输煤控制系统在火力发电厂的应用探究

赵开题

摘要：输煤系统为火力发电机组提供着合格且充足的燃煤，一般由储煤系统、卸煤系统、上煤系统及配煤系统等构成，其具有系统分布广、系统设备多、环境恶劣、工艺复杂且系统故障点多等特点，因此使用控制系统来实现高效的自动化生产就显得尤为重要。本文在对输煤控制系统发展历程进行阐述的基础上，就火力发电厂输煤控制系统的组成、功能模块及控制方式等内容进行了阐述。

关键词：输煤控制系统 火力发电厂 PLC 上位机

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0018-01

1 输煤控制系统的概述

输煤控制系统旨在采用触摸屏技术、PLC及计算机技术，通过对火力发电厂输煤系统进行数学模型的构建，对火电机组的运行参数进行采集和分析，并且对火电机组的参数进行优化，从而实现输煤系统的高效、可靠和安全运行。自上世纪八十年代单参数仪表控制方式被广泛采用以来，火力发电厂输煤控制系统已经经历了如下三个发展阶段：第一个阶段广泛采用单参数仪表控制方式，此种控制方式的技术比较落后，一般仅在设备需要检修或发生紧急故障时才使用。第二个阶段广泛采用单元组合综合参数仪表控制方式，此种控制方式具有劳动强度低、安全性高和人工较少等优点，但缺点是自动化程度较低。第三个阶段广泛采用计算机系统控制方式（如PLC、微机及触摸屏控制），此种控制方式不需要人工直接干预就能够针对输煤系统的运行状态，自动调节控制规律以实现输煤系统的良好控制。

2 输煤控制系统在火力发电厂的应用

2.1 输煤控制系统在火力发电厂的应用现状

国内早期火力发电厂输煤系统大多采用集中控制或手动控制的方式，即基于继电接触器和手工方式的半自动化系统，一般在每条皮带附近均设有一个就地操作室，每个操作室内都需要人员进行监视和操作，并通过广播、电话等方式来实现系统的联动。采用此种控制方式，不仅会降低火力发电厂的生产效率，而且需要投入较多的人力，因此已经逐渐被淘汰。

目前国内新建的火力发电厂输煤控制系统已经普遍使用了PLC作为系统的主控设备，但由于输煤系统在整个电厂属于辅机系统之一，火力发电厂对输煤系统的控制缺乏足够的重视，多数仍没有采用先进的微机分级控制方式来取代传统的集中程序控制方式，因此使系统的优越性没有得到充分体现。

2.2 输煤控制系统的组成

典型的的火力发电厂输煤控制系统由主站PLC、控制室上位机、远程站I/O模块组成，具体说来：（1）主站PLC。在选择PLC时，重点考虑的因素包括I/O控制点数、扫描速度、PLC模块运行的可靠性及安全性、通讯网络的要求、系统模块的性能价格比、程序存储容量、PLC模块的可扩展性等。考虑到上述因素，本文所研究的输煤控制系统选用了两套MODICON的Quantum140系列的PLC作为下位机硬件，并采用双主机模块热备方式运行，这样能够确保在其中一套PLC发生故障时，另外一套PLC能够在极短的时间内自动投入运行。（2）控制室上位机。本文所研究的输煤控制系统，其控制室布置了两台互为冗余的上位机和一台工程师站，其中每台上位机由一台液晶显示器、一个键盘、一台工控机和一台打印机构成，从而确保操作人员可以在上位机上进行监控和下达相应的指令。（3）远程站I/O模块。本文所研究的输煤控制系统，采用就近信号采集和受控的原则设置了三个远程I/O站，这三个远程I/O站的配置基本相同，只是根据被控设备的多少在模块和继电器的数量上有所差异。各远程站光纤中继电器主要负责与主站的通讯，而I/O模块主要负责各自范围内设备信号的采集和控制。

2.3 输煤控制系统的功能模块

图1为一个典型输煤控制系统的功能模块图，可以看出整个输煤控制系统由PLC模块和上位机模块构成，其中PLC模块由控制处理模块、上层接口模块和下层接口模块组成，控制处理模块负责对来自上、下层接口模块的指令、信号和数据等进行解释逻辑处理，上层接口模块包括现场信号解释模块和上位机指令解释模块，下层接口模块包括设备驱动模块和数据预处理模块；上位机模块负责日常管理和人机对话等功能。

各种开关量和模拟量信号被现场数据采集设备采集得到后，经各站的输入模块数据预处理后传送到主站控制中心进行逻辑处理，处理结果由输出接口传送到上位机中供操作人员使用并存储，此外操作人员在上位机中的各类操作指令经指令解释后也通过控制中心进行逻辑处理，其结果经设备驱动而实现对现场输煤设备的控制。

2.4 输煤控制系统的控制方式

输煤控制系统的控制方式包括设备就地控制和上位机控制这两类，其中设备就地控制采用人工的方式来实施，因此本文主要介绍上位机控制方式。输煤控制系统上位机控制方式的内容如下：第一种，上位机解锁方式。操作人员通过设备状态查询界面可以对主要设备进行解锁设置，使其脱离上下级设备间的连锁，让工作人员可以在不考虑上一级设备是否启动的前提下来实现主要设备的单独启停。值得注意的是，上位机解锁方式通过只能在设备出现故障或调试时进行使用，设备正常运行时是严禁采用此控制方式的。第二种，上位机自动方式。操作人员在上位机上对某一预先编制并存储在PLC上的运煤流程进行选择，那么当满足启动条件时（上一级设备正常启动、本级所有连锁和保护都正常投用），就能够按照预先编制的运煤流程来自动完成运煤和配煤流程设备的操作。第三种，上位机连锁方式。上位机连锁方式的使用条件和自动方式相似，即满足启动条件时就可以使用，区别在于本级设备的启停需要人工参与操作才能实现。

3 讨论

从全文的分析可知，国内各火力发电厂近年来都相继建设了输煤控制系统，但这些系统大多存在不同程度的缺陷，如系统控制方式改变比较困难、需要投入较多的人力、系统存在较多的不安全隐患及系统控制功能相对比较薄弱等，为此本文对一个典型的火力发电厂输煤控制系统的组成、功能模块及控制方式等进行了深入研究。