GE PLC模块化组态在超临界机组中的应用研究

高飞

（国投哈密发电有限公司，新疆 哈密 839000）

世界著名品牌GE，GE Fanuc 自动化是GE 公司从事工业自动化的部门，同时作为一个全球化的企业，致力于用最先进的、高可靠性的工业自动化技术和全球范围内的服务帮助用户提高生产力。其中GE 90-30 PLC 系列成本低、性能高，能方便地被应用于从简单的继电器逻辑到复杂的中大型自动化方案中。它不但具有逻辑运算、定时、计数步进、移位等功能，而且还具有算术运算模拟量输入输出、模拟量调节及高速计数等功能，在国内应用较为广泛，为企业提高自动化程度提供了良好的解决方案。

1 超零界机组辅网控制系统介绍

国投哈密发电有限公司2 台超临界机组容量2X660WM，锅炉采用四角切圆燃烧方式，每台锅炉烟气系统配二台双室五电场静电除尘器，每台炉每个电场设8 个灰斗，共40 个灰斗，其中每台炉省煤器下灰斗共6 个、炉脱硝前置灰斗共6 个。气力除灰由压缩空气系统、仓泵系统、灰斗气化系统、灰库、输灰管道、进料阀、出料阀组成，除灰系统采用正压浓相气力输送，其中1 台锅炉为一个单元，系统采用GE PLC实现自动程序控制。

2 气力除灰工作原理

仓泵进料时，进料阀密封泄压，延时3s，进料阀开启，物料进入仓泵至料位计动作，进料阀关闭延时3s，进料阀密封垫冲压程控启动至进料动作结束，进料关闭后，出料阀打开，压缩空气进入泵体内，气化物料，同时泵体内压力上升，当压力到达一定程度后，出料阀由PLC 控制打开，此时，物料被送入输灰管，输送空压机的气体经进气阀进入输送管道，使飞灰被推动带入灰库。当物料被输送完毕后，泵体内压力降至大气压，出料阀自动关闭，一次送料完毕，系统进入下一次循环输送。

3 GE PLC 控制系统介绍

除灰系统采用GE PLC 进行气力除灰的循环控制，控制器采用ICU695CRU320，网络采用Profibus 总线，下位机的组态利用Proficy Machine Edit（简称PME）软件建立LD BLOCK，将所有除灰系统的阀门、仓泵控制指令、反馈等信号统一封装至Function Block 内，分别命名为vale、motor 作为全局变量，任意同类型设备均可以调用此类模块完成相关操作，指令和反馈通过Profibus 总线通讯至菲尼克斯卡件，最终通过硬接线至就地设备，从而完成设备控制及监控功能，同时配备冗余控制器，确保系统的稳定运行。

传统的PLC 均采用梯形图进行组态，如图1 所示。

图1

由于除灰系统设备数量大，且各个设备控制方式不一，在组态过程中，如果对于每个设备均搭建梯形图，工作量巨大，且容易出现错误，出现错误不易查找，给调试工作带来不便。基于以上原因，除灰系统设计之初经各技术人员沟通后，确定对组态工作进行模块化转换，对于同一类型的设备采用统一封装FUNCTION BLOCK，并设置为全局变量，使用时直接调用即可，大大减少了组态工作量，同时也减少了程序在CPU 的占用量，提高了PLC 控制系统的稳定性及快速性。

图2

4 模块化组态简介

通过对现场设备的特性分析，以及结合现场实际情况，经专业讨论后决定将C 语言中全局变量的概念移植至本技改项目。以双指令电机类设备进行实例分析，首先在PME 软件内建立LD block 模块，命名为motor，对电机类设备的控制特性进行分析研究后，决定使用remote（远方）、check（检修）、auto_sta(自动位）、manu（手动）、pro_o（程启）、pro_c（程停）、run（运行）、sto（停止）、in_err（故障反馈）、reset（故障复位）、start（启动指令）、stop（停止指令）、sta_err（启动故障报警）、sto_err（停止故障报警）、man_o（手动启）、man_c（手动停），16 组信号作为控制模块的引脚，经试验，以上信号可以满足所有电机类设备的控制功能，如图2。

此模块左侧部分为现场及上位机指令，即左侧为输入，右侧部分是输出指令，组态时只要依据此原则进行连线即可，整个电机控制程序一目了然，且不容易出现错误。下面对对模块内部“START”、“STOP”、“STA_ERR”、“STO_ERR”四个输出引脚进行介绍，如图3。

图3

START 引脚组态介绍，当 “REMOTE”信号触发、无“IN_ERR”内部故障、无“STA_ERR”启动故障且无“检修”状态时，与以下三个任一条件相“与”发出启动指令：“AUTO”（电机处于自动状态）与“PRO_O”(电机程序控制启动)同时触发；“MANU”（电机处于手动状态）与“MAN_STA”(电机手动控制启动)同时触发；“START”（电机启动指令自保持状态）、“MAN_STO”(电机手动控制启动)与“非RUN”（电机运行反馈取反）同时触发（图4）。

图4

STOP 引脚组态介绍，当 “REMOTE”信号触发、无停止故障“STO_ERR”且无“CHECK”检修状态时，与以下三个任一条件相“与”发出停止指令：“AUTO”（电机处于自动状态）与“PRO_C”(电机程序控制停止)同时触发；“MANU”（电机处于手动状态）与“MAN_STO”(电机手动控制停止)同时触发；“STOP”（电机停止指令自保持状态）、“MAN_STA”(电机手动控制启动取反)与“RUN”（电机运行反馈）同时触发，如图5。

图5

“STA_ERR”引脚经过两个中间点“QB”、“ERR”判断后触发，由于“STA_ERR”与“STO_ERR”引脚组态类似，本文只对“STA_ERR”引脚做详细介绍，如图6。

图6

“QB”引脚介绍，当 “REMOTE”信号触发、无启动故障 “STA_ERR” 、无内部估做账“IN_ERR”、无停止反馈“STOP”且无“CHECK”检修状态时，与以下两个任一条件相“与”发出启动中间点指令“QB”：“AUTO”（电机处于自动状态）与“START”(电机程序控制启动)或启动中间点指令“QB”同时触发；“MANU”（电机处于手动状态）与“START”(电机程序控制启动)或启动中间点指令“QB”同时触发，如图7。

“ERR”引脚介绍，“TON”模块为延时接通模块，引脚“IN”为模块输入，“PT”是延时接通时间设定值，为“DINT”（双整型）；“Q”为延时接通后发出的指令，是布尔量，“ET”为延时时间显示为，是“DINT”（双整型），当“IN”引脚触发后延时3 秒，发出“ERR”指令。即当“QB”信号与电机运行信号“RUN”取反后相与条件同时触发时此模块开始运算，如图8。

图8

“STA_ERR”引脚介绍，当“QB”信号与电机故障中间点“ERR”信号同时触发或者启动信号故障“STA_ERR”，与系统复位“RESET”取反同时触发时，发出电机启动故障信号。

5 结语

国投哈密发电有限公司两台机组共240 余台设备的控制均采用GE PLC 模块化组态，利用IFIX 软件建立PDB 数据库以及grf、tgd 全局模块，完成设备控制、监视及调整，同时，在GE PLC 中利用VB 语言进行辅助控制，极大地减少了搭建梯形图的工作量，降低了设备调试周期，增加了设备可靠性，现两台机组均已调试完毕，且运行状况良好。