淺議火電廠基于PLC的輸煤系統控制

摘 要：傳統的熱電廠輸煤系統是一種半自動化基于繼電器與人工手動相結合的方式，因為輸煤系統現場環境惡劣的原因，對操作工人的身體健康損害較大，同時因為系統原因，生產效率也極低。文章基于火電廠現階段輸煤程控實際運行與調試中抗干擾問題的難題，以電廠輸煤程控系統改造為藍本，從硬件和軟件兩方面入手，詳盡設計分析了輸煤系統的自動與手動控制部分，并著手在電廠程控的改造工程中加以應用。此項設計希望通過研究用可編程序控制器PLC來設計整個輸煤系統，以此來加強電力企業的工作效率，降低輸煤系統對從業工人的人體傷害。系統工程實踐表明：基于PLC的輸煤控制系統運行可靠，抗干擾能力增強，為實現輸煤系統設備的檢修奠定了重要的基礎，加強了工作效率，降低了對工人健康的損害。

關鍵詞：輸煤系統 可編程序控制器PLC

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0079-02

傳統的熱電廠輸煤系統是一種通過人工手動操作加繼電接觸器想結合的半自動化操作系統，此種操作系統因其自身的不便捷性，使大量的電力工業從業人員長期處于惡劣的輸煤系統環境下，嚴重影響了工人的健康；半自動化的操作流程加大了監控管理的難度、故障發現與維修的時間過長，大大降低了發電企業的生產效率。

隨著電力工業的規模化擴大發展，輸煤需求大大提高，傳統的繼電式輸煤系統已經無法滿足電廠的需要。本文在充分考慮輸煤系統作用與可靠運行的技術上，提出基于可編程序控制器PLC系統實現方案，為降低電廠輸煤系統的工作量、提高電廠效率提高了有利條件。

1 可編程序控制器PLC運用的意義

熱電廠輸煤系統是熱工廠中較為龐大的一個公用系統，其任務是卸煤、配煤、上煤以達到按時、保質、保量的為機組提供燃煤的目的。隨著電廠規模的擴大，輸煤系統的作用也越來越重要，傳統的輸煤系統已經不能滿足電廠的需求。

傳統輸煤使用繼電器系統操作，具有任務繁重、運行環境惡劣輔助勞動力占比量大、聯鎖要求高、同時啟動設備多等特點，嚴重的影響到電廠工業生產。

現階段熱電廠輸煤系統要求具有極高的靈活性、可靠性、自動性。可編程序控制器PLC以微處理器為基礎，是一種新型的工業控制裝置，已成為當代電廠工業自動化的支柱。具有重要的現實意義。

2 可編譯程序控制器的特點

可編譯程序控制器具有編程簡單、維護方便的特點；可編譯程序控制器可靠性高于傳統繼電器控制器，體積小于傳統繼電器控制器；成本低廉、數據可直接傳送至計算機；輸入輸出均采用115 V交流電壓，可直接驅動交流接觸器、電磁閥進行負載；通用性強；可編譯程序控制器可進行程序存儲，存儲容量可擴容到4 kKB；具有邏輯控制、數據處理、模擬控制、通信聯網、數據處理等功能。

3 可編程序控制器的基本構成及原理

可編譯程序控制器主要由CPU、I/O（輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊）、編程器、電源幾部分組成。

CPU模塊包括存儲器和CPU微處理器，用于采集儲存相關數據；輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，用于采集和接受輸入信號；編程器用于編輯、監控PLC控制器的運行狀態；電源使用220 V交流電源或24 V直流電源。

4 可編程序控制器的系統設計

熱電廠輸煤控制系統主要是通過皮帶運機完成卸煤及上煤任務，本設計采用以PLC為核心控制系統

4.1 系統軟件控制部分

熱電廠輸煤控制系統軟件設計分為卸煤控制和上煤控制兩部分。卸煤與上煤控制都包含公共的系統程序部分，另外還包括自動控制與手動控制部分。具體包含系統啟動、停止、故障與緊急停止四類。

系統軟件自動控制如下：

①啟動時，系統為避免運輸帶前段因煤料堆積造成事故，會先行啟動該輸煤系統最后一臺設備，讓煤料按照逆流方向在一定的時間間隔順序中啟動，經過5 s延時后，再一次延時啟動該運輸帶段的其他設備。啟動設備前，應當經過60秒的延時方才能啟動各項設備。

②停止時，系統為避免運輸帶上不會因殘留煤料堆積造成事故，會要求輸煤系統順煤料的流動方向按照一定的時間間隔比例，先行停止最前端設備，經過30 s演示后順序性停止其他的輸煤設備。

③發生故障時，需通過手動操作來控制設備停止。當設備發生故障時，每個步驟都需要手動操作停止，其順序與自動控制停止過程是一樣的。在設計中，首先應根據I/O將PLC的輸入輸出點確定，分配所對應的觸點，如圖1所示。

④當整個系統因為某些緊急情況或者故障需要緊急停止時，系統會無條件的停止全部的皮帶機設備。

4.2 輸煤系統與上煤系統控制

整個熱電廠輸煤控制系統由一臺PLC控制，而在實際的運行過程中，整個輸煤系統的卸煤部分和上煤部分是兩個不同的工作過程，其工作的過程互不影響和干擾。輸煤與上煤系統有自動控制與手動控制、聯機與單機控制等方法可供選擇。

4.2.1 卸煤控制

①卸煤公共控制。在卸煤控制的公共控制程序中，初始化脈沖將輔助繼電器系統進行卸煤部分狀態初始化。

②卸煤自動控制。

啟動：通過自動/手動切換按鈕→進入自動卸煤控制→啟動接通→預告電鈴信號接通→定時器接通定時→斷開常閉觸點→鈴聲停止閉合常開觸點→備置位系統逆煤流方向啟動→接通運行皮帶機→五秒定時開始后常開觸點閉合→順煤流設備啟動運行。

停止：停止鍵→系統順煤流方向停止→定時器復位→料斗停止運行→皮帶機設備延時30 s停止運行。

故障停止：電廠卸煤系統運行中，故障產生情況分為兩點：其一，設備過載時間過長，導致過載保護熱繼電器的常閉觸點發生斷開；其二，皮帶機的拉繩開關動作長觸點發生斷開。在卸煤系統運行中，設備和皮帶機不可避免會有故障發生，為了便于故障設備的及時發現、確保工作人員的自身安全、生產設備的使用壽命延長等情況，輸煤自控系統中增設故障停止程序是非常重要的。

緊急停止：按緊急停止按鈕→線圈“通電”，禁止輸出→系統停止→串聯控制定器復位。

③卸煤手動控制。手動控制→預告電鈴發出→接通定時器定時→斷開常閉觸點鈴聲停止→啟動各設備運行→串聯控制常閉觸點→停止。

4.2.1 上煤控制

①上煤公共控制。在上煤控制的公共控制程序中，初始化脈沖將輔助繼電器系統進行上煤部分狀態初始化。

②上煤部分的自動程序。

起動：通過自動/手動切換按鈕→進入自動上煤控制→接通→預告電鈴信號接通→定時器接通定時→閉合常閉觸點鈴聲停止閉合常開觸點→備置位系統逆煤流方向啟動→設備運行→定時，選擇上煤路線→五秒定時開始后常開觸點閉合→皮帶機啟動→延時5 s后順位皮帶設備與犁煤設備依次啟動。

停止：停止鍵→停止犁煤機→按照順煤流方向依次停止工作設備。

故障停止：在上煤系統中，容易出現皮帶機與犁煤機故障。發生故障時，應立即系統復位，使皮帶機與犁煤機立即終止工作，按照正常的停機程序依次停止其他設備。

緊急停止：按緊急停止按鈕→線圈“通電”，系統停止→常閉觸點串聯控制定時器復位。

③上煤手動控制。系統啟動默認手動控制→系統接通發出預告鈴聲→接通定時器→常閉觸點斷開、鈴聲停止→啟動皮帶傳動電機、犁煤機控制開關啟動各設備運行→串聯控制常閉觸點→停止。

5 可編程序控制器控制面板的設計

在可編程序控制器控制面板的設計中，根據實際的工作環境，卸煤與上煤兩個部分的距離都比較遠，可將其設計為便于控制、操作方法安全、在工作運行中互不影響的兩個部分。根據電氣原理設計，可以在電廠輸煤系統總控制室設計一個總控臺。總控臺上顯示所有的電源開關與卸煤和上煤部分的聯機啟動、停止、故障急停開關與按鈕。在系統工作手動運行時，在相應的設備旁裝設拉繩開關來控制各臺設備運行。

本次設計通過可編程序控制器PLC的自動控制系統對火電廠傳統的繼電器-接觸器的控制系統進行了相應的技術性改造，以此達到科學、便捷、系統化的操作流程，節省大量的人力、物力、時間，增加企業的產出效率。

熱電廠輸煤控制系統是熱電廠較為龐大的一個工業系統，其任務是卸煤、上煤以達到按時、保質、保量的為機組提供燃煤的目的。

傳統的繼電器方式的邏輯控制，因其操控方式的落后、系統的復雜程度、故障發現排除困難等缺陷已經不適合現今的電力工業的發展，所以，筆者通過設計可編程序控制器PLC對熱電廠的整體皮帶機輸煤控制系統進行控制，運用先進的軟件技術實現了整個電廠輸煤控制系統的邏輯控制功能，根據熱電廠輸煤系統的逆煤啟動、順煤停止、故障停止、緊急停止的要求，所設計的基于PLC的可編程序控制系統在理論上完全能滿足熱電企業的實際需求，通過在輸煤自動控制系統添加的總控制通信系統，輸煤自控系統的監控集中控制將變得更為先進、自動化程度也將變得更高。

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