火電廠吹灰運行系統操作方式優化的研究與實現

摘 要：神華國華定洲電廠二期2×660MW機組的鍋爐吹灰系統采用現場一體化觸摸屏控制，運行人員勞動強度大，也極易造成誤操作事故。因此，對原有的吹灰運行操作方式進行了優化，在遠端（主控室）增加上位機，將觸摸屏控制界面和程序組態至上位機，再通過交換機與吹灰控制PLC連接和通訊，實現在上位機上對吹灰系統進行遠程操作控制。項目實施后，極大的降低了吹灰運行人員的勞動強度，減小了誤操作造成的不安全事故概率，確保了吹灰系統的安全穩定運行。

關鍵詞：吹灰系統 操作方式優化 遠程控制 火電廠

中圖分類號：TM62文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）5（a）-0066-02

吹灰系統是火力發電機組不可缺少的輔助設備，它用于將鍋爐爐膛內管壁上附著的結焦有效清除，能有效防止鍋爐“四管”因換熱不均導致的爆管事故。神華國華定洲電廠二期2×660 MW機組吹灰控制系統采用Modicon TSX Quantum系列PLC，基建時期設計的機組日常吹灰采用一體化觸摸屏（安裝在配電室的控制柜門面上）控制，同時顯示吹灰系統所有受控設備的各種運行狀態、故障保護狀態及程控裝置自身的工作狀態。由于觸摸屏的安裝位置較高，運行人員在吹灰操作時必須站立，而每天每臺機組至少吹灰兩次，每次近4 h，吹灰運行操作人員往往比較疲憊，也極易造成誤操作事故。在機組投產后，這種矛盾日益凸顯，因此，對現有的吹灰運行操作方式進行優化將非常必要。

1 項目研究內容

吹灰系統運行操作方式的優化，是在原有的吹灰器控制的基礎上，取消現場觸摸屏操作方式，在遠端（主控室）增加上位機，實現在上位機上對吹灰器進行遠程操作控制。具體研究內容如下。

（1）組態王6.5版軟件的應用（畫面連接及網絡設置）；（2）Modicon PLC硬件功能和軟件設置研究；（3）上位機硬件配置研究；（4）組態王應用軟件與PLC的網絡硬件連接；（5）吹灰器上位機運行操作的靜態、動態功能調試；（6）吹灰器上位機運行操作功能的試投運與故障分析、處理。

通過對項目研究內容的深入分析，我們總結出該項目在軟件和硬件方面的設計難點。軟件設計上，既要充分滿足吹灰器日常運行操作的需要，又要考慮如何減小故障出現的可能性，便于日后維護。再者，還要充分考慮用戶的使用需求，進行人性化的操作界面設計。硬件方面，由于吹灰系統控制采用的是Modicon PLC系列，因此必須充分考慮硬件設備的兼容性。

2 項目實施過程

為了預留足夠的項目調試時間，項目實施必須在機組停運后進行。在停機前需要準備好的硬件設備包括上位機、通訊網卡、組態王軟件及其網絡連接線等，機組停運后立即開展工作。具體實施過程如下。

（1）在主控室增設兩臺吹灰器PLC程控上位機，并通過交換機與PLC硬件連接，詳見圖1。

（2）在上位機的windows系統內安裝組態王軟件并進行畫面組態。為了兼顧吹灰運行需要與運行人員的使用習慣，畫面內容盡量與原來的觸摸屏顯示一致。需要特別說明的是，組態王軟件要做好解密設置。

（3）在原PLC系統中安裝Qtm以太網絡通信硬件并進行相應設置，步驟如下：

①在PLC網絡上設置相應的IP地址，使其與上位機通訊。在設置IP地址時，要保證其分配地址與上位機IP地址在同一網段內且唯一。

②打開Concept中相應的工程，在“Project”菜單下選擇“Configurator”，彈出“PLC Configuration”，展開其子項“Config Extensions”，點擊“Select Extensions”，將“TCP/IP Ethernet”的數量設為1，即以太網卡通訊模塊的數量為1塊。

③在“PLC Configuration”的子項“I/O Map”中，將以太網卡通訊模塊配置在與物理機柜對應的槽位上。例如在“I/O Map”中的第一個機柜上安裝了NOE模塊，其槽位是13號槽，點擊“I/O Map”中第一個機柜對應的“Edit”列中的按鈕，由于只有一個機柜，所以該表中只有一行。在“Local Qauntum Drop”的13號槽上添加NOE模塊。注意在添加以太網卡通訊模塊時，要和加裝的NOE硬件模塊的型號一致。

④在完成以上配置后，點擊“Config Extensions”中的“Ethernet/ I/O Scanner”，將對應槽位的以太網卡通訊模塊IP地址填入。

（4）在完成上述設置后，需要將組態好的上位機程序重新下載至PLC內存中，步驟如下：

①連接至PLC系統，選擇網絡傳輸協議。（圖2）

②打開在線控制面板，選擇停止PLC運行選項。（圖3）

③選擇Download選項進行程序下裝，下裝完成后，重新啟動PLC。（圖4）

下裝重啟完成后，需要測試網絡通訊是否暢通，如果不暢，檢查一下網絡硬件的連接及網絡軟件的設置是否正常。

（5）吹灰上位機的運行調試。打開吹灰上位機的組態王軟件，軟件顯示為正常可操作界面。將吹灰器的動力電源停掉，在上位機上逐次進行模擬操作，操作方式與原來的觸摸屏操作基本相同。

3 關鍵技術問題分析

3.1 網絡傳輸問題

由于以太網通訊的網絡傳輸距離有限，故不采用主機對上位機的通訊連接方式，而采用主機對交換機，交換機再對上位機的通訊連接方式，避免了由于傳輸距離過長導致上位機操作速度變慢的問題。

3.2 PLC以太網卡的安裝和使用

需要對安裝在PLC系統中的以太網卡進行技術攻關，包括通訊方式、接口、硬件組態及軟件設置等，以便正確進行硬件安裝、網絡連接、硬件組態及離線代碼下傳等。

3.3 以太網卡通訊IP地址的設置

由于需要增加兩臺上位機（每臺上位機對應一臺機組），而使用一臺交換機，所以IP地址設置時需要注意兩個地址必須在同一網段內，這樣屬于同一網段的兩個地址間的信息交換就不需要通過路由器。

3.4 組態王軟件的使用

由于市面上盜版的組態王軟件居多，正版軟件往往涉及到加密狗的安裝，以確保軟件能夠正常使用。此外，在組態王軟件中需要進行正確的網絡通訊設置，以確保網絡連接通暢。

3.5 吹灰器上位機遠程操作系統的靜態、動態功能調試與故障處理

吹灰器上位機遠程操作系統的靜態功能調試采取離線方法，動態功能調試采取在線方法。若調試過程中出現故障則需解列吹灰器，查找、排除故障點后，再按照“離線-在線”的順序進行調試。

4 結語

吹灰系統是火力發電機組重要的輔助設備，神華國華定洲電廠二期2×660MW機組的日常吹灰采用現場一體化觸摸屏控制，運行人員勞動強度大，也極易造成誤操作事故。因此，必須對原有的吹灰系統運行操作方式進行優化，在遠端（主控室）增加上位機，將觸摸屏控制界面和程序組態至上位機，再通過交換機與吹灰控制PLC連接和通訊，實現在上位機上對吹灰系統進行遠程操作控制。項目實施后，極大的降低了吹灰運行人員的勞動強度，減小了誤操作造成的不安全事故概率，確保了吹灰系統的安全穩定運行。

參考文獻

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