基于PLC的火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

趙 勇（華電重工股份有限公司，北京 100077）

高 新 技 術(shù)

基于PLC的火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

趙 勇
（華電重工股份有限公司，北京 100077）

摘 要：火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)是火電廠中重要的系統(tǒng)，可以說沒有該系統(tǒng)，火電廠將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也就無法正常的產(chǎn)電，將會(huì)影響電能的正常調(diào)度，因此保證該系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常關(guān)鍵，而如果將可編程控制器應(yīng)用其中，也就是PLC，對(duì)減少系統(tǒng)故障具有重大的意義。本文首先介紹了基于PLC的火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的必要性，其次分別從設(shè)計(jì)與仿真兩方面來對(duì)此進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)與仿真人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：PLC；火電廠；自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；仿真

火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真工作是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，需要相關(guān)人員給予充分的掌握計(jì)算機(jī)可編程控制器語言，了解相關(guān)的設(shè)計(jì)理念，否則難以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)與仿真效果，在可編程控制器的基礎(chǔ)上，來對(duì)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，主要的目的是減少事故以及在最短的時(shí)間內(nèi)解決事故。

一、基于PLC的火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的必要性

鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機(jī)中最基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。輸煤系統(tǒng)是其重要的輔助機(jī)構(gòu)，與其它相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備共同擔(dān)負(fù)著火電廠電力生產(chǎn)燃料的供應(yīng)任務(wù)，完成從煤源至儲(chǔ)煤場(chǎng)，再由儲(chǔ)煤場(chǎng)到主機(jī)煤倉，或者直接到主機(jī)煤倉的卸煤、貯煤、上煤和配煤任務(wù)。輸煤系統(tǒng)具有控制設(shè)備多、分布廣、工作環(huán)境惡劣，操作頻繁及維護(hù)工作量大等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的控制方法依靠人工手動(dòng)啟、停及檢修輸煤系統(tǒng)，大大落后于電廠向自動(dòng)化、一體化發(fā)展的步伐。隨著工礦企業(yè)的發(fā)展及其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)電量日漸增加，對(duì)輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定性、自動(dòng)化、多功能、安全可靠等要求越來越高，這就迫切需要一種具備自動(dòng)啟動(dòng)、停止、排除故障、便于檢修及運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)的的鍋爐輸煤系統(tǒng)。

二、輸煤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

可編程控制器即PLC，是火電廠必不可少的一種設(shè)備，該設(shè)備被應(yīng)用在火電廠不同的系統(tǒng)中，排故輸煤系統(tǒng)就是其中之一，因?yàn)閷⒖删幊炭刂破鲬?yīng)用該系統(tǒng)中，提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，利于輸煤系統(tǒng)自動(dòng)排故，減少故障的出現(xiàn)，提高了該系統(tǒng)的輸沒效率，為火電廠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)提供了條件。在利用可編程控制器的基礎(chǔ)上，對(duì)火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行研究之前，首先對(duì)其該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括如下內(nèi)容：

1 鍋爐輸煤系統(tǒng)的組成。如果火電廠的規(guī)模并不大，其中的輸煤系統(tǒng)會(huì)將煤粉利用相關(guān)的設(shè)備輸送到1號(hào)運(yùn)輸機(jī)中，之后再利用篩煤機(jī)進(jìn)行有效的篩選，篩選下細(xì)煤之后利用相關(guān)設(shè)備輸送到2號(hào)運(yùn)輸機(jī)中。再次，煤粉通過三通擋板以及煤倉間等，最終輸送到3號(hào)運(yùn)輸機(jī)中。1號(hào)、2號(hào)以及3號(hào)運(yùn)輸機(jī)的型號(hào)相同，都為TD75，其帶寬為10m，機(jī)長(zhǎng)1號(hào)機(jī)為60m，2號(hào)機(jī)為40m，3號(hào)機(jī)為30m，無論是1號(hào)、2號(hào)，還是3號(hào)運(yùn)輸機(jī)都需要準(zhǔn)備兩臺(tái)，一臺(tái)應(yīng)用，另一臺(tái)作為備用。

2 輸入/輸出模塊地址分配。選擇使用的可編程控制的型號(hào)為CPU226CN，輸煤系統(tǒng)中的輸入模塊由很多部分共同組成，其中比較重要的有啟動(dòng)按鈕、繼電保護(hù)以及切換按鈕等，而其輸出模塊也由眾多部分構(gòu)成，其中比較重要的就是1號(hào)、2號(hào)以及3號(hào)皮帶，另外，還有故障指示燈。

3 設(shè)計(jì)可編程控制器外圍硬件線路。可編程控制器主要是融合了集成技術(shù)，進(jìn)而使得其機(jī)械觸點(diǎn)大為減少，此外，硬件連線數(shù)量也大幅度減少，進(jìn)而使得輸煤系統(tǒng)的硬件設(shè)備穩(wěn)定性更高，另外，使用可編程控制器之后，硬件系統(tǒng)可以自行檢測(cè)故障，但是在接口的位置上，應(yīng)該安裝設(shè)置光電隔離，進(jìn)而能夠有效的避免電氣以及輻射等帶來的不良影響。

三、PLC軟件設(shè)計(jì)

可編程控制器的軟件設(shè)計(jì)是火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，可以說，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接影響著輸煤系統(tǒng)輸煤排故的水平的高低。其設(shè)計(jì)步驟如下：

1 軟件總體設(shè)計(jì)。按照被控制的對(duì)象，也就是輸煤設(shè)備以及具體的輸送過程，所要達(dá)到的目標(biāo)以及具體的設(shè)計(jì)要求，來編寫相應(yīng)的流程程序圖，其使用的計(jì)算機(jī)語言為可編程控制器語言，并且按照指令模塊化的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其流程圖主要是由四大部分構(gòu)成，一是工步；二是有向連線；三是轉(zhuǎn)換條件；四是動(dòng)作等，這四部分各自承擔(dān)著不同的任務(wù)，彼此之間有相互照應(yīng)，進(jìn)而完成可編程控制器的控制任務(wù)。

2 梯形語句設(shè)計(jì)。按照軟件程序總的流程圖來對(duì)梯形語句進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容就是各個(gè)模塊，其中比較重要的有初始化模塊以及故障排除模塊等。

四、編譯與仿真

編譯以及仿真是將可編程控制器應(yīng)用在火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)中的基礎(chǔ)，編譯與仿真效果與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的效果十分接近，因此設(shè)計(jì)人員十分注意。

1 軟件編譯與調(diào)試。編譯與調(diào)試應(yīng)該選擇使用正規(guī)的可編程控制器的編程軟件，購(gòu)買正規(guī)廠家生產(chǎn)的軟件，以便網(wǎng)絡(luò)病毒，該編程軟件應(yīng)該適是以Windows系統(tǒng)了基礎(chǔ)，因?yàn)槲覈?guó)幾乎所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是該系統(tǒng)，因此在編程軟件時(shí)，也應(yīng)該以該系統(tǒng)為準(zhǔn)，這對(duì)提高其功能性具有重要的作用，同時(shí)對(duì)軟件還具備簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，這樣在培訓(xùn)相關(guān)員工時(shí)，不必耗費(fèi)大量的人力物力，編譯程序時(shí)，還應(yīng)該注重語法檢查，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響后期操作，除此之外，還應(yīng)該將LAD轉(zhuǎn)化為STI。

2 S7-200PLC程序仿真。這種仿真軟件可以對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行脫機(jī)仿真處理，并且能夠?qū)⒖删幊炭刂破鞯墓ぷ鳡顟B(tài)完全的模擬出來，以此確定檢查程序的準(zhǔn)確性。當(dāng)自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)發(fā)生異常情況時(shí)，故障點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)將信號(hào)輸入其中，接收到故障信號(hào)之后，故障設(shè)備會(huì)馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅如此，其前級(jí)設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，進(jìn)而煤粉輸送中斷，防止煤粉堆積情況的出現(xiàn)，根據(jù)運(yùn)行順序當(dāng)發(fā)生異常情況的設(shè)備經(jīng)過3號(hào)皮帶時(shí)，將會(huì)繼續(xù)工作，根據(jù)聯(lián)鎖停車順序原理逐一停止作業(yè)，這時(shí)指示燈會(huì)做出相應(yīng)的指示，以明確哪一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了故障，這時(shí)檢修人員將會(huì)立即檢修，為縮短檢修時(shí)間做出了重大貢獻(xiàn)。

結(jié)語

綜上所述，可知對(duì)基于PLC的火電廠自動(dòng)排故輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)行研究十分必要，因?yàn)樽詣?dòng)排故輸煤系統(tǒng)在火電廠中占有重要的地位，其設(shè)計(jì)與仿真事關(guān)整個(gè)火電廠的生產(chǎn)任務(wù)，為了保證設(shè)計(jì)與仿真效果，應(yīng)該選擇聘用專業(yè)人員來進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真研究，以此確保設(shè)計(jì)完成之后，能夠馬上應(yīng)用。

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中圖分類號(hào)：TM621

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