浅析火电厂煤炭输送系统中PLC的应用

张汉　李川

摘 要：火电厂是目前城市发展以及居民生活用电的主要来源，因此其规模以及单机容量随着城市的发展而不断的扩大，并且在生产过程中大多数设备都为自动、半自动设备，都配备了相应的控制系统。如何将火电厂中的大型设备管理组织好，令输煤系统的整体运行效率最佳，是目前火电厂需要解决的输煤专业问题中的重点课题。

关键词：火电厂；PLC；输煤系统

配煤、上煤、储煤以及卸煤是火电厂中输煤系统的主要任务。对输煤系统中的相关设备予以控制的便是输煤控制系统，使得输煤过程中相关设备能够按照既定的顺云运行，保证输煤工作的正常开展。最初的输煤系统主要通过就地手动的方式予以控制，随着科技的进步，现代输煤系统多为集中控制，而根据方式的差异又分为集中程序控制以及集中手动控制两种，最终发展为PLC控制。集中控制是目前我国应用较多的输煤控制方式，但是随着生产需求的加大，输煤机组的数量也逐年提升，如何才能有效控制越来越庞大的机组，PLC控制已经成为了我国火电厂输煤控制系统的选择的主要方向。

1 功能简介

输煤系统的主要作用是将运送至火电厂的煤运送至其储存的地方，即将斗轮机、卸船机以及翻车机等运送来的煤，经过给煤设备（叶轮给煤机、皮带给煤机）送到煤仓中，在对每个煤仓利用卸煤器进行卸载。在整个输煤系统只有煤源设备、卸煤器、碎煤机以及皮带和给煤机属于受控设备。这个输煤系统包括三个部分：上位机监控部分，配煤程控部分以及上煤程控部分。

2 系统网络的配置以及功能

2.1 系统配置

该输煤系统采用的上位机为西门子公司出产的WINCC5.0，而下位机PLC则应用了西门子的S7系列设备，其操作平台运行微软的Windows2000操作系统。以提高可靠性为目的，将控制系统的上位机以及下位机均采用了双机双缆形式的热备冗余。系统配备西门子S7-400H系列双CPU热备冗余主机系统。工作中2台CPU的控制程序保持同步运行，当主CPU出现故障时，备用CPU能自动投入，保证整个PLC程控系统的正常运行。两台上位机互为备用、并列工作。PLC主机CPU与上位机之间通过PROFIBUS网络通讯。在本系统中，设置5个IPO站柜。在煤控室设置了三个IPO站，在煤仓层设置了两个IPO站。主机与各IPO站（即ET200M远程分站）的通讯网络为PROFIBUS-DP现场总线网络，采用双通道、双缆热备冗余配置。除煤控室第三个IPO站与煤仓层第一个IPO站之间通过光端机（OLM）使用光缆通讯外，其余各站以及上下位机之间通讯介质均为双绞线，最大通讯速率为12Mbit/s。

2.2 电源配置

该输煤系统中应用的PLC设置了独立的两路220VAC电源，其中一路留作备用，当一路电源发生突然情况而无法供电时，另一路电源自动投入使用，为设备供电。系统主要由PLC主机、上位机以及UPS电源构成，各站供电均由UPS电源进行集中供电。UPS电源配置的蓄电池能够用做备用应急电源，当外部独立电源因突发问题均无法进行供电时，蓄电池能够持续供电30分钟，此时操作员及时做出反应，例如，将设备按照顺序切换至跳闸位置。

2.3 系统运行

运行人员通过上位机将运行方式进行确定，后便可以将设备的预报予以启动，在进行预报时，所选的皮带沿线将会给出警报，预报时间应当按要求予以设定，按照预定方式现场设备对动作予以确定，当达到预先设定位置后，预报即完成。否则则会反馈通知程控员，不对程控设备进行启动。从作业流程的最终设备起，将设备按照逆料流的方向予以启动，并对每台设备的启动条件进行设定。当正常运行结束，即流程停止作业，则依次按照顺料流的方向停止运行各个设备，同样需要对各台设备在什么条件下予以停止进行设定。

当在设备运行过程中由于某些原因而发生故障时，那么应当及时作出反应，对出现故障的设备以及设备上游所有的部分予以停运，而下游设备则继续运行，等运送通道上物料全部排空后，进行故障的排除，待故障排除后再将停运的设备进行启动。主要的的操作方式包括手动操作、半自动、集中手动。通过现场的手动方式对设备进行控制，主要在操作箱上由负责操作的工作人员进行操作指令的发出，通过控制指令对单台设备进行控制，该种方式主要在设备的维护中更加适用。在设备旁必须设置转换开关，通过手动方式对现场电气进行控制的方式无需通过PLC进行执行，而是直接通过万能转换按钮或者万能转换开关予以实现。而集中手动的方式则主要通过在CRT操作站由操作员进行操控，通过操作指令的发出对部分设备予以控制，通过该种方式，对相应需要控制的工业设备通过控制系统予以控制。必须将现场转换开关设置在联动位置。半自动的控制方式，主要是通过操作人员预先在控制系统中设定程序，设备通过预设的程序进行运行，同时控制系统对设备进行监控。同样，对于该系统的现场转换开关要设置在联动位置。螺旋卸车机、堆取料机、电液动犁式卸料器和除铁器不纳入连锁控制，通过人工对设备进行机上操作或者机旁操作，但是此类设备在运行过程中，其启动需要根据中控室的启动命令才能予以运行，在设备旁边设置有应答按钮。

在一些情况下输煤系统会遇到一些非正常情况需要停机，常见的情况包括：（1）现场遇紧急情况，就地事故拉线开关动作停机；（2）一齐停止按钮，中控室按此按钮时，则运行中的作业流程所有设备一齐停止；（3）紧急停止按钮，在非常情况下中控室按此按钮，则所有运行中的作业流程设备一齐停止。

控制程序PLC中主要采用梯形图语言进行编制，输煤系统中所有受控设备需要事先将运行逻辑在FC模块中进行编制，由上一级FC模块对编号的运行逻辑进行调用，最终被系统调用。输煤系统在运行过程中使用的设备相同种类的数量较多，因此将相同种类的设备进行集成化的管理使得程序简化许多，并降低了编程的重复率，减少了出错率，方便了维护和设备的调试。PLC程序虽然在管理上方便简洁，但是其程序量较大，需要在实践中予以探讨。通过实际的使用，该系统中，上位机使用的监控程序为WINCC5.0编制，而下位机PLC同为西门子的产品，因此在兼容性上十分优越，方便数据库的建立以及通信系统的连接。

3 结束语

该输煤系统中在设计上采用的技术为先进的控制、网络技术，在现代的火电厂中输煤系统的控制关系到火电厂的整体生产效率，采用PLC系统对输煤设备进行控制能够在提升系统可靠性的基础上，通过网络通信，实现资源的全面共享。另外，监控管理设备同控制器之间实现了通过网络数据传输为基础的即时通信，及时的对系统中发现的问题以及故障进行处理，这在实现火电厂输煤控制的自动化中十分关键。

参考文献

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