淺談基于PLC控制的火電廠空氣壓縮系統自動控制方案

郭力曉

摘要：火力發電廠為我國的國民經濟發展提供了大量的電力能源，其自身的建設要求較高，技術難度較大。火電廠具有很多自動控制系統，其中的空氣壓縮系統可以利用PLC來實現自動控制，能夠產生極高的使用價值。本文將主要圍繞PLC控制系統的軟硬件設計展開討論，強調其順序控制與自動保護的功能，可為空氣壓縮系統的無人值守提供便利。

關鍵詞：火電廠；PLC控制；空氣壓縮系統

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0024-02

如今，我國的火電廠已經成為了全國電力能源的主要輸出地。近年來，火電廠為了滿足電力能源需求也在積極地開展規模化建設，大量應用自動控制技術來提升運行管理效率。人們常可以看到不少火電廠的輔機會應用可編程控制器（PLC）技術進行控制，而不少電廠的空氣壓縮系統或機械裝置卻往往仍停留在手動操作控制階段，這樣就不利于提供相關工序的控制效率。只有積極將PLC技術引入到空壓系統的控制中，加強各種控制保護功能，才能更好地完成空壓系統的無人值守。

1 某火力發電廠空壓系統安裝案例概述

某火力發電廠中擁有三臺空氣壓縮機，這些空壓機可以為電廠內的各種氣動儀表、氣動元器件、氣動閥門等動力裝置提供可靠氣源。單臺空氣壓縮機的機械構造中分壓縮主機、電動機、潤滑單元、冷卻單元、電氣控制單元、集氣罐、安全閥等部件，屬于無油潤滑空壓機系列。1、2號兩臺主力機位通常僅啟動運行其中一臺，另一臺作為備用；剩余3號空壓機將作為緊急備用機械，供廠區突發狀況使用。

2 空壓機的PLC自動控制方案的設計思想

本文討論的改造方案思路是：保留原有的空壓機手動操作模式，保留手動狀態的電器啟動終止的控制回路，采用PLC控制技術來實現空壓機的自動控制，增加順序識別與自動啟動停止控制等回路單元，擴展故障報警與停機功能，并將各種空壓機的參數監控轉移到遠程集中控制中心，將有效實現空壓機的無人值守與監控。

控制空氣壓縮機啟動或停止的重要指標是系統中的母管壓力。若這一壓力值呈現低信號后，系統就會及時判斷備用的空壓機現有條件。若所有的啟動運行條件滿足，則啟動備用空壓機，同時在相隔8s后自動開啟出氣控制閥；持續延時過程中，若壓力得到恢復，母管壓力的低位信號依然存在，則會再次啟動下一臺空壓機。若母管壓力始終處于高位時，將立即停止其中一臺空壓機運行，并在相隔10s后自動關閉出氣控制閥；若持續延時中高位信號依然出現，則應該繼續停止下一臺空壓機。若運行中的空壓機出現故障或閥門有異常，則自動控制系統將直接迫停空壓機并及時發布報警信號。

3 空壓機的PLC自動控制的不同子系統設計

PLC自動控制下的空壓機，通過控制計時設計，可以實施自動與手動操作兩種方式。在自動控制操作中，可以出現三個子控制系統，分別實現三大功能。

（1）順序控制功能。系統借助PLC控制技術，能夠結合壓力開關限值是否聯通來實現順序啟動或順序停止。一般上，壓力開關的下限聯通，開始識別運行機械編號，并堅持按先主力機后備用機的程序設定，執行相應序號的機組啟動并開始出氣控制閥；壓力開關的上限聯通，識別運行機械編號后，堅持按先備用機后主力機的程序設定，執行相應序號的機組停機并關閉出氣控制閥。只有在空氣壓力指標正常時才能積極保持當前狀態持續運行。

（2）聯動保護功能。空氣壓縮機中含有大量的冷卻水、潤滑油及熱繼電器等結構組成。一旦這些組成的開關或動作出現異常，就會直接打開機器的保護開關，使系統將執行停機跳檔程序語言。當這樣的情況持續8s后，若空壓機的出氣控制閥不開，則空壓機將自動停機。

（3）故障報警處理功能。若空壓機出現運行不暢、設定保護動作執行不到位、控制閥門出現故障后，就會造成停機。下一次的正常啟動還需要先確保空壓機復位和確定后才能正式動作，這樣就能夠降低因空壓機出現故障而形成頻繁地啟動停機動作，容易損傷機械。PLC系統所設置的各種報警單元，能夠基于空壓機可能遇到的高壓、低壓、控制閥故障、跳機保護等問題進行快速的反饋控制，便于遠程監控的技術人員可以整理參考各種數據展開空壓機運行狀況的分析處理。

4 空壓機的PLC自動控制控制程序設計方案

針對本文所提出的火電廠實例，要進行空氣壓縮系統的PLC 自動控制改造，應該積極開展硬軟件設計。本次方案擬采用歐姆龍公司的C40H型PLC控制單元，其芯片的輸入/輸出點數最大量可到160，編程容量達到2878字節，可以滿足火電廠的空壓機控制需求。方案設計中，PLC芯片的輸入/輸出口采用光電隔離電路，以屏蔽電纜進行信息傳輸，能夠大大提升信號的穩定性。PLC控制系統的軟件部分將選用實時檢測控制軟件，并利用梯形圖來完成程序編制。每一項子控制單元都將對應一項具體的程序控制功能，可以增強對不同單元的流程圖設計來指導完成軟件程序設計。順序啟動和停止單元的主要模塊流程圖見圖1所示。

5 結語

通過PLC可編程控制單元的應用，火力發電廠的空氣壓縮機能夠大大提升自動控制效率，實現全機組的無人值守，同時有效提高整個電廠的現代化運行水平，有利于火電廠未來的空壓機組擴建或其他改造建設。

參考文獻

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Abstract：Thermal Power plant has provided a lot of electric energy for our country's national economy development， its own construction request is higher， the technical difficulty is big. Thermal power plant has a lot of automatic control system， the air compression system can use PLC to realize automatic control， can produce extremely high value. This paper will focus on the software and hardware design of PLC control system， emphasizing the function of sequential control and automatic protection， which can provide convenience for unmanned air compressor system.

Key Words：thermal power plant； plc control； air compression systemendprint