淺談PLC在電廠汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

張宏宇+楊志勇

摘 要：當(dāng)今社會是一個(gè)信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了非常顯著的力量，比如汽機(jī)保護(hù)體系的發(fā)展應(yīng)用就是一項(xiàng)非常典型的案例。它是一個(gè)汽輪機(jī)安全監(jiān)控及輔機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，常規(guī)的保護(hù)是用繼電器用硬接線連接，有一些缺陷存在，比如不可靠，而且要想更改信號非常困難。PLC采用積木式結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，它的出現(xiàn)確保了體系能夠合理的進(jìn)行安裝工作，而且能夠依靠積木方法來對其進(jìn)行大小的擴(kuò)充或者是刪減工作。

關(guān)鍵詞：PLC；汽機(jī)保護(hù)；應(yīng)用

汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)汽輪機(jī)安全監(jiān)控及輔機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，它可以在汽機(jī)合理運(yùn)行以及停止的過程中，持續(xù)地對其運(yùn)行數(shù)值以及模式進(jìn)行檢測，而且還可以開展邏輯判斷工作，結(jié)合連鎖設(shè)備參照設(shè)定好的步驟完成相應(yīng)的動作，以此來確保設(shè)備正常工作。它可以有效地避免工作者的工作失誤以及由于體系原因?qū)е碌臐撛诘奈ｋU(xiǎn)。常規(guī)的保護(hù)是用繼電器用硬接線連接，有一些缺陷存在，比如不可靠，而且要想更改信號非常困難。PLC是采用積木式結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，它的出現(xiàn)確保了體系能夠合理的進(jìn)行安裝工作，而且能夠依靠積木方法來對其進(jìn)行大小的擴(kuò)充或者是刪減工作。因?yàn)樗目刂苹顒邮禽o助軟件來進(jìn)行操作的，所以許可設(shè)計(jì)者在不具備硬件的前提下開展軟設(shè)計(jì)活動，這樣就可以縮短設(shè)計(jì)以及其他活動的運(yùn)行時(shí)間。

1 設(shè)計(jì)指導(dǎo)理念

首先，具有非常好的安穩(wěn)性。使用的是西門子S7系列PLC為核心，而這些設(shè)備的特點(diǎn)是具有非常高的硬件集成特點(diǎn)，并且具有很好的安穩(wěn)性特征。其次，電源冗余化。直流電源 24V DC電源采用雙套高頻開關(guān)型直流電源，其過流等保護(hù)功能齊全，對于輸入電波可以許可其具有較大范圍的波動，具有非常好的輸出穩(wěn)定特點(diǎn)。每個(gè)單元之間可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電，這樣也可以確保供電安穩(wěn)，如果電源發(fā)生問題了，其他的電源就會自行的進(jìn)行工作，因而不會影響到正常活動。交流電源，系統(tǒng)允許輸入兩路交流電源，一路來自廠用UPS電源，一路來自廠用電（保安段）。第三，冗余化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用冗余化設(shè)計(jì)，用戶可以在不更改系統(tǒng)任何配線的情況下增加功能：采用雙PLC配置，實(shí)現(xiàn)自動切換。第四，系統(tǒng)的基本功能 。開關(guān)量輸入/輸出、內(nèi)部中間繼電器、鎖存繼電器、計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器、移位寄存器、四則運(yùn)算、比較運(yùn)算、二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O等。第五，方便使用。由于其具有非常標(biāo)準(zhǔn)化的積木式構(gòu)造和形成模塊的軟件，因此非常的方便進(jìn)行體系安裝以及連接工作，而且能夠按照積木樣式來對其進(jìn)行拓展或者是刪減活動。因?yàn)樗暮芏嗫刂贫寄軌蚧顒邮怯绍浖_展的，所以許可設(shè)計(jì)者在不具備硬件的條件下開展軟設(shè)計(jì)活動，這樣就可以縮短設(shè)計(jì)以及其他活動的運(yùn)行時(shí)間。第六，具有非產(chǎn)完備的外圍裝置。比如電腦以及打印設(shè)備等。 第七，便于開展活動，而且維護(hù)方便。它使用的是一種員工慣于使用的編程法，可以確保使用者能夠準(zhǔn)確的分析程序，而工作人員只需要進(jìn)行非常短暫的培訓(xùn)活動就能夠?qū)崿F(xiàn)整體的操作。第八，緩沖隔離。系統(tǒng)各種設(shè)備的I/O接口均采用光電隔離技術(shù)進(jìn)行緩沖隔離。最后，具有高度開放的特征。

2 體系的構(gòu)造要素

系統(tǒng)采用管理層—控制層—設(shè)備層的遞階控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。設(shè)置有：一是管理層。工程師站；二是控制層。汽機(jī)控制站；三是設(shè)備層。汽機(jī)儀表檢測設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。管理層是基于Windows環(huán)境下開發(fā)的開放式、模塊化、可擴(kuò)展的系統(tǒng)，選用控制主機(jī)/服務(wù)器，提供管理軟、硬件平臺，通過接收來自控制層的信息，匯集和檢測汽機(jī)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對它們進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)專家控制策略，發(fā)布命令下達(dá)到控制層對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。控制層主控設(shè)備采用西門子S7系列PLC，實(shí)現(xiàn)回路控制，通過I/O模塊獨(dú)立完成包括保護(hù)、監(jiān)測、控制和事故紀(jì)錄等多項(xiàng)功能，在系統(tǒng)內(nèi)按要求整理“情報(bào)”，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“上傳下達(dá)”。

3 體系的功效特點(diǎn)

首先是控制保護(hù)功能。一是當(dāng)設(shè)備的轉(zhuǎn)速大于百分之十，并且操作板顯示設(shè)備速度過快的時(shí)候，會自動的發(fā)出預(yù)警，告知員工開展檢查活動。如果速度大于百分之十二的時(shí)候，面板會再一次的進(jìn)行預(yù)警，而且會提醒操作者告知技術(shù)員開展檢查活動，此時(shí)技術(shù)負(fù)責(zé)人需要結(jié)合具體狀態(tài)來分析需不需要停機(jī)。如果速度超過百分之十五的時(shí)候，設(shè)備會自動持續(xù)的降低速度，而且會自動提示降低的原因，在一小時(shí)之后設(shè)備會停止工作，而且操作板上會提示以為超速額停止運(yùn)行，此時(shí)打印設(shè)備會打印因?yàn)槌偎酝Ｖ埂６钱?dāng)汽輪機(jī)軸向位移大于Ⅰ值（安全臨界值）時(shí)，會自行預(yù)警，而且能及時(shí)的提醒工作人員開展檢查工作。當(dāng)汽輪機(jī)軸向位移大于Ⅱ值時(shí)，在運(yùn)行一個(gè)小時(shí)之后會自動停止。而且面板上會出現(xiàn)具體的原因，打印設(shè)備也會進(jìn)行與之對應(yīng)的工作。三是當(dāng)潤滑油壓低于Ⅰ值時(shí)，會自行預(yù)警，而且能及時(shí)的提醒工作人員開展檢查工作。當(dāng)潤滑油壓低于Ⅱ值時(shí)，啟動交流油泵；當(dāng)潤滑油壓低于Ⅲ值（絕對危險(xiǎn)臨界值）時(shí)，自動停止。而且面板上會出現(xiàn)具體的原因。當(dāng)潤滑油壓低于Ⅵ值（設(shè)備損壞臨界值）時(shí)，停盤車。四是當(dāng)軸承油溫高于Ⅰ值時(shí)，報(bào)警并啟動油溫冷卻系統(tǒng)；當(dāng)軸承油溫高于Ⅱ值時(shí)，1小時(shí)后停機(jī)；而且面板上會出現(xiàn)具體的原因，打印機(jī)打印停機(jī)原因：軸承回油溫度高停機(jī)。五是當(dāng)軸承軸瓦溫度高于Ⅰ值時(shí)，報(bào)警并啟動油溫冷卻系統(tǒng)；當(dāng)軸承軸瓦溫度高于Ⅱ值時(shí)警報(bào)連續(xù)提示，停機(jī)；而且面板上會出現(xiàn)具體的原因，打印機(jī)打印停機(jī)原因：軸承軸瓦溫度高停機(jī)。六是當(dāng)電氣送來發(fā)電機(jī)故障信號時(shí)，停機(jī)；而且面板上會出現(xiàn)具體的原因，打印機(jī)打印停機(jī)原因：發(fā)電機(jī)故障停機(jī)。七是當(dāng)主汽溫度低于Ⅰ值時(shí)，報(bào)警；當(dāng)主汽溫度低于Ⅱ值時(shí)停機(jī)，而且面板上會出現(xiàn)具體的原因，打印機(jī)打印停機(jī)原因：主汽溫度低停機(jī)。其次是記憶功能。在自動主汽門跳閘后，由操作面板顯示出導(dǎo)致首次動作原因，以便于進(jìn)行事故分析。最后是打印功能。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)打印保護(hù)投退開關(guān)的投退時(shí)間及內(nèi)容、所有保護(hù)動作的時(shí)間和內(nèi)容。

總之，1#、2#汽輪機(jī)大修投產(chǎn)后，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)對汽機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保設(shè)備運(yùn)行合理有序。具有非常快的速度，并且可以進(jìn)行自動報(bào)警程序，能夠發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)，降低一直到將問題解決，而且可以降低勞動量。

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