PLC在盘南电厂输煤程控系统中的应用

吴永存

（贵州粤黔电力发展有限责任公司 贵州盘县 553505）

PLC在盘南电厂输煤程控系统中的应用

吴永存

（贵州粤黔电力发展有限责任公司 贵州盘县 553505）

本文介绍了输煤系统的工作原理和特点，对本系统使用的软、硬件进行了说明，讲述了远距离通讯的网络构成，以及多个三通挡板的使用令系统更具有灵活性和高效率。

自动控制；连锁；热备；通讯

1 PLC概述

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC主要由CPU、存储器、I/O接口、通信接口和电源等几部分组成（见图1）。

盘南电厂4×600MW机组自动控制系统由两类控制设备组成：主控部分（包括锅炉、汽机和发电机等）使用的是新华及ABB公司的DCS控制系统；公用部分（包括输煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生产的昆腾系列PLC程控器，上位软件使用的是iFix3.5，下位机软件使用的是Consept2.6。

图1 PLC组成

PLC的工作原理

PLC是采用循环扫描方式工作的。即PLC的一个循环工作过程大致可以分为：执行用户程序、I/O状态刷新、编程器服务、监控定时器复位及附加强制I/O服务等几个部分。

（1）执行用户程序

执行用户程序，即CPU从首地址0000开始按次序逐个扫描所有存储器地址，执行全部用户程序。

（2）I/O刷新

执行完用户程序后，所有的运算结果都存放在I/O状态表中，要实现PLC控制，必须将传感器信号存入输入状态表，将要控制的信号从状态表上送到执行元件上，上述动作称为I/O刷新，PLC每执行一个循环，则执行一遍I/O刷新。

（3）编程器服务

输煤系统有一套完整的PLC编程器，可以进行编程器服务，即软硬件的组态、输入程序、调试、检查程序等。

（4）故障检测

在编程器服务后，CPU开始对内部硬件进行检查，同时使监控定时器服位。监控定时器是一个预置一定时间的专用定时器，它的作用是确保存储器或内部线路的故障不致引起CPU进行无限次循环。如果在一定时间之内没有扫描完，将封锁硬件，切断输出。

当内存检查结束后，CPU回到扫描的开始端，继续从0000地址开始按序扫描逻辑运算，这样的循环操作从CPU通上电开始，一直到CPU断电为止。

由于PLC对一个梯级的求解结果，可立即用于后面的逻辑运算，它消除了复杂逻辑的内部竞争问题，用户不必考虑继电器动作的时间延迟，也不必考虑继电器触点的使用数量。

2 MODICON PLC软硬件介绍

2.1 控制器硬件

本系统使用了两台型号是43412的CPU。两个CPU分别安装在两个机架上，互为热备用，先上电的CPU为主。为了避免同时失电，两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。

主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，其下面带的4个I/O子站通过同轴电缆和光纤主站相连，由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。

2.2 控制器软件

本系统的上位监控软件选用的是iFix3.5作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。其中包含两个全集成的环境，即配置环境和运行环境。

下位机控制软件使用Consept2.6，同时具有硬件配置功能。逻辑控制使用梯形结构搭构，程序的可读性很强，方便用户在线或是离线分析故障。

3 系统控制

3.1 生产流程

把通过汽车或者火车等一些交通工具运输到卸煤沟的煤炭，通过一些列运输设备运送到煤仓是电厂输煤系统的主要功能。盘南电厂发电机组的容量比较大，同时该电厂四台发电机组同时使用一套输煤系统，因而对煤炭的需求量是比较大的，为了避免出现一条上煤同路成为瓶颈，耽误正常生产的情况，需要设计两条上煤同路，一路正常运行，一路作为备用。也可以将两套同路同时运行，分别向两个不同的目的地运煤。整个输煤程控系统的监控画面总体分为六大类：系统流程、系统配煤、趋势曲线、报警系统、流程控制、辅助画面、报表管理。

3.2 控制设备

本套输煤系统的控制对象有：皮带机23条。斗轮堆取料机2台，筛煤机2台，环式碎煤机2台，除三大块机2台，电动三通挡板8台，入炉煤采样器2台，除尘器15台，叶轮给煤机8台，盘式电磁除铁器12台，带式电磁除铁器3台，伸缩装置3台。程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。

3.3 流程控制

自动启动时，按照逆煤流方向顺序启动设备；自动停机时，按照顺煤流方向延时停止设备；当某一设备出现事故跳闸时，由故障设备开始进行逆煤流跳闸。并且本系统允许有多个流程在运行中。当有两条流程在运行时，如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时，不能影响另一条正在正常工作的流程。具体设备的位置和流程顺序参看生产流程图。在系统投入自动启动前，需要进行流程选择。如果流程中某一个设备不在程控位或自动位，则会发出语音提示。

3.3.1 皮带机的控制

在启动皮带机之前，不管是手动方式还是自动方式，都需要先响持续10S的警铃，目的是为了通知在皮带周围的工作人员应该立即远离皮带，避免安全事故的产生。皮带机是输煤系统中的主要运输设备之一，所以必须加强对其的控制和保护。需要在皮带机的两边设置事故拉线开关，巡视检查人员一旦发现皮带周边存在异常情况，就可以直接拉事故拉线，使得运行中的皮带能够及时的停止。一旦PLC接收到皮带出现打滑、跑偏、撕裂等事故信号，皮带机都会立即停止。

3.3.2 电动三通挡板的控制

为了使上煤系统更加灵活，设置了8个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在预启动状态下，三通挡板必须处于所需的位置并且到位信号到达程控，为下一步的程启做好准备。

3.3.3 斗轮机的控制

两个斗轮机均安装在煤场10号皮带上，互为备用，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合叶轮给煤机，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，把存储在煤场中的煤炭运往原煤仓。

3.3.4 筛煤机的控制

筛煤机位于7#皮带和8#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到8#皮带运往原煤仓，筛上物通过破碎机破碎后在落到8#皮带运往原煤仓。当筛煤机出现故障时，煤炭直接走筛煤机旁路，再通过碎煤机破碎后运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为筛煤机的故障而停止。

3.3.5 叶轮给煤机的控制

盘南电厂有火车卸煤沟和汽车卸煤沟，各配有4台叶轮给煤机进行卸煤，当叶轮给煤机处于远方控制时，为避免堆煤，程控不能单独启动叶轮给煤机，只有在皮带运行的情况下才能远方启动。叶轮给煤机运行时远方可以控制行走方向，控制转速，当流程停运时先停叶轮给煤机，然后延时再停皮带。

在自动控制系统中，如果输煤系统发出启动的命令操作之后，配煤皮带就会立即开始运行。只要配煤皮带出现运行信号值周，就会开支以煤仓的顺序为依据进行检测，以第一仓为起点按照顺序进行配煤，之后将全部的煤仓配置高煤位。在这个时候加入一些煤仓处于停用的状态，那么就应该将这些煤仓设置成为停用状态，这样等到轮到这些煤仓时，就会自动掉过，继续进行下一个仓进行配煤。等到全部仓都处于高煤位时，说明配煤作业已经全部完成。

4 结束语

这套系统目前已经运行了十年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用。

[1]《可编程序控制器的应用技术与实例》.

[2]《电器与PLC控制技术》.

[3]《盘南电厂600MW火力发电机组输煤系统操作规程》.

TM247

A

1004-7344（2016）20-0054-02

2016-7-3

吴永存（1980-），男，布依族，贵州都匀人，工程师，本科，主要从事工作和研究方向为火电厂热工维护方面。