淺析火電廠煤炭輸送系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用

張漢　李川

摘 要：火電廠是目前城市發(fā)展以及居民生活用電的主要來(lái)源，因此其規(guī)模以及單機(jī)容量隨著城市的發(fā)展而不斷的擴(kuò)大，并且在生產(chǎn)過(guò)程中大多數(shù)設(shè)備都為自動(dòng)、半自動(dòng)設(shè)備，都配備了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。如何將火電廠中的大型設(shè)備管理組織好，令輸煤系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率最佳，是目前火電廠需要解決的輸煤專業(yè)問(wèn)題中的重點(diǎn)課題。

關(guān)鍵詞：火電廠；PLC；輸煤系統(tǒng)

配煤、上煤、儲(chǔ)煤以及卸煤是火電廠中輸煤系統(tǒng)的主要任務(wù)。對(duì)輸煤系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備予以控制的便是輸煤控制系統(tǒng)，使得輸煤過(guò)程中相關(guān)設(shè)備能夠按照既定的順云運(yùn)行，保證輸煤工作的正常開(kāi)展。最初的輸煤系統(tǒng)主要通過(guò)就地手動(dòng)的方式予以控制，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代輸煤系統(tǒng)多為集中控制，而根據(jù)方式的差異又分為集中程序控制以及集中手動(dòng)控制兩種，最終發(fā)展為PLC控制。集中控制是目前我國(guó)應(yīng)用較多的輸煤控制方式，但是隨著生產(chǎn)需求的加大，輸煤機(jī)組的數(shù)量也逐年提升，如何才能有效控制越來(lái)越龐大的機(jī)組，PLC控制已經(jīng)成為了我國(guó)火電廠輸煤控制系統(tǒng)的選擇的主要方向。

1 功能簡(jiǎn)介

輸煤系統(tǒng)的主要作用是將運(yùn)送至火電廠的煤運(yùn)送至其儲(chǔ)存的地方，即將斗輪機(jī)、卸船機(jī)以及翻車機(jī)等運(yùn)送來(lái)的煤，經(jīng)過(guò)給煤設(shè)備（葉輪給煤機(jī)、皮帶給煤機(jī)）送到煤倉(cāng)中，在對(duì)每個(gè)煤倉(cāng)利用卸煤器進(jìn)行卸載。在整個(gè)輸煤系統(tǒng)只有煤源設(shè)備、卸煤器、碎煤機(jī)以及皮帶和給煤機(jī)屬于受控設(shè)備。這個(gè)輸煤系統(tǒng)包括三個(gè)部分：上位機(jī)監(jiān)控部分，配煤程控部分以及上煤程控部分。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的配置以及功能

2.1 系統(tǒng)配置

該輸煤系統(tǒng)采用的上位機(jī)為西門子公司出產(chǎn)的WINCC5.0，而下位機(jī)PLC則應(yīng)用了西門子的S7系列設(shè)備，其操作平臺(tái)運(yùn)行微軟的Windows2000操作系統(tǒng)。以提高可靠性為目的，將控制系統(tǒng)的上位機(jī)以及下位機(jī)均采用了雙機(jī)雙纜形式的熱備冗余。系統(tǒng)配備西門子S7-400H系列雙CPU熱備冗余主機(jī)系統(tǒng)。工作中2臺(tái)CPU的控制程序保持同步運(yùn)行，當(dāng)主CPU出現(xiàn)故障時(shí)，備用CPU能自動(dòng)投入，保證整個(gè)PLC程控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。兩臺(tái)上位機(jī)互為備用、并列工作。PLC主機(jī)CPU與上位機(jī)之間通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通訊。在本系統(tǒng)中，設(shè)置5個(gè)IPO站柜。在煤控室設(shè)置了三個(gè)IPO站，在煤倉(cāng)層設(shè)置了兩個(gè)IPO站。主機(jī)與各IPO站（即ET200M遠(yuǎn)程分站）的通訊網(wǎng)絡(luò)為PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，采用雙通道、雙纜熱備冗余配置。除煤控室第三個(gè)IPO站與煤倉(cāng)層第一個(gè)IPO站之間通過(guò)光端機(jī)（OLM）使用光纜通訊外，其余各站以及上下位機(jī)之間通訊介質(zhì)均為雙絞線，最大通訊速率為12Mbit/s。

2.2 電源配置

該輸煤系統(tǒng)中應(yīng)用的PLC設(shè)置了獨(dú)立的兩路220VAC電源，其中一路留作備用，當(dāng)一路電源發(fā)生突然情況而無(wú)法供電時(shí)，另一路電源自動(dòng)投入使用，為設(shè)備供電。系統(tǒng)主要由PLC主機(jī)、上位機(jī)以及UPS電源構(gòu)成，各站供電均由UPS電源進(jìn)行集中供電。UPS電源配置的蓄電池能夠用做備用應(yīng)急電源，當(dāng)外部獨(dú)立電源因突發(fā)問(wèn)題均無(wú)法進(jìn)行供電時(shí)，蓄電池能夠持續(xù)供電30分鐘，此時(shí)操作員及時(shí)做出反應(yīng)，例如，將設(shè)備按照順序切換至跳閘位置。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行

運(yùn)行人員通過(guò)上位機(jī)將運(yùn)行方式進(jìn)行確定，后便可以將設(shè)備的預(yù)報(bào)予以啟動(dòng)，在進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，所選的皮帶沿線將會(huì)給出警報(bào)，預(yù)報(bào)時(shí)間應(yīng)當(dāng)按要求予以設(shè)定，按照預(yù)定方式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)動(dòng)作予以確定，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定位置后，預(yù)報(bào)即完成。否則則會(huì)反饋通知程控員，不對(duì)程控設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)。從作業(yè)流程的最終設(shè)備起，將設(shè)備按照逆料流的方向予以啟動(dòng)，并對(duì)每臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)條件進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)正常運(yùn)行結(jié)束，即流程停止作業(yè)，則依次按照順料流的方向停止運(yùn)行各個(gè)設(shè)備，同樣需要對(duì)各臺(tái)設(shè)備在什么條件下予以停止進(jìn)行設(shè)定。

當(dāng)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中由于某些原因而發(fā)生故障時(shí)，那么應(yīng)當(dāng)及時(shí)作出反應(yīng)，對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備以及設(shè)備上游所有的部分予以停運(yùn)，而下游設(shè)備則繼續(xù)運(yùn)行，等運(yùn)送通道上物料全部排空后，進(jìn)行故障的排除，待故障排除后再將停運(yùn)的設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)。主要的的操作方式包括手動(dòng)操作、半自動(dòng)、集中手動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，主要在操作箱上由負(fù)責(zé)操作的工作人員進(jìn)行操作指令的發(fā)出，通過(guò)控制指令對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，該種方式主要在設(shè)備的維護(hù)中更加適用。在設(shè)備旁必須設(shè)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣進(jìn)行控制的方式無(wú)需通過(guò)PLC進(jìn)行執(zhí)行，而是直接通過(guò)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換按鈕或者萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)予以實(shí)現(xiàn)。而集中手動(dòng)的方式則主要通過(guò)在CRT操作站由操作員進(jìn)行操控，通過(guò)操作指令的發(fā)出對(duì)部分設(shè)備予以控制，通過(guò)該種方式，對(duì)相應(yīng)需要控制的工業(yè)設(shè)備通過(guò)控制系統(tǒng)予以控制。必須將現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)設(shè)置在聯(lián)動(dòng)位置。半自動(dòng)的控制方式，主要是通過(guò)操作人員預(yù)先在控制系統(tǒng)中設(shè)定程序，設(shè)備通過(guò)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行運(yùn)行，同時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。同樣，對(duì)于該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)要設(shè)置在聯(lián)動(dòng)位置。螺旋卸車機(jī)、堆取料機(jī)、電液動(dòng)犁式卸料器和除鐵器不納入連鎖控制，通過(guò)人工對(duì)設(shè)備進(jìn)行機(jī)上操作或者機(jī)旁操作，但是此類設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其啟動(dòng)需要根據(jù)中控室的啟動(dòng)命令才能予以運(yùn)行，在設(shè)備旁邊設(shè)置有應(yīng)答按鈕。

在一些情況下輸煤系統(tǒng)會(huì)遇到一些非正常情況需要停機(jī)，常見(jiàn)的情況包括：（1）現(xiàn)場(chǎng)遇緊急情況，就地事故拉線開(kāi)關(guān)動(dòng)作停機(jī)；（2）一齊停止按鈕，中控室按此按鈕時(shí)，則運(yùn)行中的作業(yè)流程所有設(shè)備一齊停止；（3）緊急停止按鈕，在非常情況下中控室按此按鈕，則所有運(yùn)行中的作業(yè)流程設(shè)備一齊停止。

控制程序PLC中主要采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編制，輸煤系統(tǒng)中所有受控設(shè)備需要事先將運(yùn)行邏輯在FC模塊中進(jìn)行編制，由上一級(jí)FC模塊對(duì)編號(hào)的運(yùn)行邏輯進(jìn)行調(diào)用，最終被系統(tǒng)調(diào)用。輸煤系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中使用的設(shè)備相同種類的數(shù)量較多，因此將相同種類的設(shè)備進(jìn)行集成化的管理使得程序簡(jiǎn)化許多，并降低了編程的重復(fù)率，減少了出錯(cuò)率，方便了維護(hù)和設(shè)備的調(diào)試。PLC程序雖然在管理上方便簡(jiǎn)潔，但是其程序量較大，需要在實(shí)踐中予以探討。通過(guò)實(shí)際的使用，該系統(tǒng)中，上位機(jī)使用的監(jiān)控程序?yàn)閃INCC5.0編制，而下位機(jī)PLC同為西門子的產(chǎn)品，因此在兼容性上十分優(yōu)越，方便數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及通信系統(tǒng)的連接。

3 結(jié)束語(yǔ)

該輸煤系統(tǒng)中在設(shè)計(jì)上采用的技術(shù)為先進(jìn)的控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在現(xiàn)代的火電廠中輸煤系統(tǒng)的控制關(guān)系到火電廠的整體生產(chǎn)效率，采用PLC系統(tǒng)對(duì)輸煤設(shè)備進(jìn)行控制能夠在提升系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)資源的全面共享。另外，監(jiān)控管理設(shè)備同控制器之間實(shí)現(xiàn)了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)的即時(shí)通信，及時(shí)的對(duì)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及故障進(jìn)行處理，這在實(shí)現(xiàn)火電廠輸煤控制的自動(dòng)化中十分關(guān)鍵。

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