GE PLC模塊化組態在超臨界機組中的應用研究

高飛

（國投哈密發電有限公司，新疆 哈密 839000）

世界著名品牌GE，GE Fanuc 自動化是GE 公司從事工業自動化的部門，同時作為一個全球化的企業，致力于用最先進的、高可靠性的工業自動化技術和全球范圍內的服務幫助用戶提高生產力。其中GE 90-30 PLC 系列成本低、性能高，能方便地被應用于從簡單的繼電器邏輯到復雜的中大型自動化方案中。它不但具有邏輯運算、定時、計數步進、移位等功能，而且還具有算術運算模擬量輸入輸出、模擬量調節及高速計數等功能，在國內應用較為廣泛，為企業提高自動化程度提供了良好的解決方案。

1 超零界機組輔網控制系統介紹

國投哈密發電有限公司2 臺超臨界機組容量2X660WM，鍋爐采用四角切圓燃燒方式，每臺鍋爐煙氣系統配二臺雙室五電場靜電除塵器，每臺爐每個電場設8 個灰斗，共40 個灰斗，其中每臺爐省煤器下灰斗共6 個、爐脫硝前置灰斗共6 個。氣力除灰由壓縮空氣系統、倉泵系統、灰斗氣化系統、灰庫、輸灰管道、進料閥、出料閥組成，除灰系統采用正壓濃相氣力輸送，其中1 臺鍋爐為一個單元，系統采用GE PLC實現自動程序控制。

2 氣力除灰工作原理

倉泵進料時，進料閥密封泄壓，延時3s，進料閥開啟，物料進入倉泵至料位計動作，進料閥關閉延時3s，進料閥密封墊沖壓程控啟動至進料動作結束，進料關閉后，出料閥打開，壓縮空氣進入泵體內，氣化物料，同時泵體內壓力上升，當壓力到達一定程度后，出料閥由PLC 控制打開，此時，物料被送入輸灰管，輸送空壓機的氣體經進氣閥進入輸送管道，使飛灰被推動帶入灰庫。當物料被輸送完畢后，泵體內壓力降至大氣壓，出料閥自動關閉，一次送料完畢，系統進入下一次循環輸送。

3 GE PLC 控制系統介紹

除灰系統采用GE PLC 進行氣力除灰的循環控制，控制器采用ICU695CRU320，網絡采用Profibus 總線，下位機的組態利用Proficy Machine Edit（簡稱PME）軟件建立LD BLOCK，將所有除灰系統的閥門、倉泵控制指令、反饋等信號統一封裝至Function Block 內，分別命名為vale、motor 作為全局變量，任意同類型設備均可以調用此類模塊完成相關操作，指令和反饋通過Profibus 總線通訊至菲尼克斯卡件，最終通過硬接線至就地設備，從而完成設備控制及監控功能，同時配備冗余控制器，確保系統的穩定運行。

傳統的PLC 均采用梯形圖進行組態，如圖1 所示。

圖1

由于除灰系統設備數量大，且各個設備控制方式不一，在組態過程中，如果對于每個設備均搭建梯形圖，工作量巨大，且容易出現錯誤，出現錯誤不易查找，給調試工作帶來不便。基于以上原因，除灰系統設計之初經各技術人員溝通后，確定對組態工作進行模塊化轉換，對于同一類型的設備采用統一封裝FUNCTION BLOCK，并設置為全局變量，使用時直接調用即可，大大減少了組態工作量，同時也減少了程序在CPU 的占用量，提高了PLC 控制系統的穩定性及快速性。

圖2

4 模塊化組態簡介

通過對現場設備的特性分析，以及結合現場實際情況，經專業討論后決定將C 語言中全局變量的概念移植至本技改項目。以雙指令電機類設備進行實例分析，首先在PME 軟件內建立LD block 模塊，命名為motor，對電機類設備的控制特性進行分析研究后，決定使用remote（遠方）、check（檢修）、auto_sta(自動位）、manu（手動）、pro_o（程啟）、pro_c（程停）、run（運行）、sto（停止）、in_err（故障反饋）、reset（故障復位）、start（啟動指令）、stop（停止指令）、sta_err（啟動故障報警）、sto_err（停止故障報警）、man_o（手動啟）、man_c（手動停），16 組信號作為控制模塊的引腳，經試驗，以上信號可以滿足所有電機類設備的控制功能，如圖2。

此模塊左側部分為現場及上位機指令，即左側為輸入，右側部分是輸出指令，組態時只要依據此原則進行連線即可，整個電機控制程序一目了然，且不容易出現錯誤。下面對對模塊內部“START”、“STOP”、“STA_ERR”、“STO_ERR”四個輸出引腳進行介紹，如圖3。

圖3

START 引腳組態介紹，當 “REMOTE”信號觸發、無“IN_ERR”內部故障、無“STA_ERR”啟動故障且無“檢修”狀態時，與以下三個任一條件相“與”發出啟動指令：“AUTO”（電機處于自動狀態）與“PRO_O”(電機程序控制啟動)同時觸發；“MANU”（電機處于手動狀態）與“MAN_STA”(電機手動控制啟動)同時觸發；“START”（電機啟動指令自保持狀態）、“MAN_STO”(電機手動控制啟動)與“非RUN”（電機運行反饋取反）同時觸發（圖4）。

圖4

STOP 引腳組態介紹，當 “REMOTE”信號觸發、無停止故障“STO_ERR”且無“CHECK”檢修狀態時，與以下三個任一條件相“與”發出停止指令：“AUTO”（電機處于自動狀態）與“PRO_C”(電機程序控制停止)同時觸發；“MANU”（電機處于手動狀態）與“MAN_STO”(電機手動控制停止)同時觸發；“STOP”（電機停止指令自保持狀態）、“MAN_STA”(電機手動控制啟動取反)與“RUN”（電機運行反饋）同時觸發，如圖5。

圖5

“STA_ERR”引腳經過兩個中間點“QB”、“ERR”判斷后觸發，由于“STA_ERR”與“STO_ERR”引腳組態類似，本文只對“STA_ERR”引腳做詳細介紹，如圖6。

圖6

“QB”引腳介紹，當 “REMOTE”信號觸發、無啟動故障 “STA_ERR” 、無內部估做賬“IN_ERR”、無停止反饋“STOP”且無“CHECK”檢修狀態時，與以下兩個任一條件相“與”發出啟動中間點指令“QB”：“AUTO”（電機處于自動狀態）與“START”(電機程序控制啟動)或啟動中間點指令“QB”同時觸發；“MANU”（電機處于手動狀態）與“START”(電機程序控制啟動)或啟動中間點指令“QB”同時觸發，如圖7。

“ERR”引腳介紹，“TON”模塊為延時接通模塊，引腳“IN”為模塊輸入，“PT”是延時接通時間設定值，為“DINT”（雙整型）；“Q”為延時接通后發出的指令，是布爾量，“ET”為延時時間顯示為，是“DINT”（雙整型），當“IN”引腳觸發后延時3 秒，發出“ERR”指令。即當“QB”信號與電機運行信號“RUN”取反后相與條件同時觸發時此模塊開始運算，如圖8。

圖8

“STA_ERR”引腳介紹，當“QB”信號與電機故障中間點“ERR”信號同時觸發或者啟動信號故障“STA_ERR”，與系統復位“RESET”取反同時觸發時，發出電機啟動故障信號。

5 結語

國投哈密發電有限公司兩臺機組共240 余臺設備的控制均采用GE PLC 模塊化組態，利用IFIX 軟件建立PDB 數據庫以及grf、tgd 全局模塊，完成設備控制、監視及調整，同時，在GE PLC 中利用VB 語言進行輔助控制，極大地減少了搭建梯形圖的工作量，降低了設備調試周期，增加了設備可靠性，現兩臺機組均已調試完畢，且運行狀況良好。