PLC在火電廠輸煤系統(tǒng)中的應用

蔣波

摘要：在當今全球化的經(jīng)濟發(fā)展模式下催生了一系列先進的技術和工藝，計算機技術便是其中一個非常具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。在當前工業(yè)自動化水平要求不斷提升的今天，傳統(tǒng)發(fā)電廠使用的繼電器在生產(chǎn)方面的電力控制和輸煤控制系統(tǒng)中已經(jīng)略顯疲憊，越來越難以滿足火電廠輸煤系統(tǒng)的工作需要和生產(chǎn)需求。因此在輸煤系統(tǒng)和電器控制的繼電器選擇上開發(fā)出了PLC這樣的高效率的控制繼電器，使得電力控制的效率和輸煤系統(tǒng)的效果獲得了極大的提升，使得火電廠的經(jīng)濟成本大大降低，提升了火電廠的效益。本文主要分析探討了PLC系統(tǒng)在火電廠輸煤系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；火電廠；輸煤系統(tǒng)；應用；探討

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0000-00

前言

PLC的應用發(fā)展時間較短，但是其控制效果在多個領域都有很好的應用。計算機技術和微電子技術的發(fā)展帶動了PLC技術的產(chǎn)生和成熟，而在國外這項技術則有更加成熟的發(fā)展和應用，在我國的發(fā)展卻有待提高。PLC在火電廠的輸煤系統(tǒng)中的運用具有新的開發(fā)前景，并且確實提升了火電廠的發(fā)電效率，取得較為明顯的成果。下文將對PLC的運用和開發(fā)做出簡單的探討。

1 PLC在自動控制系統(tǒng)中的發(fā)展史

1.1 PLC的初步使用

PLC的使用具有靈活性，通用性好的特點，最早在1968的美國通用技術公司的開發(fā)中，為了將汽車型號更新使用控制器研究得更加高效，通用汽車公司將繼電器--接觸器和當時先進的電子計算機技術相結合，并把編程方法和程序輸入方式簡化和具體化，連接設計研究出了第一臺可編程序控制機即PLC并獲得成功，并且使用與諸多汽車品牌自動裝配流水線，很快獲得推廣和發(fā)展，這便是PLC的前身。

1.2 PLC的發(fā)展優(yōu)勢

PLC的控制效率很高，并且控制具有很強的靈活性，因此被許多國家的火電廠和其它工廠開發(fā)采用，并形成了各自應用方式，對于不同發(fā)電廠輸煤設備控制具有極強的適應性和實用性，并且PLC具有多種功能，例如數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)整合，互聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。而PLC的另一個優(yōu)勢就是具有極高的可靠性，對了輸煤線控制具有較強的穩(wěn)定性，穩(wěn)定無故障時間達十萬小時以上，對于減少損耗和經(jīng)濟損失具有重要意義。

2 PLC自動控制系統(tǒng)的工作優(yōu)勢

PLC的發(fā)展是基于微型計算機的控制和順序控制的快速發(fā)展而出現(xiàn)和更新的。在國外，PLC的發(fā)展和應用是基于對計算機控制系統(tǒng)需要而快速發(fā)展的，國外尖端的科學技術使得PLC的發(fā)展應用極為成熟。而我國的科學家也不斷地學習國外先進的技術，提升我國PLC的利用效率和水平，從而促進我國計算機控制產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。PLC的利用有著許多方面的控制優(yōu)勢，對比上一代的自動控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢。

2.1 PLC工作適應能力極強

PLC被廣泛運用的原因之一正是因為它有著極強的工作適應能力。在不同溫度，不同濕度和磁場的工作環(huán)境下，甚至是在非常惡劣的工作環(huán)境下，對比之前一代的自動控制系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性和工作能力，具有極強的抗干擾能力。在面對不同環(huán)境的影響下可以做出不同的應對處理問題的途徑和方法，綜合分析各個環(huán)境影響因素進行智能計算處理得出最佳的工作方法。

2.2 PLC采用模塊化裝置便于維修

如同名字一樣，模塊化和積木具有一樣的原理，把模塊化理解成積木，不同的積木塊可以組成不同的形狀。同理不同的PLC模塊可以實現(xiàn)不同的功能，這就叫模塊化的PLC。不同的PLC模塊塊有不同的功能，不同的多塊組合可以實現(xiàn)不同的需求。而機器設備出現(xiàn)問題和故障是不可避免的，模塊化的PLC系統(tǒng)可以在出現(xiàn)故障時很方便地進行拆解和更換，便于技術人員對故障設施進行拆解維修。

2.3 信號連接方便性

PLC采用先進的計算機技術，其接口連接設計的時候也考慮了各種不同設備的信號接口，同時還設計有不同類型的I/O模件接口，從而可以滿足不同信號接口的需要。在信號接入的時候還可以被作為模擬量和開關量來方便信號的放大控制和A/D控制模式的轉換更替，減少了控制系統(tǒng)在工作時面對不同信號而無法對應接口和模式的困難，在這方面PLC控制系統(tǒng)具有極高的便捷性。

2.4 編程簡單且可靠性高

PLC的模塊化使得PLC控制系統(tǒng)具有容易拆解檢修的優(yōu)點。同時PLC的編程也是基于模塊化的系統(tǒng)結構之上來進行編程控制，不同的模塊可以組建成不同的功能系統(tǒng)，在組建的時候只需要利用簡單的編程就可以將模塊化結構串聯(lián)起來，結合成新的功能。因此編程極為方便簡單，而且功能可靠性極高，無故障的時間可以達到兩萬到五萬小時以上，工作壽命對比前一代自動控制系統(tǒng)具有質(zhì)的飛躍，而且具有極強的自主檢修和監(jiān)控功能，大大提高了機器設備的使用壽命和經(jīng)濟效益。

3 PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性設計

PLC在火電廠的輸煤設備中可靠性的提高離不開對于PLC系統(tǒng)可靠性的仔細設計。模塊化的PLC控制系統(tǒng)在設計之初便要仔細考慮輸煤系統(tǒng)的使用需求和工作目標，在此基礎上進行系統(tǒng)運行環(huán)境和工作條件的綜合考量，結合PLC的硬件系統(tǒng)條件，綜合考慮后對PLC系統(tǒng)進行可靠性要求的總結并做出設計。

3.1 必須將可靠性立于設計重要地位

在火電廠輸煤線的控制生產(chǎn)設計的過程中，對于流水線可靠性的把握設計被稱作可靠性設計。PLC自動控制系統(tǒng)的設計也是一樣，必須把可靠性作為重要目標考慮進去，而且這樣比在輸煤出現(xiàn)問題后再進行可靠性改進更加經(jīng)濟有效，因為后者在改造的時候耗費人力，物力，財力等方面的資源，所以在系統(tǒng)設計之初就要將可靠性指標作為重要目的納入設計的范疇，這樣才能避免不必要的損失和耗費，才能達到系統(tǒng)經(jīng)濟性的要求。

3.2 必須事先設定好可靠性指標

可靠性是根據(jù)可靠性特征量和可靠性數(shù)值指標來進行反映的。所以在輸煤設備控制可靠性設計之初必須要使用多項指標進行反映可靠性是否符合設計要求，而這幾項指標可以用是效率來表示是否符合標準，同時對于早期的損耗情況可以用可靠度和可靠壽命來進行反映。對于控制具體裝置的有效度則用工作時間和無法工作時間的總和來進行反映表示，但是不同輸煤線要求對于PLC自動控制系統(tǒng)的指標要求是不一樣的，需要具體分類確定，這樣才能提高對于不同輸煤設備控制要求的能力。

4 提升輸煤PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的方法

4.1 選擇好自動控制系統(tǒng)方案

在設計自動控制方案的時候，為了提高可靠性，通常可以采用減少控制元件，接點數(shù)和焊點數(shù)的方法來提升控制方案的可靠性。這就要求在制造之前要選擇設計好自動控制系統(tǒng)的方案，同時可以使用編程控制器PCC來替代傳統(tǒng)的主要由繼電器組成的控制柜來提升控制系統(tǒng)的可靠性。同時，在設計控制方案的時候還要注重開發(fā)周期長短和材料費用以及工作量大小的影響，盡量選擇有利的方案進行設計。

4.2 注意控制元件的選用

對于控制系統(tǒng)的開發(fā)，提升自動控制系統(tǒng)可靠性的關鍵因素之一就是要了解控制系統(tǒng)所需要的最適合的控制元件。在最經(jīng)濟的前提下，選用材料必須滿足系統(tǒng)所需的性質(zhì)和質(zhì)量，試用元件是否合適應用于系統(tǒng)，同時不能忽視輸入和輸出的機械參數(shù)，同時應考慮電磁鐵的行程特性，注意開關定位的合理安裝，在考慮繼電器合理電壓的時候需要設定好最低工作電壓和最小工作電壓，才能保證自動控制系統(tǒng)的使用安全。

4.3 確保合理的元件工作環(huán)境

PLC自動控制系統(tǒng)是電子設備系統(tǒng)，而電子設備系統(tǒng)需要在合適的工作環(huán)境中才能穩(wěn)定運行，所以工作環(huán)境對于PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性具有重要影響。而火電廠的輸煤線屬于高溫區(qū)域，要保證PLC自動控制系統(tǒng)在適宜的溫度環(huán)境中工作，才能避免發(fā)生事故。同時燃燒產(chǎn)生的大量粉塵也要進行防護，對于控制元件的防塵處理不僅可以保證元件正常運行，而且可以降低控制系統(tǒng)元件的絕緣性能，同時對于可靠性要求更高的系統(tǒng)要使用更加可靠的防塵罩進行保護，必要的時候要需要使用潤滑油來對設備進行保養(yǎng)，在保養(yǎng)時也可以順便進行檢修，對于系統(tǒng)元件的可用性和壽命要做好預先估計并記錄，才能在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時從容不迫地應對。

5 PLC控制系統(tǒng)在輸煤系統(tǒng)的控制方式

PLC在我國火電廠的輸煤系統(tǒng)中的應用已經(jīng)逐漸成熟。隨著發(fā)電廠發(fā)電量的增大也逐漸開發(fā)出了一套完整的控制策略和控制方法，在今天的PLC控制系統(tǒng)理論中也逐漸成熟并逐漸推廣，整體提升了我國火電廠輸煤系統(tǒng)的輸煤和生產(chǎn)效率。

5.1控制方式的種類選擇

目前火力發(fā)電廠的輸煤流水線較為通用的有三種控制方式：第一種是就地手動控制方式，第二種是遠程手動控制方式，第三種是程序自動控制方式。這三種控制方式具有各自的優(yōu)缺點，在實際發(fā)電廠輸煤線中的運用要根據(jù)具體情況綜合考量選用，不同的流水線作業(yè)控制方式對于輸煤的控制量和輸煤效率有不同的控制效果。

5.2 輸煤線上的上煤控制

上煤階段是整個火電廠作業(yè)的開始階段，上煤設備將煤從煤場傳送到輸煤皮帶進而送入燃燒作為發(fā)電原料，它的控制方式可以分別采用以上三種方式進行控制。手動控制方式就是不用系統(tǒng)常規(guī)控制的一種控制手段，一般多用于在系統(tǒng)出現(xiàn)問題無法緊急解決使輸煤線正常運行的情況，采用地面控制臺或控制箱進行控制。

（1）就地手動控制方式

就地手動控制方式的使用情況較少，但卻是不可缺少的一個控制方式。在實際的輸煤過程中，難免會出現(xiàn)故障產(chǎn)生堵煤現(xiàn)象，而此時就可以使用就地手動控制的方式將整個系統(tǒng)應急啟停使用，這種方式有著較好的控制啟動和停止效果，需要人工手動進行操作。

（2）利用遠程手動控制

遠程手動控制有兩種控制方式，第一種是聯(lián)鎖手動控制，第二種是解鎖手動控制。第一種控制方法在控制煤流方向的的時候采用的是一對一的控制方法，事先在設備中設置好了聯(lián)鎖關系，在整個輸煤線中出現(xiàn)其中某臺設備停止運行后，聯(lián)鎖設備可以關停整個輸煤線的所有設備，防止出現(xiàn)堵煤等事故。而第二種控制方式則是解鎖控制，工作人員可以利用這個系統(tǒng)對輸煤線上任意設備進行關閉和開啟控制。

（3）程序自動控制方式

這種方式是系統(tǒng)通過上位機來對系統(tǒng)進行控制。首先由系統(tǒng)檢查控制指令正確與否，控制的方式是否符合當前的發(fā)電狀況，其次檢查各個設備零部件的運行狀態(tài)是否處在正常狀態(tài)，所有檢查完畢后，以生成報告的方式告知控制人員，最后由控制人員制定控制指令，系統(tǒng)根據(jù)控制人員的指令對設備的運行狀態(tài)和工作目標進行控制，剩余指令由系統(tǒng)進行自動啟動和完成。

5.3 輸煤線上的配煤控制

在火電廠的輸煤線上的配煤控制是指運送設備根據(jù)系統(tǒng)的指令將煤運送到各個煤倉來補充煤的需要，這個控制對于整個輸煤線的運行具有重要意義，保持原煤量充足使得發(fā)電流程可以正常運行和工作，保證工作的流暢性。而目前配煤控制有兩種方式，一種是自動配煤控制，另一種是手動配煤控制。

（1）自動配煤控制

自動配煤控制主要是由系統(tǒng)來控制的一項工作方式，事先在系統(tǒng)中設置好各個原煤倉的儲量信息和高煤位標準線，當系統(tǒng)自動加煤完成到標準高煤位的時候，將控制加煤器自動轉移到另一個空的煤倉進行加煤和配煤。同時它還有智能加煤的工作能力，在移送加煤口的時候如遇到檢修中倉口或高煤位的原煤倉將會自動跳過這個加煤倉防止錯誤加煤，而當所有的煤倉都滿煤之后則會自動停止加煤工作，是一項智能化的自動控制技術。

（2）手動配煤控制

手動配煤控制是在控制人員仔細觀察各個煤倉中的儲煤情況后做出是否進行加煤的判斷。這需要工作控制人員進行仔細觀察，利用計算機控制加煤設備對需要加煤的煤倉進行加煤作業(yè)。

6 PLC在火電廠輸煤系統(tǒng)中的運用

6.1目前較為通用的PLC系統(tǒng)組成和優(yōu)勢

目前較為通用的PLC系統(tǒng)主要由中央處理器，存儲器，程序控制器和鍵盤鼠標等輸入輸出設備，外部設備等構成。這種PLC自動控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，例如它的體型極小，可變程序控制力強，應用范圍廣泛，自動檢測功能強大等諸優(yōu)點，所以它被廣泛利用于工業(yè)和民用的多個方面，在輸煤設備中的運用也具有非常出色的表現(xiàn)。該類型的PLC自動控制系統(tǒng)被利用于車床，電機設備和重機械等諸多機器設備的自動控制系統(tǒng)中，它可以獨立運行或者與其他控制系統(tǒng)相連形成控制網(wǎng)絡，具備強大的功能和極高的性價比。

6.2 PLC在信號統(tǒng)計方面的功能

PLC自動控制系統(tǒng)在輸煤設備中工作必須采集傳送帶速度，煤炭量，犁煤器位置等諸多信號和數(shù)據(jù)，獲得這些數(shù)據(jù)后將傳送機，犁煤器，三通擋板等多個設備進行控制傳送，這就要求PLC控制系統(tǒng)要有數(shù)據(jù)收集和分析的能力，而PLC自動控制系統(tǒng)在輸入信號時可以祈禱傳感器的作用來檢測信號，并將信號進行分析和輸出，為設備的控制提供下一輪的信號和指令。

6.3 PLC編制流程

PLC自動控制系統(tǒng)的編制流程由許多步驟構成。首先，觀察設計好各個設備之間的邏輯連接順序，繪制出一個控制系統(tǒng)流程圖。其次，設計人員要事先設計好配煤的控制邏輯，并進行周密的考量和檢查，尋找可能在配煤系統(tǒng)流程中出現(xiàn)的故障和不足，進行更改和替換，才能保證輸煤系統(tǒng)的正常運轉。最后，完成前面兩個步驟后，統(tǒng)計所需要的繼電器和計算器個數(shù)并進行一一連接，做好編號工作，在對PLC的I/O數(shù)據(jù)區(qū)進行最后確認，繪制成梯形網(wǎng)絡，便是一個完整的PLC控制流程圖。

7 結論

綜上所述，火電廠的輸煤系統(tǒng)控制主要包含傳送帶開啟，傳送帶停止和自動配煤三個部分。各個部分利用PLC自動控制系統(tǒng)連接在一起，并采用智能化的計算機技術，將三個控制流程進行智能化控制，在實際運行中PLC變得更加可靠。結合利用PLC的輸煤系統(tǒng)可以實現(xiàn)在煤倉煤位較低時進行及時的通知報告控制人員，再由控制人員進行控制輸煤，在輸煤過程中遇到檢修倉或者煤位較高的煤倉時將會自動跳過配煤，大大提升了配煤的效率。在控制配煤傳送帶時，可以對傳送帶進行智能的控制，控制其開啟或關閉，同時系統(tǒng)還會自動檢測一旦某個設備停止工作后將會緊急停止所有設備防止堵煤故障的產(chǎn)生。因而使用了PLC自動控制系統(tǒng)的火電廠配煤設備的控制效果達到了設計要求，也能夠實現(xiàn)控制人員對輸煤設備的多樣化需求，使得系統(tǒng)功能更加強大，大幅提升了輸煤的自動化程度，這樣的輸煤設備在未來會有更廣闊的發(fā)展前景。

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