劉文俊

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖 364000）

PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備電流、電壓、氣體壓力液體液位和流量的控制。PLC控制技術(shù)發(fā)展較為成熟，控制電廠除灰渣及除塵系統(tǒng)時(shí)具有可靠性，且操作方便?，F(xiàn)階段的研究重點(diǎn)是優(yōu)化原PLC控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

1 原PLC控制系統(tǒng)問題分析

1.1 原PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

某除灰渣及除塵PLC控制系統(tǒng)采用施耐德QUANTUM系列程序控制器，包含1、2號(hào)除灰渣系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)共用一套PLC，除塵渣系統(tǒng)與操作員的通信采用光纖實(shí)現(xiàn)。采用畫面監(jiān)視的形式實(shí)現(xiàn)監(jiān)督目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。設(shè)有1、2號(hào)布袋除塵系統(tǒng)，分別采用一套PLC，系統(tǒng)與操作員站的通信借助光纖實(shí)現(xiàn)，也采用畫面監(jiān)視和自動(dòng)控制的監(jiān)督形式。

原PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 原PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 原PLC控制系統(tǒng)問題

原PLC控制系統(tǒng)包含除灰渣PLC控制系統(tǒng)、1號(hào)布袋除塵PLC控制系統(tǒng)、2號(hào)布袋除塵PLC控制系統(tǒng)。操作員與除塵裝置距離較遠(yuǎn)，應(yīng)使用交換機(jī)和光纖實(shí)現(xiàn)有效通信。在通信回路中，依次經(jīng)過電壓電源、光纖收發(fā)器、交換機(jī)等多個(gè)環(huán)節(jié)。通信回路中任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均不能實(shí)現(xiàn)對(duì)除沉渣系統(tǒng)和布袋除塵裝置的控制。

1號(hào)和2號(hào)布袋除塵控制系統(tǒng)會(huì)受到1號(hào)布袋除塵操作員站的控制作用，2號(hào)布袋除塵操作員站只能實(shí)現(xiàn)對(duì)2號(hào)布袋除塵裝置的控制。其中存在問題，1號(hào)除塵布袋僅受1號(hào)除塵布袋操作員站控制，失去控制可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。說明原有的PLC控制系統(tǒng)不夠完善，功能不夠健全。

2 電廠除灰渣及除塵PLC控制系統(tǒng)的選擇

2.1 系統(tǒng)預(yù)留一定數(shù)量的備用點(diǎn)

電廠除塵渣及除塵系統(tǒng)只有少量的控制點(diǎn)時(shí)，需要保證PLC系統(tǒng)控制邏輯比較簡(jiǎn)單，應(yīng)選用比較簡(jiǎn)單的PLC單機(jī)系統(tǒng)，也可以直接擴(kuò)展模塊。

部分系統(tǒng)需要控制較多位置點(diǎn)，且位置點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，集中度不足。為方便控制此類位置點(diǎn)，采用的PLC系統(tǒng)是單機(jī)加直接擴(kuò)展模塊[1]。為實(shí)現(xiàn)有效拓展模塊的目標(biāo)，應(yīng)外加遠(yuǎn)程通信模塊。

需要做好PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，選擇合適的類型，保證數(shù)量適宜。選擇數(shù)字量和模擬量時(shí)，需要進(jìn)行綜合考量，確保模塊的數(shù)量能夠滿足使用需求。設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，不能忽略備用點(diǎn)，一定數(shù)量的備用點(diǎn)能夠保證日后順利增加新功能和新設(shè)備，方便調(diào)試。

2.2 合理選擇模擬量模塊

對(duì)PLC負(fù)載信號(hào)進(jìn)行分類，主要包括開關(guān)量和模擬量兩種，分別對(duì)應(yīng)的模塊是開關(guān)量和模擬量。

開關(guān)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(fù)載的輸入輸出形式必須為晶閘管時(shí)，應(yīng)選用晶閘管類型，如某些數(shù)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(yīng)要求，應(yīng)考量模擬量的負(fù)載，通常使用繼電器模塊。進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作時(shí)，應(yīng)將經(jīng)濟(jì)因素考慮在內(nèi)，采集的數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)的電源兩端的電壓、導(dǎo)線中電流的流量、控制系統(tǒng)的溫度、控制點(diǎn)的位置。輸入輸出的信號(hào)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?！卑嚅L小馮急匆匆地來向我報(bào)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(yī)務(wù)室簡(jiǎn)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(qiáng)調(diào)自己是無意的，同行的幾名學(xué)生也連連點(diǎn)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(duì)模擬量模塊進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)以負(fù)載信號(hào)的類型和數(shù)量為依據(jù)。

系統(tǒng)網(wǎng)卡的分配情況如表1所示。

表1 系統(tǒng)網(wǎng)卡的分配情況

2.3 保證處理器和存儲(chǔ)器規(guī)格滿足需求

簡(jiǎn)單的PLC控制系統(tǒng)適用于單一的控制點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以使用常規(guī)的處理器和存儲(chǔ)器。在實(shí)際應(yīng)用中，需要控制的結(jié)構(gòu)具有龐大體系，控制工作具有一定難度，系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度有較高要求。此時(shí)，應(yīng)選擇容量較大、具有一定高級(jí)配置的PLC系統(tǒng)，應(yīng)保證選擇的PLC系統(tǒng)內(nèi)存足夠、具較強(qiáng)的處理能力。選擇PLC處理器的型號(hào)時(shí)，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(tǒng)的優(yōu)化

3.1 對(duì)除灰裝置進(jìn)行升級(jí)改造

干灰輸送和儲(chǔ)灰倉是除灰裝置的重要組成部分，對(duì)除灰裝置進(jìn)行升級(jí)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(jī)站，系統(tǒng)現(xiàn)有灰?guī)臁⒊到y(tǒng)，需要為除灰裝置裝設(shè)脫水倉。應(yīng)在每一個(gè)電除塵灰斗的下方安裝壓力輸送罐，將灰斗設(shè)置在電除塵器的空間內(nèi)，使電廠生產(chǎn)產(chǎn)生的灰能夠落到壓力輸送罐上，由壓縮空氣提供動(dòng)力，灰塵通過管道被輸送至灰?guī)熨A存。

設(shè)計(jì)灰?guī)鞎r(shí)，假設(shè)全廠有4臺(tái)爐灰量，設(shè)置三座灰?guī)欤萘烤鶠? 000 m3，兩座為粗灰?guī)欤蛔鶠榧?xì)灰?guī)?。三座灰?guī)熘饕鎯?chǔ)粗灰和細(xì)灰，粗灰和細(xì)灰均產(chǎn)自4臺(tái)鍋爐，電除塵器一、二、三電場(chǎng)產(chǎn)生粗灰，電除塵器四、五電場(chǎng)產(chǎn)生細(xì)灰。4臺(tái)爐工作40 h產(chǎn)生的粗灰全部由兩座粗灰?guī)齑鎯?chǔ)；運(yùn)行50 h產(chǎn)生的細(xì)灰全部由一座細(xì)灰?guī)齑鎯?chǔ)。

任意一條運(yùn)輸粗灰的灰管均能進(jìn)入任意一座粗灰?guī)熘?，均?jīng)過灰?guī)祉敳康墓艿溃褂妹荛]的運(yùn)灰罐車將粗灰和細(xì)灰運(yùn)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(tǒng)

過程控制級(jí)為有冗余S7-412-3H雙機(jī)熱備控制器，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及逆行有效控制，控制電廠的電源電壓和現(xiàn)場(chǎng)的I/O模件，了解電廠除灰渣裝置的設(shè)備架構(gòu)是否發(fā)生變化。

過程管理級(jí)系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括操作終端、專家終端以及顯示終端[2]。系統(tǒng)的過程控制中，主要包括3個(gè)PLC控制系統(tǒng)，其中2個(gè)系統(tǒng)控制輸灰、1個(gè)系統(tǒng)控制灰?guī)臁?個(gè)系統(tǒng)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?guī)臁?/p>

分別為3個(gè)系統(tǒng)設(shè)置3個(gè)操作室，通過PROFIBUS-DP能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)相互之間的通信和交流。除了檢測(cè)工藝過程，還應(yīng)控制工藝過程，由過程檢測(cè)控制CMCS、順序控制SCS和數(shù)據(jù)采集DAS提供上述功能。

改造的系統(tǒng)采用PLC S7-412-3H，執(zhí)行工作模式為雙機(jī)熱，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供有效安全保證。組態(tài)的操作系統(tǒng)采用保存在可編程存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)某些專用功能，如邏輯控制、過程控制、順序控制、時(shí)序控制功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)組合和算術(shù)運(yùn)算的控制?？刂撇煌愋偷脑O(shè)備裝置和過程時(shí)，可以通過輸出數(shù)字量和模擬量信號(hào)完成控制。

操作員站和工程師站記錄數(shù)據(jù)主要依靠系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)、制表數(shù)據(jù)的功能實(shí)現(xiàn)。制表是一種用戶報(bào)告，其數(shù)據(jù)源自設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行，呈現(xiàn)報(bào)告時(shí)，可以進(jìn)行任意設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的報(bào)告主要有時(shí)報(bào)、班報(bào)、日?qǐng)?bào)和月報(bào)。

3.3 改造電廠除塵的PLC系統(tǒng)

使用PLC控制系統(tǒng)控制電廠的除灰系統(tǒng)時(shí)，有3種控制方式，分別是過程控制、聯(lián)鎖手動(dòng)控制和解鎖手動(dòng)控制。過程控制應(yīng)用較多，其次是聯(lián)鎖手動(dòng)控制，最后是解鎖手動(dòng)控制，解鎖手動(dòng)控制不能作為正常的運(yùn)行方式，只在維修和調(diào)校時(shí)使用，且不能帶負(fù)載運(yùn)行[3]。

除灰控制室能夠進(jìn)行監(jiān)視控制，主要采用LCD操作站形式，監(jiān)視控制整個(gè)工藝系統(tǒng)時(shí)，使用LCD畫面顯示。能夠?qū)崿F(xiàn)的控制功能包括對(duì)壓力輸送罐本體的控制、對(duì)輸送系統(tǒng)的控制，還能夠用于監(jiān)測(cè)輸送使用的壓縮空氣系統(tǒng)和氣化風(fēng)系統(tǒng)。

連鎖輸送風(fēng)機(jī)、連鎖電除塵灰斗氣化風(fēng)機(jī)、連鎖氣化風(fēng)機(jī)與電加熱器、連鎖氣鎖閥與電場(chǎng)隔離閥具備聯(lián)鎖功能?？刂瞥绦蛑?，先打開排氣閥，再打開進(jìn)氣閥，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，料滿后發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，關(guān)閉進(jìn)料閥和排氣閥。

4 結(jié)語

選擇和設(shè)計(jì)電廠除灰渣及除塵PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)預(yù)留一定數(shù)量的備用點(diǎn)，合理選擇模擬量模塊、處理器速率和存儲(chǔ)器容量。優(yōu)化電廠除灰渣以及除塵PLC控制系統(tǒng)時(shí)，將除灰系統(tǒng)的改造情況考慮在內(nèi)，依據(jù)電廠除塵的工作需求改造PLC控制系統(tǒng)，為技術(shù)人員的工作提供便利，保證除灰渣、除塵安全。