淺析PLC在電廠輸煤程控系統中的應用

賈博竣

【摘 ?要】近些年來，計算機技術及其應用正在突飛猛進地發展，工業自動化水平也迅速提高。發電廠內以繼電器為主要邏輯元件的電氣控制系統急需改進，把更多的智能加到電氣控制系統中對提高電力生產的質量和效率具有十分重要的意義。作為電廠工藝流程中一個重要的環節，輸煤程控控制系統部分在整個電廠的自動控制系統中有著舉足輕重的地位。它的工作狀態將直接影響機組運行的安全性與經濟性，并影響到整個電廠生產的穩定性與可靠性。

【關鍵詞】PLC;電廠輸煤程控系統;應用;

輸煤系統是電廠最為重要的系統之一，電廠輸煤程控系統設計實際上就是采用PLC作為控制核心，按照步進控制原理，實現電煤輸送子系統間相互協調工作，高效穩定的完成電煤的輸送。可編程序控制器（簡稱PLC）是在順序控制和微機控制的基礎上發展起來的用于邏輯控制的專用汁算機。

一、PLC

PLC 是由摸仿原繼電器控制原理發展起來的，它以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令;并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC 的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程要求的操作。PLC 每完成一次循環操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1 毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16 位（也有32 位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。通用PLC 應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩定性。

二、PLC在電廠輸煤程控系統中的應用

1.輸煤程控系統的設計必須要安全、高效、自動化程度高。根據目前國內電廠燃料輸煤控制系統發展的趨勢，結合部分電廠燃料輸煤系統采用集中控制方式的特點，對燃料輸煤控制系統的設計方案進行充分研究論證，提出了具體的系統設計方案。本方案采用工控機分級控制系統，充分利用計算機、可編程控制器PLC及以太網等先進控制技術，實現對輸煤系統設備的數據采集、集中操作、實時監控、數據存儲、故障報警、煤量統計、語音呼叫和電視畫面切換等功能。該系統具有自動化水平高、控制和管理功能強大、操作簡便、可靠性高等特點。PLC的CPU通過現場總線模塊對整個輸煤系統中的設備進行數據采集和控制，通過上位計算機的人機接口對系統設備發出控制命令，同時系統中各設備的運行狀態信息在上位機CRT 上直觀、動態顯地示出來。上位機、PLC和現場總線模塊之間通過數據通信接口進行通信。整個系統設有各類保護及監測信號，各轉運點及關鍵設備設有攝像頭，可在集控室通過工業電視監控運行情況。

2.上位監控系統。本系統包括對運煤系統工況的監視、控制及在線管理。上位機監控系統硬件采用兩臺主機。上位機監控系統軟件對可編程序控制器中的大量數據進行巡回采集、記錄、故障語音報警、遠控操作，并以圖形或報表方式進行實時顯示及事故打印。一是總流程圖。顯示所有設備的運行狀態，在流程圖畫面中設備用圖形符號來表示，灰色表示正常停機狀態、綠色表示流程選中狀態、紅色表示正常運行狀態、紅（黃）色閃光表示故障狀態。在皮帶的頭部或設備上選擇后，將彈出該設備的“控制和狀態”窗口，有設備的啟動、停機按鈕、設備的輸入信號狀態等，系統處于“試機”、“聯鎖”方式時，才可對設備進行手動啟停。二是流程選擇。選擇該菜單項時，彈出“流程選擇”窗口，在流程選擇畫面中逐一操作按鈕，選中的設備變為綠色，當選出完整的一路設備后，將顯示“流程有效”。設備已經處于運行狀態時，將不能選中或取消選中。設備已設為檢修則不能選中。

3.系統控制功能

（1）運煤控制。上煤操作控制方式分為程控自動、程控連鎖手動、解鎖手動和就地控制幾種方式。上煤原則：一是流程預啟：進行流程選擇，并啟動相應流程上的預啟動設備，做好啟動準備。二是流程啟動：接收到流程啟動信號后，系統主設備按逆煤流方向延時順序啟動。三是流程停止：停止指令下達后，系統主設備按順煤流方向延時順序停止。四是故障聯鎖停機：當所選流程上的系統主設備發生故障時，立即聯鎖跳停設備故障點上級（逆煤流方向）的主設備。五是重故障信號：急停、拉繩、跑偏、堵煤、帶速保護、撕裂保護等指令或信號將直接導致系統聯鎖跳停。本系統有自動控制、聯鎖手動、試機三種運行方式，在正常的情況下，自動控制為系統的最佳運行方式，設備的空載運行時間最短，操作員的操作步序最少。聯鎖手動方式是對要啟動的流程中設備按逆煤流方向一對一的啟動，按順煤流方向依次停止設備，設備的保護動作處理均同自動控制方式。試機全系統將解除聯鎖關系，〔解鎖手動〕可以任意啟、停某一臺設備，是一種非正常的運行狀態，不允許帶負荷運行，只適用于單臺設備的調試、校正、試驗，正常情況不允許運行人員使用。流程按順煤流方向逐臺停機，在故障停機情況下，故障點以上設備除碎煤機延時聯跳外，均立即聯跳，聯鎖手動方式下，隨意停流程中一臺設備，也將聯跳逆煤流方向以上設備。故障解除后，可將停掉的設備以自動控制或聯鎖手動方式再次啟動。緊急情況下，可操作上位機的急停按鈕或同時按控制臺左右兩側紅色的急停按鈕，它將使現場所有運行中的受控設備（除碎煤機延時停機外）立即停機。

（2）配煤控制。本系統有自動配煤、手動配煤兩種運行方式。自動配煤完全根據現場的煤位信號和犁位信號，以及操作員根據現場要求所設的尾倉和檢修犁，自動控制犁的抬落，完成配煤，手動配煤則由操作員根據現場的煤位和犁位信號通過上位機一對一操作犁的抬落來完成原煤倉的加倉配煤。一是配煤程控。① 配煤程控是根據現場煤位信號進行自動配煤，有三種原則，即低煤偉優先配煤、順序配煤、余煤均勻分配。② 若某倉一旦出現低煤位信號，配煤系統都將立即中止而轉入對低煤位信號的倉配煤，即出現低煤位信號的倉要優先配煤。如果是有兩個以上的倉同時出現低煤位的信號，則按順煤流方向依次配倉至低煤位信號消失后延時一段時間。當全部低煤位消失時，各倉的配煤將按順煤流方向依次進行，對原煤倉，每個倉都配至高煤位出現時，馬上轉下一個。③ 如正在進行順序配煤時，某煤倉又出現低煤位報警，則立即轉到低煤倉進行低煤位優先配煤，配至低煤位消失后延時一段時間，然后返回到剛才順序配的煤倉進行順序配煤。④ 如遇到檢修犁自動跳過。⑤ 如果落犁信號發出后10秒后，該犁仍未落到位，則發出犁煤器卡死信號，并轉入下一犁繼續配煤。⑥當順序配煤到尾倉，尾倉出現高煤位時，配煤系統即發出“程配完畢”信號。程配完畢信號發出后，整個流程即要順煤流方向依次停運各個設備，將皮帶上的煤走空。配煤將返回第一個倉繼續配煤，一般情況是先將倉配至高煤位再經數秒延時轉入下一倉。對檢修犁會跳過不配。這一輪配完后，下一輪再重復進行，直到皮帶上的余煤配完或流程停下來。二是手動配煤。手動配煤通過上位機手動操作每個犁的抬、落，進行配煤，手動配煤保護信號仍然有效。

基于PLC、變頻器、以及觸摸屏的電廠輸煤程控系統大大提高了電廠輸煤控制的綜合自動化水平，有效改善了傳統輸煤系統高能耗、低監控能力等情況。特別是本系統投資少，實用性強，在實際應用中取得了良好的效果。

（作者單位：中鋁包頭鋁業自備電廠）