浅谈基于PLC控制的火电厂空气压缩系统自动控制方案

郭力晓

摘要：火力发电厂为我国的国民经济发展提供了大量的电力能源，其自身的建设要求较高，技术难度较大。火电厂具有很多自动控制系统，其中的空气压缩系统可以利用PLC来实现自动控制，能够产生极高的使用价值。本文将主要围绕PLC控制系统的软硬件设计展开讨论，强调其顺序控制与自动保护的功能，可为空氣压缩系统的无人值守提供便利。

关键词：火电厂；PLC控制；空气压缩系统

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0024-02

如今，我国的火电厂已经成为了全国电力能源的主要输出地。近年来，火电厂为了满足电力能源需求也在积极地开展规模化建设，大量应用自动控制技术来提升运行管理效率。人们常可以看到不少火电厂的辅机会应用可编程控制器（PLC）技术进行控制，而不少电厂的空气压缩系统或机械装置却往往仍停留在手动操作控制阶段，这样就不利于提供相关工序的控制效率。只有积极将PLC技术引入到空压系统的控制中，加强各种控制保护功能，才能更好地完成空压系统的无人值守。

1 某火力发电厂空压系统安装案例概述

某火力发电厂中拥有三台空气压缩机，这些空压机可以为电厂内的各种气动仪表、气动元器件、气动阀门等动力装置提供可靠气源。单台空气压缩机的机械构造中分压缩主机、电动机、润滑单元、冷却单元、电气控制单元、集气罐、安全阀等部件，属于无油润滑空压机系列。1、2号两台主力机位通常仅启动运行其中一台，另一台作为备用；剩余3号空压机将作为紧急备用机械，供厂区突发状况使用。

2 空压机的PLC自动控制方案的设计思想

本文讨论的改造方案思路是：保留原有的空压机手动操作模式，保留手动状态的电器启动终止的控制回路，采用PLC控制技术来实现空压机的自动控制，增加顺序识别与自动启动停止控制等回路单元，扩展故障报警与停机功能，并将各种空压机的参数监控转移到远程集中控制中心，将有效实现空压机的无人值守与监控。

控制空气压缩机启动或停止的重要指标是系统中的母管压力。若这一压力值呈现低信号后，系统就会及时判断备用的空压机现有条件。若所有的启动运行条件满足，则启动备用空压机，同时在相隔8s后自动开启出气控制阀；持续延时过程中，若压力得到恢复，母管压力的低位信号依然存在，则会再次启动下一台空压机。若母管压力始终处于高位时，将立即停止其中一台空压机运行，并在相隔10s后自动关闭出气控制阀；若持续延时中高位信号依然出现，则应该继续停止下一台空压机。若运行中的空压机出现故障或阀门有异常，则自动控制系统将直接迫停空压机并及时发布报警信号。

3 空压机的PLC自动控制的不同子系统设计

PLC自动控制下的空压机，通过控制计时设计，可以实施自动与手动操作两种方式。在自动控制操作中，可以出现三个子控制系统，分别实现三大功能。

（1）顺序控制功能。系统借助PLC控制技术，能够结合压力开关限值是否联通来实现顺序启动或顺序停止。一般上，压力开关的下限联通，开始识别运行机械编号，并坚持按先主力机后备用机的程序设定，执行相应序号的机组启动并开始出气控制阀；压力开关的上限联通，识别运行机械编号后，坚持按先备用机后主力机的程序设定，执行相应序号的机组停机并关闭出气控制阀。只有在空气压力指标正常时才能积极保持当前状态持续运行。

（2）联动保护功能。空气压缩机中含有大量的冷却水、润滑油及热继电器等结构组成。一旦这些组成的开关或动作出现异常，就会直接打开机器的保护开关，使系统将执行停机跳档程序语言。当这样的情况持续8s后，若空压机的出气控制阀不开，则空压机将自动停机。

（3）故障报警处理功能。若空压机出现运行不畅、设定保护动作执行不到位、控制阀门出现故障后，就会造成停机。下一次的正常启动还需要先确保空压机复位和确定后才能正式动作，这样就能够降低因空压机出现故障而形成频繁地启动停机动作，容易损伤机械。PLC系统所设置的各种报警单元，能够基于空压机可能遇到的高压、低压、控制阀故障、跳机保护等问题进行快速的反馈控制，便于远程监控的技术人员可以整理参考各种数据展开空压机运行状况的分析处理。

4 空压机的PLC自动控制控制程序设计方案

针对本文所提出的火电厂实例，要进行空气压缩系统的PLC 自动控制改造，应该积极开展硬软件设计。本次方案拟采用欧姆龙公司的C40H型PLC控制单元，其芯片的输入/输出点数最大量可到160，编程容量达到2878字节，可以满足火电厂的空压机控制需求。方案设计中，PLC芯片的输入/输出口采用光电隔离电路，以屏蔽电缆进行信息传输，能够大大提升信号的稳定性。PLC控制系统的软件部分将选用实时检测控制软件，并利用梯形图来完成程序编制。每一项子控制单元都将对应一项具体的程序控制功能，可以增强对不同单元的流程图设计来指导完成软件程序设计。顺序启动和停止单元的主要模块流程图见图1所示。

5 结语

通过PLC可编程控制单元的应用，火力发电厂的空气压缩机能够大大提升自动控制效率，实现全机组的无人值守，同时有效提高整个电厂的现代化运行水平，有利于火电厂未来的空压机组扩建或其他改造建设。

参考文献

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Abstract：Thermal Power plant has provided a lot of electric energy for our country's national economy development， its own construction request is higher， the technical difficulty is big. Thermal power plant has a lot of automatic control system， the air compression system can use PLC to realize automatic control， can produce extremely high value. This paper will focus on the software and hardware design of PLC control system， emphasizing the function of sequential control and automatic protection， which can provide convenience for unmanned air compressor system.

Key Words：thermal power plant； plc control； air compression systemendprint