PLC在發電廠熱工保護中的應用

張水欣

摘要：隨著中國電力工業的迅速發展，火電廠的裝機容量和單機容量都日益增大，熱工保護系統的規模也大幅度上升，對熱工保護系統的控制方式、運行水平的要求也越來越高。由于微電子技術、計算機技術和通信技術的發展，PLC已發展成為新一代工業控制機。它具有編程組態方便、硬件配置靈活、高可靠性和適應工業惡劣環境等優點，已經越來越多的被應用于各個工業控制領域。

關鍵詞：PLC控制技術;熱工保護;系統改遣

熱工保護的主要作用是當機組在啟停和運行過程中發生危及設備和人身安全的故障時，自動采取保護或聯鎖措施，防止事故產生和避免事故擴大，從而保證機組的正常啟停和安全運行。熱工保護是通過對設備工作狀態和機組運行參數的嚴密監視，發生異常情況時，及時發出報警信號，必要時自動啟動或切除某些設備或系統，使機組維持原負荷運行或減負荷運行。當發生重大故障而危及機組設備時，停止機組（或某一部分）運行，避免事故進一步擴大。發電機組的安全可靠性對本機、對電網乃至對國民經濟來說都極為重要，因此，保護控制系統的安全可靠性，對保障機組的安全穩定運行顯得十分關鍵。

1原有熱工保護系統改造的必要性

保護裝置在機組正常運行時是長期不動作的，而一旦出現異常情況卻要求必須可靠的立即動作，因此對于熱工保護裝置應有必要的監視和試驗手段，以確保熱工保護裝置本身動作的正確和可靠。

機組運行的安全可靠，不僅依賴于各設備的安全可靠性能，而且同各類保護控制裝置的準確性和可靠性密切相關。電廠原有熱工保護裝置較落后且投運時間較長，保護系統由繼電器組成控制回路，回路硬接線多，加上繼電器長期帶電工作，繼電器觸點易老化，導致接觸不良，易產生拒動或誤動的情況。大修期間需對繼電器進行測試，以確保繼電器工作正常，大大增加了熱工人員的維護工作量。而且隨著運行時間的越來越長，故障點相應增多，維護工作量越來越大，嚴重影響著機組的安全運行，因此亟待進行改造。

2改造的原則和設計思想

2.1設計系統的出發點是提供高效可靠的產品，提供保障給發電機組的經濟、安全運行，使熱工保護系統的控制水平有效的得以提高，使減員增效得以實現。作為新一代工業控制機PLC是隨著通信技術、計算機技術、電子科技的發展而誕生的，它具有的優點包括適應工業惡劣環境、高可靠性、硬件配置靈活、編程組態方便等，在工業控制領域被應用的越來越多。“上位機+PLC”方式是系統所采用的新方式，采用PLC和計算機通訊方面的技術，進行動態實時監控很多個輸出輸入信號，其功能有保護聯鎖試驗、保護動作記錄、報表打印、輸出輸入信號狀態顯示等。

2.2不必改動熱工保護系統的控制邏輯，因為目前它完善而且正確，在機柜、電纜、電磁閥、現場測點原則上不作變動的情況下，采用取代現有的繼電器式控制裝置也就是先進的計算機控制裝置。在這個原則的基礎上實現以下功能：無論在邏輯系統里面任何部件出現故障，都不妨礙強制性的鍋爐或汽輪機跳閘;為了實現在線監視，與DCS的通信接口增加到系統中;自檢功能在系統中的實現;在線實驗功能增加到系統中。

3 淺析PLC的特點

3.1作為取代繼電器控制邏輯設計的控制技術，PLC延續并應用的編程方法是繼電器梯形圖或原理圖的，包括有線圈、連線、觸點等方面的概念，常見的是圖形梯形編程應用于PLC中，在使用現場非計算機人員就能完成，在線可以修改程序。這顯示了PLC編程方便。

3.2在大同小異的通訊、編程語言、形式、結構等方面，熱工保護系統中有應用在不同控制要求的PLC系列產品，具有經濟合理性。

3.3功能豐富，擁有豐富的存儲信息和處理信息的指令系統以及內部件，能夠進行不同數據運算和邏輯問題處理。它能夠實現智能控制、模擬控制，而且能完成復雜的控制邏輯;能在上位機、計算機聯網、遠程通訊進行監控。

4 基于PLC的熱工保護系統

4.1經過改造之后，熱工保護系統的主要組成部分包括上位計算機和PLC控制器，其中的通訊是由RS232電纜來實現的。擴展架和CPU機架是C200 hG PLC控制配置的主要組成部分，其中CPU包括I/O單元、電源單元、C200 hG CPU、CPU底板四項。

4.2上位機和PLC的串行通訊上位機發送來的停止和開啟信號有PLC來接收，對相應輸出點的控制是由梯形圖編輯的邏輯回路來實現的，最后達到控制外部裝置和設備的目的。兩者之間的信號傳遞使用的是串行通訊格式。

5 基于PLC熱工保護系統具有的優勢

5.1用雙電源供電的保護系統，系統連續、穩定的工作得到了保障。（5）使熱工保護裝置的技術水平得以提高，熱工人員的維護量大大減少。易擴展、可靠性高、結構合理的系統能夠很好的滿足熱工保護的需要。

5.2可靠簡單的系統結構，有利于安裝和維修的組件式插接，能夠方便靈活進行擴充的I/O模件卡件式設計。

5.3 PLC的組態編程方式應用的是梯形圖，對修改、監視、組態的進行提供了便利。并且相應的在線編輯和保護聯鎖功能能夠得以實現，提供了系統工作的可靠安全性。

5.4記錄輸入信號狀態，對其恢復時間或動作進行確認，從而提供準確、客觀、可靠的依據給事故分析。

5.5監控中采用上位機，使保護聯鎖實驗記錄、狀態監視、報警查詢、報表打印等功能得

6 結語

熱工保護系統肩負著保護主、輔設備，保證機組安全運行和防止事故擴大的重任，它是機組自動化控制的重要組成部分。隨著機組容量的增大，熱工保護的重要性已日益為人們所認識。因此，合理地設計熱工保護系統，對提高機組自動控制水平，減輕運行人員的負擔，增加機組運行的可靠性具有重大意義。

參考文獻

[1] OMRON公司《C200HX /C2OOHG /C200HE可編程序控制器編程手冊》，2004. 1修訂.

[2] 王志祥.《熱工保護與順序控制》[M].北京水利電力出版社，2003.

（作者單位：保定市紅鵬電力工程有限公司）