統(tǒng)配煤、趨勢(shì)曲線、報(bào)警系統(tǒng)、流程控制、輔助畫面、報(bào)表管理。

3.2 控制設(shè)備

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

3.3 流程控制

自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，按照逆煤流方向順序啟動(dòng)設(shè)備；自動(dòng)停機(jī)時(shí)，按照順煤流方向延時(shí)停止設(shè)備；當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)事故跳閘時(shí)，由故障設(shè)備開始進(jìn)行逆煤流跳閘。并且本系統(tǒng)允許有多個(gè)流程在運(yùn)行中。當(dāng)有兩條流程在運(yùn)行時(shí)，如果其中一條流程的某一設(shè)備出現(xiàn)故障造成此流程設(shè)備聯(lián)跳時(shí)，不能影響另一條正在正常工作的流程。具體設(shè)備的位置和流程順序參看生產(chǎn)流程圖。在系統(tǒng)投入自動(dòng)啟動(dòng)前，需要進(jìn)行流程選擇。如果流程中某一個(gè)設(shè)備不在程控位或自動(dòng)位，則會(huì)發(fā)出語音提示。

3.3.1 皮帶機(jī)的控制

在啟動(dòng)皮帶機(jī)之前，不管是手動(dòng)方式還是自動(dòng)方式，都需要先響持續(xù)10S的警鈴，目的是為了通知在皮帶周圍的工作人員應(yīng)該立即遠(yuǎn)離皮帶，避免安全事故的產(chǎn)生。皮帶機(jī)是輸煤系統(tǒng)中的主要運(yùn)輸設(shè)備之一，所以必須加強(qiáng)對(duì)其的控制和保護(hù)。需要在皮帶機(jī)的兩邊設(shè)置事故拉線開關(guān)，巡視檢查人員一旦發(fā)現(xiàn)皮帶周邊存在異常情況，就可以直接拉事故拉線，使得運(yùn)行中的皮帶能夠及時(shí)的停止。一旦PLC接收到皮帶出現(xiàn)打滑、跑偏、撕裂等事故信號(hào)，皮帶機(jī)都會(huì)立即停止。

3.3.2 電動(dòng)三通擋板的控制

為了使上煤系統(tǒng)更加靈活，設(shè)置了8個(gè)電動(dòng)三通擋板，并且要求其參與系統(tǒng)聯(lián)鎖，且能就地、程控操作。在預(yù)啟動(dòng)狀態(tài)下，三通擋板必須處于所需的位置并且到位信號(hào)到達(dá)程控，為下一步的程啟做好準(zhǔn)備。

3.3.3 斗輪機(jī)的控制

兩個(gè)斗輪機(jī)均安裝在煤場(chǎng)10號(hào)皮帶上，互為備用，負(fù)責(zé)煤廠煤炭的堆取工作。在機(jī)組使用煤炭量較少時(shí)，利用斗輪機(jī)的堆料功能，配合葉輪給煤機(jī)，把卸煤溝的煤炭存儲(chǔ)在煤廠中；當(dāng)鍋爐使用大量煤炭時(shí)，利用斗輪機(jī)的取料功能，把存儲(chǔ)在煤場(chǎng)中的煤炭運(yùn)往原煤倉。

3.3.4 篩煤機(jī)的控制

篩煤機(jī)位于7#皮帶和8#皮帶之間，其作用是把煤炭進(jìn)行篩分，篩下物直接落到8#皮帶運(yùn)往原煤倉，篩上物通過破碎機(jī)破碎后在落到8#皮帶運(yùn)往原煤倉。當(dāng)篩煤機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，煤炭直接走篩煤機(jī)旁路，再通過碎煤機(jī)破碎后運(yùn)往原煤倉，可保證原料的供應(yīng)不會(huì)因?yàn)楹Y煤機(jī)的故障而停止。

3.3.5 葉輪給煤機(jī)的控制

盤南電廠有火車卸煤溝和汽車卸煤溝，各配有4臺(tái)葉輪給煤機(jī)進(jìn)行卸煤，當(dāng)葉輪給煤機(jī)處于遠(yuǎn)方控制時(shí)，為避免堆煤，程控不能單獨(dú)啟動(dòng)葉輪給煤機(jī)，只有在皮帶運(yùn)行的情況下才能遠(yuǎn)方啟動(dòng)。葉輪給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)方可以控制行走方向，控制轉(zhuǎn)速，當(dāng)流程停運(yùn)時(shí)先停葉輪給煤機(jī)，然后延時(shí)再停皮帶。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，如果輸煤系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)的命令操作之后，配煤皮帶就會(huì)立即開始運(yùn)行。只要配煤皮帶出現(xiàn)運(yùn)行信號(hào)值周，就會(huì)開支以煤倉的順序?yàn)橐罁?jù)進(jìn)行檢測(cè)，以第一倉為起點(diǎn)按照順序進(jìn)行配煤，之后將全部的煤倉配置高煤位。在這個(gè)時(shí)候加入一些煤倉處于停用的狀態(tài)，那么就應(yīng)該將這些煤倉設(shè)置成為停用狀態(tài)，這樣等到輪到這些煤倉時(shí)，就會(huì)自動(dòng)掉過，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)倉進(jìn)行配煤。等到全部倉都處于高煤位時(shí)，說明配煤作業(yè)已經(jīng)全部完成。

4 結(jié)束語

這套系統(tǒng)目前已經(jīng)運(yùn)行了十年時(shí)間了，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況證明：整個(gè)系統(tǒng)安全可靠，穩(wěn)定性高，控制靈活性強(qiáng)。隨著計(jì)算機(jī)和PLC技術(shù)的提高，輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化水平也在不斷提高，目前已經(jīng)做到了把相對(duì)分散的各個(gè)設(shè)備統(tǒng)一集中到一起控制的情況，幾乎涵蓋了全部的設(shè)備，這其中大部分設(shè)備可以自動(dòng)順序啟/停，個(gè)別設(shè)備只能夠上位機(jī)手動(dòng)操作，表明了目前自動(dòng)化水平的提高。相信隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)、PLC硬件及軟件水平的不斷提高，程序控制作為輸煤系統(tǒng)的主要控制方式，在火力發(fā)電廠將得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1]《可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例》.

[2]《電器與PLC控制技術(shù)》.

[3]《盤南電廠600MW火力發(fā)電機(jī)組輸煤系統(tǒng)操作規(guī)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?yàn)榛痣姀S熱工維護(hù)方面。