论可编程控制器在电厂输煤集控系统中的应用

论可编程控制器在电厂输煤集控系统中的应用姓 名 李顶 单 位 朝阳燕山湖发电有限公司职业（工种） 燃料集控值班员 内容摘要： 作为电厂工艺流程中一个重要的环节， 输煤程控控制系统部分在整个电厂的自动控制系统中有着举足轻重的地位.它的工作状态将直接影响机组运行的安全性与经济性， 并影响到整个电厂生产的稳定性与可靠性.火电厂输煤集中控制系统（以下简称输煤集控系统）的任务是协调各系统高效快速的完成卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质、保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤集控系统是火电厂十分重要的支持系统。它是保证机组稳发满发的重要条件。而可编程逻辑控制器（PLC）在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，并发挥着不可替代的作用。本文将主要对PLC在输煤集控系统中的应用进行分析。可以加强电厂生产的安全可靠性， 减少工人的劳动强度， 改善电厂工人的工作环境,提高电厂管理自动化水平.关键词：PLC 输煤 控制 应用前 言本人于2010年3月由阜新发电有限责任公司调到朝阳燕山湖发电有限公司工作，介于朝阳燕山湖发电有限公司处于基建、设备安装期，没能正式投产。因此，本文讲解了PLC在电厂输煤集中控制系统中的应用，为朝阳燕山湖发电有限公司输煤工作提供必要的指导，从而降低皮带跑偏、皮带撕裂和落煤管堵塞等的故障率，提高促进输煤系统安全稳定性。朝阳燕山湖发电有限公司，一期两台600MW超临界直流空冷机组，按设计煤种（褐煤），年耗煤量420万吨。为了适应生产的需要，保证燕山湖发电公司一期发电机组的燃煤供给，加强运行管理，提高设备的可靠性，保护人身、设备、和电网安全，达到安全，经济运行的目的。建立全自动化的输煤系统是必然的，它不仅可以让员工从恶劣的环境中，繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立控制网网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，保证了控制的实时性，可靠性。论可编程控制器在电厂输煤集控系统中的应用火电厂输煤集中控制系统作为整个输煤系统的中枢，担负着协调各系统高效快速的完成卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质、保量为机组（原煤仓）提供燃煤的任务。一套简洁高效的输煤集控系统是火电厂高效稳定运行的重要保证。可编程逻辑控制器（PLC）是八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在输煤系统中PLC可实现输煤设备的联锁控制以保证其可靠性和特殊性，工业控制计算机则作为上位机与PLC互相配合，共同完成输煤系统的监控功能.一、PLC简介可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），是随着科学技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产而产生、发展起来的一种新型的工业控制装置。1、PLC的组成PLC的基本组成可分为4大部件。中央处理单元（CPU）控制器的核心，存储器储存程序、数据，I/O部件（输入部件和输出部件）连接现场设备与CPU之间的接口电路，电源部件为PLC内部电路提供能源。2、PLC的工作原理由于PLC具有比计算机更强的与工业过程相连的接口，具有更适应于控制要求的编程语言，因此，PLC可以被视为是一种特殊的工业控制计算机。PLC采用循环扫描的工作方式，整个扫描过程可分为输入采样、内部处理、用户程序执行、输出刷新4个阶段。PLC周而复始的循环执行这4个阶段，这种工作方式称为扫描工作方式。PLC每重复一次这4个阶段所用的时间称为一个扫描周期。PLC工作原理如图1所示。输入信号输入端子输入映像区用户程序输出映像区输出锁存输出端子输出信号图1 PLC工作原理3、PLC的特点为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC有以下一些特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）通用性强，控制程序可变，使用方便。（3）编程简单，容易掌握。（4）减少了控制系统的设计及施工的工作量。（5）体积小、重量轻、功耗低、维护方便。二、输煤控制系统的组成输煤控制系统主要由工业控制计算机上位机控制系统和可编程控制器（PLC）下位机控制系统组成。下位机控制系统实现对现场各设备信号的采集和实现对输煤皮带机、给煤机和碎煤机等设备的控制，上位机通过与下位机进行通信来发送各种程序控制命令并获得输煤系统各个设备的实时运行状态，并对这些实时状态进行显示、存盘或打印，实现对整个系统的监测和管理。输煤程控系统以PLC为控制中心，计算机为操作中心来完成整个系统的控制功能，即通过CRT在主控室再现生产现场，通过组态界面的开关和键盘对整个输煤系统进行监视控制。程序自动控制作为主要操作手段，手动控制方式作为备用操作手段，现场就地控制主要用于设备调试和检修时的操作手段。输煤控制系统结构图如图2所示。图2输煤控制系统结构图该系统可实现燕山湖发电公司的输煤系统的输煤、配煤的自动化。整体控制系统构成了皮带的自动上煤、煤仓自动配煤、分炉计量、计算机监控管理、屏幕显示工艺流程、运行参数画面提示、语言报警、打印制表等功能。能够实现对整个输煤系统包括皮带电机、碎煤机、给煤机、犁煤器、三通翻板、皮带称、除铁器、速度信号、跑偏信号、拉线开关、煤流信号、堵煤信号、撕裂信号、煤仓料位信号、除尘器、振打器等设备信号的控制与监测。该系统具有：输煤运行方式选择、程序控制启停皮带、自动配煤加仓；煤位历史曲线记录显示、设备故障自动报警、自动诊断；实现了现场信息采集、处理、操作显示、设备寿命管理、打印制表等完善的生产管理功能。该系统还具有工业电视跟踪显示、与DCS和MIS系统连网通讯。三、输煤系统控制要求：燕山湖发电公司输煤系统设有两条输煤线，包括给煤机、皮带机、伸缩装作、滚轴筛、破碎机、犁煤器、三通挡板等设备，在发电系统中有着极为重要的地位，一旦不能正常工作，发电就会受到影响。为了保证生产运行的可靠性，输煤系统应采用自动（联锁）、手动（单机）两种控制方式，自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤栈桥内环境恶劣，全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行，仪表盘上设有各个设备的启、停按钮，还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现，设备状态监测和皮带跑偏监测以及事故纪录功能则由上级工业控制计算机完成。为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下要求：1）供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；2）各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔（延时）。启动延时统一设定为12s。停车延时按设备的不同要求而设定，分为10s、20s、30s、40s、60s几种，以保证停车时破碎机为空载状态，各输煤皮带上无剩余煤；3）运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车，其前方（指供料方向）设备也立即停车。其后方的设备正常运行；4）各输煤皮带设有双向跑偏开关，跑偏15度时发出告警信号，跑偏30度时告警并自动停车；5）可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；6）可显示各机电设备运行状况，并对输煤过程有关情况（报警、自动停机等）做出实时纪录；7）可显示加仓情况，并对原煤仓煤位情况进行监控，从而合理的选择配煤方式。四、 PLC控制系统设计：1、系统关系在输煤集中控制系统中，工业控制计算机作为上位机和输煤控制PLC进行通信，对皮带跑偏信号和设备的运行状态进行实时采样，并在屏幕上显示输煤系统仿真画面，可以直观地察看设备的状态。当皮带跑偏（跑偏15度）时，在屏幕上显示报警画面；当设备发生故障或皮带严重跑偏（跑偏30度）时，在屏幕上显示报警画面并向PLC发送事故停车信号。 输煤控制PLC则根据控制开关的输入信号，执行对应程序块，控制电机实现对应的功能：向上级工业控制计算机发送工作组态信息，接收上级工业控制计算机发送的事故停车信号，实现事故停车处理功能并启动报警设备。二者配合共同实现输煤系统的监测和控制功能。上级工业控制计算机同时实现对电厂其他系统的监控，由工业控制计算机、输煤系统PLC和其他系统的现场设备（PLC、监控仪表）共同构成分布式系统（DCS）。2、运行模式根据输煤过程的要求，本系统设计了两种运行模式。在一般情况下，采用并行模式，可根据需要单独选用或同时运行输煤一线和输煤二线。交叉模式是由输煤一线和输煤二线的有关设备组成的，仅在特殊情况下选用。3、PLC程序设计针对输煤系统的控制要求以及具体控制方案的实现，设计程序流程如下：1）子模块0：初始化子程序。在PLC加电时根据各个开关的位置设立标志位。仅在第一个扫描周期执行。2）子模块1：并行一线联锁启停控制程序。根据启动标志位1实现并行一线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。3）子模块2：并行二级联锁启停控制程序。根据启动标志位2和实现并行二线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。4）子模块3：交叉线联锁启停控制程序，根据启动标志位3实现交叉线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。5）PLC的输出信号控制电机的接触器，启动送高电平，停止送低电平。但是，1破碎机功率达90kW，2破碎机功率达110KW，需要降压启动，所以启动时PLC送一个正脉冲，停车时PLC送一个负脉冲。4、程序特点1）特殊标志位的使用：使用特殊标志位SM0.1，使得初始化子程序（子模块0）仅在第一个扫描周期执行，而在以后的扫描周期不再执行。这样，个别标志位在PLC加电后不受开关变化的影响。例如，并行模式和交叉模式对应标志位仅在关掉主控开关后才能改变。2）内部标志位的使用：在程序中，利用标志位来表示不同的现场情况和程序状态，增加了程序的可靠性和灵活性。3）程序模块化：程序由不同子模块构成，各子模块独立完成各自功能，互不干扰，因而程序结构清晰，便于修改。4）定时器的使用：程序中，利用不同的定时器来设定不同设备的延时时间，可以灵活地根据控制要求进行延时时间的设定。总之，PLC作为现场控制设备，能够可靠、准确地完成控制操作，并且可以通过与上级工控机通信，组成分布式系统共同完成输煤系统的监测、控制要求，是现代工业控制中比较先进的控制方案，应用前景广泛。结 束 语基于PLC的电厂输煤控制系统在工业现场已广泛使用，运行稳定、可靠，与继电器控制系统相比，其控制更加可靠，硬件简洁，而且能在上位机上实现工艺流程的在线监控并可通过网络进行远程监控，同时系统故障率大大降低，使生产更加自动化、智能化。随着发电机组的逐渐扩大，煤耗量也逐渐提高，对发电厂输煤系统的安全性、可靠性、抗干扰能力要求越来越高。采用一个面向整个输煤过程的并能满足整体协调、管控协调、可靠性高、组态灵活且简单实用的PLC输煤系统，是朝阳燕山湖发电公司达到提高生产效率、节能降耗的目的所势在必行的方法。本文简要讲解了基于PLC输煤程控系统在发电厂应用，为朝阳燕山湖发电有限公司输煤工作提供参考，从而提高促进输煤系统安全稳定性。参考文献：张世荣， 唐玉玲. 基于PLC的全分布式输煤程控系统设计. 工业控制计算机2008，(6):23-30汪晓光.可编程控制器原理及应用M.北京:机械工业出版社，1995:15-80齐军，电厂输煤PLC控制系统。燃料运行规程个人简历姓名：李顶性别：男出生年月：1978年12月26日工作单位：现任朝阳燕山湖发电有限公司燃运分厂运行班长主要学习和工作经历：1994年考入大连电力技术学校。97年7月毕业后分配到阜新发电厂燃料分厂，先后从事过输煤值班员、程控值班员、班组技术员、配煤班长等工作，2010年3月，朝阳燕山湖发电有限公司到我阜新发电有限责任公司选拔人员，有幸，我被任命为燃料运行班长。2004年辽宁工程技术大学函授毕业，获大专学历，2008年加入中国共产党.本文写于2011年 4月联系电话：13841843133