电厂除灰渣及除尘PLC控制系统的优化分析

刘文俊

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

PLC控制系统能够实现对设备电流、电压、气体压力液体液位和流量的控制。PLC控制技术发展较为成熟，控制电厂除灰渣及除尘系统时具有可靠性，且操作方便。现阶段的研究重点是优化原PLC控制系统，提高系统的抗干扰能力。

1 原PLC控制系统问题分析

1.1 原PLC控制系统结构

某除灰渣及除尘PLC控制系统采用施耐德QUANTUM系列程序控制器，包含1、2号除灰渣系统，两个系统共用一套PLC，除尘渣系统与操作员的通信采用光纤实现。采用画面监视的形式实现监督目标，能够实现自动控制。设有1、2号布袋除尘系统，分别采用一套PLC，系统与操作员站的通信借助光纤实现，也采用画面监视和自动控制的监督形式。

原PLC控制系统结构如图1所示。

图1 原PLC控制系统结构

1.2 原PLC控制系统问题

原PLC控制系统包含除灰渣PLC控制系统、1号布袋除尘PLC控制系统、2号布袋除尘PLC控制系统。操作员与除尘装置距离较远，应使用交换机和光纤实现有效通信。在通信回路中，依次经过电压电源、光纤收发器、交换机等多个环节。通信回路中任意环节出现问题，均不能实现对除沉渣系统和布袋除尘装置的控制。

1号和2号布袋除尘控制系统会受到1号布袋除尘操作员站的控制作用，2号布袋除尘操作员站只能实现对2号布袋除尘装置的控制。其中存在问题，1号除尘布袋仅受1号除尘布袋操作员站控制，失去控制可能导致系统瘫痪。说明原有的PLC控制系统不够完善，功能不够健全。

2 电厂除灰渣及除尘PLC控制系统的选择

2.1 系统预留一定数量的备用点

电厂除尘渣及除尘系统只有少量的控制点时，需要保证PLC系统控制逻辑比较简单，应选用比较简单的PLC单机系统，也可以直接扩展模块。

部分系统需要控制较多位置点，且位置点相距较远，集中度不足。为方便控制此类位置点，采用的PLC系统是单机加直接扩展模块[1]。为实现有效拓展模块的目标，应外加远程通信模块。

需要做好PLC控制系统的设计工作，详细设计计算机系统输入点和输出点，选择合适的类型，保证数量适宜。选择数字量和模拟量时，需要进行综合考量，确保模块的数量能够满足使用需求。设计PLC控制系统时，不能忽略备用点，一定数量的备用点能够保证日后顺利增加新功能和新设备，方便调试。

2.2 合理选择模拟量模块

对PLC负载信号进行分类，主要包括开关量和模拟量两种，分别对应的模块是开关量和模拟量。

开关量模块有两种输入输出形式，分别是继电器和晶闸管输入输出。某些负载的输入输出形式必须为晶闸管时，应选用晶闸管类型，如某些数显仪表。如果继电器的类型和晶闸管的类型均满足模块的相应要求，应考量模拟量的负载，通常使用继电器模块。进行数据的采集工作时，应将经济因素考虑在内，采集的数据包括系统的电源两端的电压、导线中电流的流量、控制系统的温度、控制点的位置。输入输出的信号类型包括电源两端的电压、电路中流过的电流、格雷码、ASCⅡ码。

“李老师，不好了，小刘用厕所门把小邹的手指夹破了。”班长小冯急匆匆地来向我报告。我急忙跟着小冯来到了教室，只见小邹捂着手指痛哭不止。我一面安抚小邹，带她去医务室简单处理，一面打电话给她妈妈告知情况。而一旁的小刘似乎也很委屈，一直强调自己是无意的，同行的几名学生也连连点头。赶来的小邹妈妈看到小邹手指并无大碍，悬着的心也放下了。这件事就过去了。

对模拟量模块进行选择时，应以负载信号的类型和数量为依据。

系统网卡的分配情况如表1所示。

表1 系统网卡的分配情况

2.3 保证处理器和存储器规格满足需求

简单的PLC控制系统适用于单一的控制点结构，可以使用常规的处理器和存储器。在实际应用中，需要控制的结构具有庞大体系，控制工作具有一定难度，系统对响应速度有较高要求。此时，应选择容量较大、具有一定高级配置的PLC系统，应保证选择的PLC系统内存足够、具较强的处理能力。选择PLC处理器的型号时，可以在满足控制要求的前提下，选择性能稍弱的PLC控制器。

3 电厂除灰渣及除尘PLC控制系统的优化

3.1 对除灰装置进行升级改造

干灰输送和储灰仓是除灰装置的重要组成部分，对除灰装置进行升级改造就是为装置增加正压浓相气力的功能，需要增加空压机站，系统现有灰库、除渣系统，需要为除灰装置装设脱水仓。应在每一个电除尘灰斗的下方安装压力输送罐，将灰斗设置在电除尘器的空间内，使电厂生产产生的灰能够落到压力输送罐上，由压缩空气提供动力，灰尘通过管道被输送至灰库贮存。

设计灰库时，假设全厂有4台炉灰量，设置三座灰库，容量均为3 000 m3，两座为粗灰库，一座为细灰库。三座灰库主要存储粗灰和细灰，粗灰和细灰均产自4台锅炉，电除尘器一、二、三电场产生粗灰，电除尘器四、五电场产生细灰。4台炉工作40 h产生的粗灰全部由两座粗灰库存储；运行50 h产生的细灰全部由一座细灰库存储。

任意一条运输粗灰的灰管均能进入任意一座粗灰库中，均经过灰库顶部的管道，使用密闭的运灰罐车将粗灰和细灰运送到综合利用厂。

电厂除灰渣及除尘流程如图2所示。

图2 电厂除灰渣及除尘流程

3.2 采用可靠性高的PLC控制系统

过程控制级为有冗余S7-412-3H双机热备控制器，可以对现场及逆行有效控制，控制电厂的电源电压和现场的I/O模件，了解电厂除灰渣装置的设备架构是否发生变化。

过程管理级系统的主要构成包括操作终端、专家终端以及显示终端[2]。系统的过程控制中，主要包括3个PLC控制系统，其中2个系统控制输灰、1个系统控制灰库。3个系统均有各自的操作室，分别为高压车间气力输灰、三电车间气力输灰和灰库。

分别为3个系统设置3个操作室，通过PROFIBUS-DP能够实现系统相互之间的通信和交流。除了检测工艺过程，还应控制工艺过程，由过程检测控制CMCS、顺序控制SCS和数据采集DAS提供上述功能。

改造的系统采用PLC S7-412-3H，执行工作模式为双机热，能够为系统提供有效安全保证。组态的操作系统采用保存在可编程存储器中的指令进行操作，实现某些专用功能，如逻辑控制、过程控制、顺序控制、时序控制功能，还能够实现对组合和算术运算的控制。控制不同类型的设备装置和过程时，可以通过输出数字量和模拟量信号完成控制。

操作员站和工程师站记录数据主要依靠系统历史数据、制表数据的功能实现。制表是一种用户报告，其数据源自设备的实时运行，呈现报告时，可以进行任意设计，产生的报告主要有时报、班报、日报和月报。

3.3 改造电厂除尘的PLC系统

使用PLC控制系统控制电厂的除灰系统时，有3种控制方式，分别是过程控制、联锁手动控制和解锁手动控制。过程控制应用较多，其次是联锁手动控制，最后是解锁手动控制，解锁手动控制不能作为正常的运行方式，只在维修和调校时使用，且不能带负载运行[3]。

除灰控制室能够进行监视控制，主要采用LCD操作站形式，监视控制整个工艺系统时，使用LCD画面显示。能够实现的控制功能包括对压力输送罐本体的控制、对输送系统的控制，还能够用于监测输送使用的压缩空气系统和气化风系统。

连锁输送风机、连锁电除尘灰斗气化风机、连锁气化风机与电加热器、连锁气锁阀与电场隔离阀具备联锁功能。控制程序中，先打开排气阀，再打开进气阀，实现进料，料满后发出相应信号，关闭进料阀和排气阀。

4 结语

选择和设计电厂除灰渣及除尘PLC控制系统时，应保证系统预留一定数量的备用点，合理选择模拟量模块、处理器速率和存储器容量。优化电厂除灰渣以及除尘PLC控制系统时，将除灰系统的改造情况考虑在内，依据电厂除尘的工作需求改造PLC控制系统，为技术人员的工作提供便利，保证除灰渣、除尘安全。