熱工保護(hù)系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)的應(yīng)用探析

巴榮

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展速度十分快，這也在極大程度上推動(dòng)了熱工保護(hù)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，同時(shí)也將更高的要求提給了熱工保護(hù)系統(tǒng)的控制方式與運(yùn)行水平。微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展下，具有高可靠性、硬件配置靈活、變成組態(tài)方便及石英工業(yè)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)的PLC也逐漸占據(jù)了新一代工業(yè)控制機(jī)的首要地位。鑒于此，本文就熱工保護(hù)系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù)系統(tǒng);PLC控制技術(shù);應(yīng)用

機(jī)組啟停與運(yùn)行期間一旦有故障出現(xiàn)，熱工保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)鎖或保護(hù)措施能夠自行實(shí)施，如此一來(lái)即可保障人身及設(shè)備安全，并避免事故的發(fā)生或擴(kuò)大，確保機(jī)組得以正常啟停、安全運(yùn)行。熱工保護(hù)能對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)嚴(yán)密進(jìn)行監(jiān)視，遭遇突發(fā)事件時(shí)可將個(gè)別系統(tǒng)或設(shè)備自動(dòng)切除或啟動(dòng)，如此即可保障機(jī)組處于原負(fù)荷或是減負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而當(dāng)有能對(duì)機(jī)組設(shè)備造成危害的重大事故產(chǎn)生時(shí)，能夠停止機(jī)組運(yùn)行，將事故控制在最小。

1 PLC的基本內(nèi)涵

PLC（編程邏輯控制器）是以數(shù)字操作為基礎(chǔ)，以工業(yè)化環(huán)境作為主要適用范圍而形成的電子應(yīng)用程序。PLC微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)屬于一種可編譯存儲(chǔ)器，能為內(nèi)部模式程序編譯和數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算等基本功能提供便利。在內(nèi)部程序編譯完成之后，該系統(tǒng)在外模式的運(yùn)用下將各類(lèi)指令發(fā)出并朝著用戶(hù)傳輸，用戶(hù)能以不同命令為根據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的輸入操作。PLC作為新型觸控、融合技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)升級(jí)，能在提高系統(tǒng)操作靈活性、節(jié)約資源的同時(shí)，不斷提高系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的安全性。

2 熱工保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

將PLC控制技術(shù)應(yīng)用于熱工保護(hù)系統(tǒng)中，主要包含以下五方面的優(yōu)勢(shì)：其一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可在一定程度上簡(jiǎn)化組件式插接安裝及維修;其二，記錄輸入信號(hào)狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)恢復(fù)時(shí)間或動(dòng)作的準(zhǔn)確判定，進(jìn)而為事故分析提供更可靠、客觀且準(zhǔn)確的依據(jù);其三，雙電源供電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠確保系統(tǒng)工作得以穩(wěn)定、連續(xù)開(kāi)展;其四，具備更高的熱工保護(hù)裝置技術(shù)水平，緩解了相關(guān)人員的維護(hù)量。[1]高可靠性、易擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)合理的系統(tǒng)可將熱工保護(hù)的需要更好地滿(mǎn)足;其五，將上位機(jī)運(yùn)用至監(jiān)控中，可為聯(lián)鎖實(shí)驗(yàn)記錄、報(bào)表打印、狀態(tài)監(jiān)視和報(bào)警查詢(xún)等予以保護(hù)。

3 總體設(shè)計(jì)

3.1 改造原則和設(shè)計(jì)思想

就熱工保護(hù)系統(tǒng)控制邏輯而言，因其較為完善且正確的緣故無(wú)需進(jìn)行改動(dòng)，在電纜、機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)、電磁閥原則不變動(dòng)的基礎(chǔ)上，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制裝置將現(xiàn)有的繼電器式控制裝置取代。該原則的基礎(chǔ)上可將下述功能實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)中增加與DCS的通信接口，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視功能;系統(tǒng)中增加在線實(shí)驗(yàn)功能;系統(tǒng)可自行進(jìn)行檢測(cè);有孤航出現(xiàn)于邏輯系統(tǒng)任意部位時(shí)，鍋爐或汽輪機(jī)仍然能夠強(qiáng)制性跳閘。

設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要目的在于高效可靠產(chǎn)品的研發(fā)，確保熱工保護(hù)系統(tǒng)控制水平得以?xún)?yōu)化，并實(shí)現(xiàn)減員增效。在通信技術(shù)、電子科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展下形成的新一代工業(yè)控制機(jī)PLC，被廣泛運(yùn)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中。[2]“上位機(jī)+PLC”是系統(tǒng)采用方式中相對(duì)較新的一種，通過(guò)PLC和計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的運(yùn)用，能對(duì)多個(gè)輸出輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，能為聯(lián)鎖試驗(yàn)、報(bào)表打印、動(dòng)作記錄和輸出輸入信號(hào)狀態(tài)顯示等提供可靠的保護(hù)。

3.2 熱工保護(hù)系統(tǒng)原理

熱工保護(hù)系統(tǒng)是由邏輯控制系統(tǒng)、檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和運(yùn)行人員控制盤(pán)等四個(gè)部分組成。邏輯控制系統(tǒng)是熱工保護(hù)系統(tǒng)的核心，結(jié)合檢測(cè)信號(hào)、操作命令可進(jìn)行綜合判斷、邏輯運(yùn)算，其結(jié)果用于運(yùn)行人員控制盤(pán)或是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng);檢測(cè)元件為基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)將能對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行反映的各類(lèi)參數(shù)朝著可被系統(tǒng)接受的開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)化。檢測(cè)元件的組成通常有反映流量、水位、溫度、壓力是否正常的流量開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)等傳感器及反映執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的限位開(kāi)關(guān)等;執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是機(jī)組的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是由變頻器、控制閥、接觸器及電磁閥等組成;運(yùn)行人員控制盤(pán)由操作按鈕和信號(hào)燈等指令器件、信息反饋器件組成，而crt逐漸替代了控制盤(pán)。

3.3 檢測(cè)信號(hào)處理

要想將中間環(huán)節(jié)減少，可通過(guò)PLC資源的充分利用，可將軸向位移保護(hù)、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)、高壓缸脹差保護(hù)、潤(rùn)滑油壓低保護(hù)、汽輪機(jī)后備超速保護(hù)、高加水位高保護(hù)、汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)、真空低保護(hù)、電超速保護(hù)、后汽缸噴水、潤(rùn)滑油壓低聯(lián)動(dòng)、低壓缸脹差保護(hù)、抽汽聯(lián)鎖、給水泵聯(lián)鎖等汽輪機(jī)跳閘和聯(lián)鎖回路等信號(hào)直接與PLC相連接，而汽輪機(jī)位移和差脹、真空及汽包和高壓加熱器水位等重要參數(shù)而言，可實(shí)施三選二邏輯。而對(duì)于延時(shí)處理等具有頻繁變化的參數(shù)而言，由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)皆為無(wú)源節(jié)點(diǎn)的緣故，無(wú)需隔離即可朝著PLC模件直接輸入。

3.4 PLC配置

相對(duì)于檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，將PLC運(yùn)用于傳統(tǒng)機(jī)組熱工保護(hù)中，PLC具備最高的可靠性，因此本文并未采用PLC整體冗余結(jié)構(gòu)。[3]僅是將PLC模件冗余方式運(yùn)用于十分重要的I/O點(diǎn)解決中。在選擇PLC輸出模件時(shí)，因有200～300v共模干擾村組與現(xiàn)場(chǎng)，繼電器方式模件應(yīng)為首選。結(jié)合上述原則，最終確定Modicon Premium TSX的PLC。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，相對(duì)于常規(guī)控制系統(tǒng)而言，PLC系統(tǒng)能將熱工保護(hù)系統(tǒng)外部線路與繼電器最大限度減少，再加上控制程序特性影響的緣故，能夠顯著提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易維護(hù)性和可拓展性。故而，將PLC系統(tǒng)應(yīng)用于熱工保護(hù)系統(tǒng)中所具備的價(jià)值與意義十分高，應(yīng)不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]習(xí)寶全，梁寶燕.PLC控制技術(shù)在熱工保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（3）：82.

[2]張劍.PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2018（6）：50.

[3]馬明.提高火力發(fā)電廠熱工保護(hù)可靠性方案與策略探究[J].中國(guó)高新區(qū)，2018（12）：159.