熱電廠水路輸煤系統(tǒng) PLC改造

1 概述

目前安慶石化熱電廠發(fā)電所需的燃料--煤主要由鐵路和水路兩條線供應。其輸煤系統(tǒng)的鐵路部分已采用PLC控制，系統(tǒng)設有自動和手動操作方式。而水路部分仍采用常規(guī)的繼電器邏輯控制，只能通過操作臺按鈕進行操作。此設備陳舊，繼電器數(shù)量多，動作頻繁，觸點易損壞故障率高，并且只能采用現(xiàn)場手動控制方式，控制室與現(xiàn)場之間需，整個系統(tǒng)分段啟停，自動化程度低，不利于事故處理，嚴重影響著生產(chǎn)的正常運行。

為實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，對電廠輸煤控制系統(tǒng)的水路部分進行了改造，以工控機為人機接口，采用PLC程序控制系統(tǒng)，取消原有的操作臺按鈕操作、繼電器聯(lián)鎖及簡易模擬盤顯示的控制方式，整個操作過程繪制成動態(tài)流程圖畫面，通過工控機進行監(jiān)視與

操作。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2．1 控制范圍

控制范圍為自江邊煤運碼頭經(jīng)皮帶機運送至煤場或煤倉層的整個工作過程的設備?？刂葡到y(tǒng)的改造包括煤碼頭裝卸監(jiān)控聯(lián)鎖系統(tǒng)見圖1和廠內(nèi)輸煤聯(lián)鎖系統(tǒng)（見圖示）兩部分，聯(lián)鎖關系實際上是逆煤流方向產(chǎn)生的，即只有后者啟動并進入正常運行狀態(tài)，前者才能啟動。廠內(nèi)輸煤系統(tǒng)中的皮帶機為雙帶，分別形成了甲、乙兩路兩種單系統(tǒng)獨立運行方式和兩種獨立交叉運行方式。

圖l煤碼頭裝卸監(jiān)控聯(lián)鎖系統(tǒng)

圖2廠內(nèi)輸煤聯(lián)鎖系統(tǒng)

2·2 控制對象

整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制對象主要包括23條皮帶機及其輔助設備的控制、檢測和報警。其中，控制參數(shù)主要完成23條皮帶機及14臺除塵器的啟動和停止；檢測參數(shù)主要包括各條皮帶機的輕跑偏、重跑偏、開停狀態(tài)、拉線開關、速度開關、切換開關等狀態(tài)的顯示及電機電流值的顯示，還包括叉管位置、落煤筒擋板、除大木器·犁煤器、斗輪機、除鐵器、皮帶秤、核子秤及煤倉料位等輔助設備的狀態(tài)和參數(shù)的顯示，整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入、輸出點數(shù)列于表l。

表1聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入、輸出點數(shù)

2·3 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個水路輸煤系統(tǒng)的跨度大，設備比較分散，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，采用一套集中管理分散控制的系統(tǒng)，不僅可以減少整個系統(tǒng)的電纜長度和施工的工程量，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性與自動化水平。鑒于本系統(tǒng)的輸入、輸出量主要是開關量，整個控制屬于順序邏輯控制，因此選用了AB公司的SLC500系統(tǒng)小型可編程序控制器，該系列產(chǎn)品一個主控制器可擴展多個遠程控制站，比較適用于控制對象分散、跨度大的場合，然而擴展一個遠程站也需要增加額外開銷，遠程站的數(shù)量和位置的確定必須考慮其性能價格比，綜合各方面的因素，本系統(tǒng)改造采用了1個主控制站帶3個遠程控制站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)水路輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場設備的實際運行及分布情況，主控制系統(tǒng)設置于新建控制室內(nèi)，在8 # 、9 # ''站和犁煤器現(xiàn)場操作室分別設置l個遠程控制站，現(xiàn)場設備的輸入、輸出信號根據(jù)就近原則進人各遠程控制站。其中，煤碼頭裝卸系統(tǒng)通過本次電氣改造，聯(lián)鎖信號可直接由新建配電室內(nèi)的低壓開關柜送至控制室儀表柜P－l內(nèi)；廠內(nèi)輸煤系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號則取自各現(xiàn)場操作室的開關柜，其中8 # 站、廠內(nèi)控制現(xiàn)場操作室的電氣開關柜7 # P甲乙、12 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至8 # 站現(xiàn)場操作室儀表柜P－2，9 # 、10 # 站現(xiàn)場操作室的電氣開關柜13 # P甲乙、14 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至9 # 站現(xiàn)場操作室儀表柜p一3，犁煤器現(xiàn)場操作室的電氣開關柜15 # P甲乙、17 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至犁煤器現(xiàn)場操作室儀表柜P－4。各遠程控制站通過遠程I / O模塊由l根通信電纜，即可實現(xiàn)與控制室的主控制器之間的信號傳輸見圖4。

圖4聯(lián)鎖系統(tǒng)主站與遠程控制站的分布

2·4 PLC控制系統(tǒng)配置

PLC控制系統(tǒng)由上位機含微機操作臺等和PLC含機柜等二部分組成。

2·4·1上位機部分

本系統(tǒng)在控制室設置1臺工控機，同時配有操作鍵盤、鼠標等，通過安裝設備驅(qū)動程序RSLINX實現(xiàn)與PLC的通信。工控機具有很強的數(shù)據(jù)處理和抗*力，安裝基于視窗Windows平臺下的中文版RS View32組態(tài)包和運行包，通過組態(tài)實現(xiàn)與程控裝置的信息交換。

2·4·2 PLC部分

PLC是整個控制系統(tǒng)的核心設備，負責輸入輸出、邏輯運算及通信。PLC部分主要包括以下模塊：CPU模板、電源模板、通信模板、EEPROM存儲器模板、遠程I / O掃描器模板、遠程I / O適配器模板、開關量輸入模板、開關量輸出模板、模擬量輸入模板、機架、電纜等。

2·4·3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件包括PLC運行控制軟件和上位機組態(tài)軟件兩部分。

PLC運行控制軟件為AB公司提供的9324一RLD300ENE編程軟件，整個系統(tǒng)的運行主要由固化在PLC內(nèi)的控制軟件來實現(xiàn)，該軟件編程采用梯形圖語言，主要實現(xiàn)輸入、輸出量對應在PLC中的地址分配，運行控制狀態(tài)切換，正常、故障和緊急狀態(tài)間邏輯關系的處理以及與上位機間的通信等功能。

上位機組態(tài)軟件為中文版RS View32開發(fā)版軟件，通過組態(tài)為zui終用戶提供可直接進行顯示和操作的人機界面，該軟件主要由系統(tǒng)配置、監(jiān)控畫面設計、報警處理、數(shù)據(jù)庫設計及安全性設置等幾個功能組件構(gòu)成。組態(tài)后水路輸煤控制聯(lián)鎖系統(tǒng)的畫面主要包括系統(tǒng)總貌畫面、主控畫面、輔助設備監(jiān)控畫面、皮帶機運行畫面、狀態(tài)信息測覽畫面、報警顯示畫面、趨勢顯示畫面等。

3 系統(tǒng)功能

3．1控制功能

操作人員能在CRT上對輸送方式和控制方式進行選擇，以實現(xiàn)對整個輸煤系統(tǒng)的設備進行控制，并動畫顯示整個聯(lián)鎖流程，以箭頭的方式指示聯(lián)鎖操作順序。系統(tǒng)的控制方式分為集中自動、連鎖手動、解鎖手動及現(xiàn)場手動操作等4種方式，通過各種方式選線啟停輸煤系統(tǒng)。

集中自動方式實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的全自動控制，*由PLC系統(tǒng)完成正常情況下的循環(huán)運行控制、異常情況下的故障報警及保護控制、緊急情況下的系統(tǒng)控制及故障報警等。

連鎖手動操作為半自動控制，由操作人員通過使用鼠標或鍵盤對人機界面上的按鍵一對一啟停設備，通過上位機與PLC之間的通信，將操作命令送給PLC，從而實現(xiàn)手動停任一設備，即逆煤流方向的所有設備停機的半自動控制的目的。

解鎖手動操作是指在上煤的情況下，由操作人員在上位機上手動啟停任何一臺設備，此時無任何聯(lián)鎖關系。

現(xiàn)場手動操作通過現(xiàn)場切換開關對設備的運行狀態(tài)進行控制，此時主控室對設備不起控制作用。

3·2顯示功能

總貌畫面：顯示各條皮帶機和輔助設備的狀態(tài)。

主控畫面:動態(tài)顯示整個聯(lián)鎖流程及各條皮帶機的狀態(tài)，并以箭頭的方式指示聯(lián)鎖操作順序。

輔助設備監(jiān)控畫面：顯示輔助設備的狀態(tài)。

皮帶機運行畫面：顯示各條皮帶機運行，動態(tài)顯示輸煤過程，并顯示電流趨勢圖。

狀態(tài)信息測覽畫面：列表顯示皮帶機的工作狀態(tài)、控制狀態(tài)、實時電流、叉管位置及除塵器、除鐵器、除大木器、碎煤機等設備的工作狀態(tài)。

報警顯示畫面：顯示皮帶機的電流越限、速度開關、堵煤信號、拉線開關、重跑偏、輕跑偏等狀態(tài)，并自動進行相應的報警處理，同時予以記錄保存。

趨勢顯示畫面：顯示皮帶秤和核子秤的實時趨勢和歷史趨勢。

3·3 系統(tǒng)安全保護功能

在控制室操作臺上設置緊急停車按鈕，實現(xiàn)緊急情況下停止運煤系統(tǒng)所有設備的運轉(zhuǎn)。

通過設置不同級別操作員的安全口令靈活定義用戶的操作權限，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

在上位機主控畫面中設置復位按鈕，當安全保護裝置動作時，與該部分相關聯(lián)的設備將被閉鎖，只有復位后方可重新啟動系統(tǒng)。

在上位機主控畫面中設置檢查與預啟動按鈕，以檢查各主要設備與輔助設備是否到位，在未到位的情況下系統(tǒng)不會實現(xiàn)自動聯(lián)鎖。

通過上位機動態(tài)顯示各皮帶機的電流值與趨勢圖，并實現(xiàn)電流越限報警，從而提高整個系統(tǒng)的安全性。

4 小結(jié)

①采用PLC程序控制系統(tǒng)使整個輸煤系統(tǒng)的自動化水平有了很大的提高，實現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動、安全和穩(wěn)定運行。

②通過PLC系統(tǒng)的應用，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，解決了繼電器控制系統(tǒng)因誤動作而影響生產(chǎn)的問題。通過應用軟件中的故障顯示，操作人員可隨時糾正操作中的失誤并快速診斷設備的故障。

③通過設置3個遠程I / O站，由1根通信電纜直接將信號傳輸至控制室，節(jié)省了大量的控制電纜，也大大降低了施工和安裝費用。

④由于PLC系統(tǒng)的靈活性，可方便地通過改變應用軟件隨時改變工藝參數(shù)，增加控制功能，故zui終必然取代傳統(tǒng)的繼電器控制。