PLC在给煤机自动控制系统中的应用

潘哲

摘 要：给煤机输煤系统是火力发电厂的生产过程中一个必不可少的环节。给煤机控制系统控制精度的高低，逻辑是否准确，保护功能是否可靠，直接影响着给煤机的运行，继而影响整个机组的安全和经济运行。

关键词：输煤系统 控制 影响

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0023-01

当今的PLC吸收了微电子技术和计算机技术的成果。在很多领域，PLC已经取代了继电器进行控制。可编程序控制器（Programmable Logic Contoroller）简称PLC，是以微处理器为核心，用于工业控制的计算机，由于PLC广泛采用微机技术，使得PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有了运算、数据处理和数据传送等功能。

1 给煤机控制系统设计

“给煤机”是火力发电厂制粉系统中最重要的设备之一，其作用是根据磨煤机负荷的需要调节给煤量，并把原煤均匀连续地送入磨煤机中。给煤机自动控制系统控制精度的高低，逻辑是否准确，保护功能是否可靠，报警系统是否正常，直接影响着给煤机的运行，继而影响整个机组的安全和经济运行，从而影响到全厂的生产情况。

2 控制系统的构成及功能

2.1 给煤机基本知识

给煤机的种类很多，有刮板给煤机，圆盘给煤机和电磁振动给煤机等，刮板及圆盘给煤机需有电动机、减速器、变速器这三大件才能工作，其检修和维护的工作量较大。另外，对于圆盘给煤机，当煤太湿时有堵煤现象，因此，目前国内电厂普遍采用的是皮带式自动称重给煤机，其在电厂中的位置为：原煤仓→斗轮机皮带运煤机→除三块设备→破碎机皮→带输送机煤斗→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→排粉机→喷燃器→燃烧室。原煤在给煤机内的流程是：煤仓中原煤→煤流检测器→煤斗闸门→落煤管→给煤机进口→给煤机输送皮带→称重传感器→断煤信号→给煤机出口→磨煤机。

2.2 给煤机主机构成

电子称重式给煤机的主机由煤层厚度调节器、计量输送装置、驱动装置和皮带清扫链机构组成。

3 变频器容量的选择

交流电动机在常规设计下都是在额定频率、额定电压下工作。轴上的输出转矩、功率在这种情况下都可能达到额定值。电机在额定频率的情况下工作的转矩输出相当于满载。电机常因为变频器的供电而不在额定频率电工作，长期工作时电机输出转矩按规律降低。

电机调频转向低端时，转速也随之降低，散热能力变差。当电机转速保持恒定（保持电压/频率为常数）时，如果输出持续额定，长期运行的时候会出现温升增加。电机长期在额定频率以下运行的话，要看它的长期工作频率点是否能满足拖运机要求的转矩输出，如果拖拉机的转矩要求不能被满足，就要改用容量更大的电机来支持运行。如果把频率改成20 Hz，输出转矩将只是额定转矩的80%，如果改成10 Hz时，输出转矩要改成额定转速的50%。给煤机在本系统中是0.75 kW，变频器工作状态的频率是20～30 Hz间段，将输出转矩降低额定转矩的20%即可达到给煤机功率要求的0.6 kW。

在一台变频器供一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器所适配的电动机功率要大于当前该电动机的功率。考虑到电机性能上的差异及机械负载的不同，变频器容量应是电机容量的1～2倍。另外，也可根据生产机械所需的实际转矩与稳定运行时的转速，求其乘积，得到所需电机的轴上功率，据此确定变频器容量。本系统中的生产机械属有载启动的输送类机械所需电机的轴上功率为0.6 kW，按1.5倍容量应选择21 kW以上变频器。

4 控制回路分析

控制回路选用的CPU224模块，该模块可配接多个扩展模块，具有较强的控制功能，扩展选用EMS223型的16点数字量输入/输出模块。

5 程序分析

当工作方式开关置于就地启停方式时，PLC输入接点I0.1为ON。由于与输入接点I0.3相连的接点I1.3为常闭，所以I0.3为ON。与输入接点I0.2相连的启动按钮为常开，当操作人员按下给煤机启动按钮时，I0.2为ON，中间M0.0带电，并由其接点M0.0自保持。中间继电器M0.0的常开触点为ON，输出线圈Q0.3带电，变频器启动，从而给煤机启动。M0.0闭合的同时输出Q1.0、Q2.0和Q1.6也带电。其中Q1.0带电使给煤机就地操作面板上的运行指示灯亮（表示给煤机正在运行）；Q2.0带电使主控室的给煤机正在运行指示灯亮；Q1.6带电使煤流监视器投入运行。由于中间继电器输出M0.0带电，其常闭触点为OFF，中间继电器M0.1失电，其相应的常闭触点M0.1断开，线圈Q0.0、Q0.4、Q0.1及Q2.1失电，使变频器停止指示灯、给煤机停止指示灯、CFC-100停止指示灯和煤流监视器停止指示灯灭。当操作人员按下给煤机停止按钮I0.3时，中间继电器M0.0失电，其常闭触点为ON，输出线圈Q0.0、Q0.4、Q1.1及Q2.1带电，停止CFC-100控制器、变频器、煤流监视器，进而给煤机停转，并伴有停止指示灯点亮。

当工作方式开关置于远方启停方式时， PLC输入接点I0.0为ON。由于与输入接点I1.6相连的接点I1.3为常闭，所以I1.6为ON。与输入接点I1.5相连的启动按钮为常开，当操作人员按下给煤机启动按钮时，I1.5为ON，中间M0.1带电，并由其接点M0.1自保持。中间继电器M0.1的常开触点为ON，输出线圈Q0.3带电，变频器启动，从而给煤机启动。M0.1闭合的同时输出Q1.0、Q2.0和Q1.6也带电。其中Q1.0带电使给煤机就地操作面板上的运行指示灯亮（表示给煤机正在运行）；Q2.0带电使主控室的给煤机正在运行指示灯亮；Q1.6带电使煤流监视器投入运行。由于中间继电器输出M0.1带电，其常闭触点为OFF，中间继电器M0.0失电，其相应的常闭触点M0.0断开，线圈Q0.0、Q0.4、Q0.1及Q2.1失电，使变频器停止指示灯、给煤机停止指示灯、CFC-100停止指示灯和煤流监视器停止指示灯灭。

本文全面地分析了给煤系统的基本知识，及其重要意义。并详细地研究了给煤系统顺序控制的过程及方法，PLC在给煤系统中的应用。详细介绍了给煤系统的构成，及其主要设备。同时通过PLC的监控进行给煤操作，尤其在给煤控制系统的控制中，结合机械、电气、热工等各专业知识，应用可编程序控制器（S7-200）实现给煤机控制。设计的给煤机控制系统，控制精度高，控制逻辑准确，保护功能可靠，报警系统正常，现场维护工作大为减少，大大提高了给煤系统的经济和技术指标，不仅能够保证锅炉的工作安全性，也能保证电厂的安全运行，对发电厂整体的经济效益起着积极的作用。

参考文献

[1] 卢定兴，余建斌.PLC在火电厂给煤机变频控制系统中的应用[J].国内外机电一体化技术，2006（2）.

[2] 马玉顺，张春晖.PLC在给煤机变频控制系统中的应用[J].电气时代，2010（7）.