基于PLC的火電廠輸配煤粉節能程控系統的開發

王飛

摘要：在火電廠的實際生產中，基于現場煤粉輸配的實際要求，可利用PLC技術進行煤粉輸配控制。在系統體系結構中，主要包括設備層、控制層、管理層等，下位機采用Modicon Quantum系列的PLC，上位機則采用iFIX HMI/SCADA組態軟件。文章對基于PLC的火電廠輸配煤粉節能程控系統的開發進行了探討。

關鍵詞：PLC；火電廠；輸配煤粉；節能程控系統；系統開發 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK229 文章編號：1009-2374（2016）31-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.007

在火電廠中，煤粉輸配系統是一個十分重要的輔助系統，從煤場將煤運輸到煤倉，合理調度、正常供應煤粉燃料。在煤粉輸配系統當中，包括配煤、上煤、卸煤等環節，利用皮帶系統完成這些工作，利用卸料車、犁煤器等完成煤粉分配。而煤場、煤倉之間的距離通常較長，具有較多的轉運環節。一旦控制系統出現故障，將會造成粉煤外溢的情況。而且在輸配過程中，具有復雜的邏輯程序，系統必須具有良好的性能和質量，才能夠滿足實際配煤的需求。通過對PLC技術的應用，能夠實現良好的輸配煤粉節能程控。

1 輸煤工藝流程

在我國當前很多火電廠中，都是利用皮帶運輸的方式進行煤粉輸配，具有運載負荷分流機動性好、運輸長短可調性好、結構簡單等優勢。通常利用雙路皮帶作為輸煤皮帶，如果一條皮帶進行檢修或發生故障，可通過另一條皮帶進行煤粉輸配。基于實際工作需要，可以對中間環節進行方便的調整。在輸煤運輸的過程中，需要利用皮帶將原料場的煤堆運輸到儲煤倉。利用初級皮帶輸送煤粉，在帶式除鐵器、破碎篩電除塵器、電動分煤器、除大塊器的操作之后，進入中間皮帶，通過犁煤器向儲煤料倉進行分流。另外，利用皮帶，將儲煤料倉的煤粉運輸到爐料倉，利用葉輪給煤機向初級皮帶中輸送，然后經過三通擋板、環式破碎機、除鐵器的操作，向中間皮帶進行輸送，然后根據工況需求，通過犁煤器向爐煤倉進行輸送。在實際運行中，可能會有異常情況發生，例如犁煤器抬起落下異常、皮帶撕裂、跑偏、打滑等情況。因此應將保護監測裝置、傳感器等配備在關鍵設備中，對其進行妥善的保護。

2 控制系統設計

2.1 系統體系結構

在火電廠當中，煤粉輸配系統是一個子系統，其中包括設備層、控制層、管理層等，各個層次均由網絡構成。其中，設備層中組網傳感設備，向控制層傳送數據信息。管理層、控制層則根據工作需求，對管理和工藝控制進行協同實現。其中，管理層構成主要是ENTH-ERNET網絡，可將ERP、MIS系統建立其上。在系統中，上位機和下位機分別為SCADA工業軟件、PLC控制器。在PLC控制系統中，對140 CPU 43412A進行了應用，在控制主干網中，通過以太網模塊140 NOE 77101進行接入。在I/O遠程網的接入中，對140 CRA 93200、140 CRP 93200遠程通信模塊進行應用。在CPU當中，對主干網100M以太網冗余、I/O遠程網冗余、通信模塊冗余、電源模塊冗余、雙機熱備等進行了應用。在上位機、PLC之間，利用以太網的網絡接口，實現數據通信，并對PLC控制程序、硬件組態的編程加以實現。在上位機當中，PLC運行變成軟件包負責設定通信端口等相應的參數，同時對硬件組態加以實現。在上位機當中，則利用iFIX3.5實現軟件監控功能。在工業自動化軟件解決方案當中，對HMI/SCADA解決方案進行應用，從而使過程監控得以實現，能夠在整個網絡當中對信息進行傳遞。

2.2 系統信息交互

在輸配煤粉節能程控系統當中，可對于iFIX、PLC的組態軟件通信，是通過Modbus實現的。作為一種工業標準，Modbus協議能夠對以太網設備以及RS-485、RS-422、RS-232等進行支持。不同用于生產的控制設備，例如智能儀表、DCS、PLC等，都可以利用該協議進行Modbus網絡的連接。這一網絡屬于主從網絡，其中允許一臺主機和一臺或多臺從機進行通信。每臺從機的地址標識碼具有唯一性，主機與從機的數據通信當中，可通過對地址標識的識別進行。利用Modbus協議，能夠對通信信息進行解析。在對MBE驅動程序進行安裝之后，利用MBE Power Tool，iFIX可以和PLC通信進行地址映射表的建立。而在iFIX軟件當中，包含了FIX Dynamics Real Time Data、FIX Dynamics Historical Data等系統數據源，并且對應了Intellution FIX Dynamics Real Time Driver、Intellution FIX Dynamics Historical Driver的驅動程序。其中，前者對iFIX實時數據庫進行連接，后者則對iFIX歷史數據庫進行連接。第三方軟件、控制優化軟件等，利用ADO、DAO、ODBC等，可以對iFIX歷史、實時數據庫等進行直接訪問。

2.3 系統功能配置

在煤粉輸配過程控制當中，對分散控制、集中監測的模式進行應用，因而在控制系統當中包含了管理功能、控制功能、檢測功能等。在iFIX上位機監控系統當中，能夠顯示流程選擇畫面、區域單元畫面、工藝設備結構畫面等，同時具有系統用戶維護、報表打印、異常報警、設備操作等功能。在顯示功能中，主要對過程值趨勢、參數數值、設備操作方式、設備運行狀態、工藝流程等進行顯示。例如，通過電子皮帶秤稱重信號，對煤倉中送入煤的重量進行計算，并得出相應的煤量報表。在操作功能當中，包括了數據采集、設備工作模式選擇、報警確認、設備啟停、PLC控制參數設置、畫面切換等操作功能。例如，在程控手動的模式中，利用PLC在上位機中對犁煤器的抬落操作進行實現。在報警功能方面，則包含了確認、顯示設備的報警信息。對報警優先級進行了設置，重點監控重要的系統和設備。系統能夠對報警顯示進行自動生成，利用報警打印機進行打印和輸出，對記錄文件進行生成。

3 系統工業應用

在控制系統當中，包含的控制操作主要有配煤犁煤器的操作以及輸送皮帶的動力操作等。在常規的配煤系統當中，通常會設置超高、超低、高、低的煤粉料倉不同料為高度設計，所以在控制操作當中，應當充分考慮到煤粉料倉不同的料位影響。在監控系統當中，主要包括了自動、程控手動、就地手動等，其中最為簡單的就是就地手動操作，過程中無須對上位機、PLC進行應用，能夠在現場直接對設備進行操作，例如對犁煤器進行就地的抬起或落下。在自動程序當中，則需要對PLC進行應用。如果利用的PLC具有不同的編程代碼，將會產生出不同的效果。例如在操作輸送皮帶的過程中，需要對皮帶設備的啟動條件進行檢查，啟動操作和停止操作皮帶設備。如果皮帶為運行狀態，對運行外部連鎖信號進行產生；如果皮帶為停止狀態，則對停止外部連鎖信號進行產生。例如，在啟動操作當中，流程為IF[程控=1]AND[流程中前續皮帶已運行=1]AND[其他要求=1]THEN[皮帶啟動]。

在犁煤器的操作當中，系統進行預啟操作、程啟操作，并對超低煤位狀態進行消除。在逆序配煤當中，對低煤位狀態進行消除；在順序配煤中，對高煤位狀態進行產生。在余配煤的過程中，則利用不斷循環、延時抬犁取料等方式進行。例如在系統預啟操作當中，流程為IF[預啟=1]THEN[尾犁L=N]AND[犁L落=1，犁N抬=1]AND[啟動10s延時]；IF[10s延時=1]AND[犁L抬起=0]THEN[犁L落卡死=1]AND[語音報警]//落犁卡死；IF[10s延時=1]AND[犁N抬起=0]THEN[犁N抬卡死=1]AND[語音報警]//抬犁卡死。在控制系統中，融合了iFIX、PLC，能夠在煤粉輸配流程當中實現過程控制。在很多火電廠的300MW機組當中，都對該系統進行了有效的應用。利用iFIX良好的組態功能，可在皮帶輸送系統中，實現用戶管理、保鏢組織、數據存儲、曲線顯示、流程跟蹤、自動輸配、條件連鎖、設備操作等功能。系統具有快捷的操作和靈活的運行方式，維護、操作等工作的強度大大降低。另外，系統的機動性能、適應能力、可擴充性都十分良好，能夠滿足火電廠輸配煤粉的要求。

4 結語

火電廠作為當前一種十分重要的發電形式，對于電力能源的生產和供應有著直接的影響。在火電廠的運行當中，輸配煤粉是一項十分重要的工作，在火電廠發電生產當中，發揮著極為關鍵的作用。對此，基于PLC對火電廠輸配煤粉節能掌控系統進行開發，能夠有效地提升火電廠自動化生產水平，促進火電廠更好的發展

進步。

參考文獻

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