關(guān)于火電廠當(dāng)中PLC的輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

近年來隨著輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化水平的日益提高，PLC系統(tǒng)在火電廠輸煤系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。PLC不僅能完成復(fù)雜的繼電器邏輯控制，也能完成智能控制與模擬量控制，極大提高了輸煤系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化。為此，首先介紹了火電廠輸煤控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，隨后重點(diǎn)探討了基于 PLC的輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以期進(jìn)一步提高火電廠的工作效率，盡量減少對工作人員健康的損害。

引言

伴隨我國電力事業(yè)的快速發(fā)展，火電廠單機(jī)容量與生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，運(yùn)行參數(shù)越來越高，所用設(shè)備與系統(tǒng)也更為復(fù)雜。輸煤系統(tǒng)作為電廠重要組成部分，是確保燃料供應(yīng)的重要系統(tǒng)保證。從燃料進(jìn)入電廠到送至鍋爐中燃燒的整個(gè)過程中，煤炭的破碎、稱重均是在皮帶傳輸過程中完成的。可以說，輸煤系統(tǒng)工作效率的高低是火電廠整個(gè)生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵影響因素。

近年來將 PLC 技術(shù)引入輸煤程控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化管理。與傳統(tǒng)強(qiáng)電集中控制相比，PLC 系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)大的控制能力、編程簡單、維護(hù)方便、在線修改等。通過 PLC 系統(tǒng)程控人員可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，聯(lián)網(wǎng)控制，從而為全廠實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制與自動(dòng)化管理創(chuàng)造了條件。

1、火電廠輸煤控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

輸煤系統(tǒng)的主要作用是通過對相關(guān)輸煤系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行控制，完成卸煤、上煤、配煤、儲煤等工作。就大型火電廠而言，在一定時(shí)期內(nèi)煤量相差過大，因此，煤質(zhì)相差也很大。為達(dá)到配煤與粗處理煤的相關(guān)要求，輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行方式必須靈活多樣，才符合機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的要求?；痣姀S輸煤系統(tǒng)的主要特點(diǎn)大致有四個(gè)：設(shè)備多、系統(tǒng)分布廣、系統(tǒng)故障點(diǎn)多、運(yùn)行環(huán)境惡劣。其中，涉及的設(shè)備有帶式輸送機(jī)、給煤機(jī)、翻車機(jī)、斗輪堆取料機(jī)、犁煤器、除鐵器、除塵器、碎煤機(jī)、滾軸篩等，通常包括 100 多臺，工藝流程復(fù)雜。輸煤系統(tǒng)設(shè)備布設(shè)分散、作業(yè)線長，分布范圍通常在幾公里內(nèi)，甚至更遠(yuǎn)。皮帶跑偏、超載、拉繩、撕裂，碎煤機(jī)超振、超溫，篩煤機(jī)堵煤、犁煤器卡死等是常見的系統(tǒng)故障，可以說系統(tǒng)故障數(shù)量多、類型復(fù)雜。

2、PLC 在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 軟件配置

PLC 主要包括中央處理器（CPU）、存儲器、編程器、輸入輸出組件（I/O 模塊）、外部設(shè)備、電源等構(gòu)件。本次研究所用的是 S77-200 系列 PLC，具有應(yīng)用廣、性價(jià)比高、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。該軟件的組態(tài)工具功能強(qiáng)大，能對火電廠輸煤系統(tǒng)中全部工作環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理，并能對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的歸類與存儲。同時(shí)，工作人員可在操作室內(nèi)利用組態(tài)軟件嚴(yán)密監(jiān)測輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)排查故障或?qū)收项A(yù)警。

2.2 控制方式

火電廠需結(jié)合自身實(shí)際利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)出最合適的控制程序。輸煤控制系統(tǒng)的控制方式大致有三種，這些控制方式級別有高有低，不必都在上機(jī)位上使用。下面就這三種控制方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（1）就地手動(dòng)控制。這屬于最基礎(chǔ)的控制方式，一般用于對輸煤系統(tǒng)設(shè)備的檢修與調(diào)適，或者遇到突發(fā)緊急狀況時(shí)，工作人員在控制箱上進(jìn)行就地手動(dòng)控制。

（2）遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。這需要在上位機(jī)上完成，包括連鎖手動(dòng)與解鎖手動(dòng)兩種。連鎖手動(dòng)是指工作人員參照逆煤流的方向啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，或者順煤流的方向停止相關(guān)設(shè)備。這能有效解決煤炭輸送過程中的擁堵問題。解鎖手動(dòng)與連鎖手動(dòng)存在的本質(zhì)上的區(qū)別就是設(shè)備間并無連鎖關(guān)系，因此，工作人員可獨(dú)立停止任意設(shè)備。但這種控制方式要求有不帶負(fù)載的支撐，大多時(shí)候用于設(shè)備調(diào)試。

（3）程序自動(dòng)控制。工作人員在上位機(jī)上完成整個(gè)系統(tǒng)的控制，結(jié)合輸煤系統(tǒng)的情況挑選最合理的運(yùn)行路徑。自帶檢測系統(tǒng)會判定這條路徑是否最優(yōu)，若確定是最優(yōu)路徑后，判斷相關(guān)設(shè)備能否正常運(yùn)行。待上述準(zhǔn)備工作都準(zhǔn)確無誤地完成后，工作人員發(fā)出指令，系統(tǒng)會根據(jù)指令將相關(guān)設(shè)備逐一啟動(dòng)。一旦有輸煤設(shè)備發(fā)生突發(fā)事故，自動(dòng)控制系統(tǒng)會自行關(guān)閉設(shè)備［5］。若需停止所有設(shè)備需要工作人員完成緊急關(guān)閉操作。

2.3 編制流程與配煤控制

上文中提到的輸煤系統(tǒng)的三種控制方式各有優(yōu)劣，但不管采用哪種控制方式都需完成控制流程的編制，具體來講就是利用計(jì)算機(jī)中的邏輯運(yùn)算進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，即系統(tǒng)的操作指令。第一，要做好前期準(zhǔn)備工作。工作人員要熟悉運(yùn)煤系統(tǒng)中的所有工藝流程的邏輯敘述、系統(tǒng)間的連鎖邏輯敘述，在此基礎(chǔ)上制作出輸煤系統(tǒng)整體的邏輯運(yùn)算虛擬圖。第二，考慮不同工藝環(huán)節(jié)特點(diǎn)選出合適的連鎖邏輯，并分析與之相配的智能配煤邏輯數(shù)據(jù)［6］。分析輸煤系統(tǒng)中潛在的各種故障可能，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理方法。第三，根據(jù)上兩個(gè)步驟所形成的邏輯敘述對相關(guān)電子設(shè)備進(jìn)行分析，算出全部線圈的長度與觸點(diǎn)，并將計(jì)時(shí)器做好相應(yīng)的編號。反復(fù)確認(rèn) PLC 系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)與各個(gè)寄存器的準(zhǔn)確性，并設(shè)計(jì)出各種梯形圖結(jié)構(gòu)網(wǎng)，最后編制出相應(yīng)的程序［7］。

就配煤控制而言，應(yīng)根據(jù)火電廠煤倉實(shí)際，把煤炭合理分配到每個(gè)煤倉中。配煤控制分為自動(dòng)與手動(dòng)兩種。自動(dòng)配煤是工作人員在上位機(jī)中輸入相應(yīng)的指令，由系統(tǒng)自行將煤炭添加入倉，其順序是先給低煤位的煤倉配煤。當(dāng)全部煤倉的煤位信號不再顯示時(shí)，根據(jù)提前設(shè)定好的加倉時(shí)間與配煤標(biāo)準(zhǔn)，對各煤倉進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的加煤。此外，也可提前設(shè)置好煤倉內(nèi)加煤到一定高度后繼續(xù)為下一個(gè)煤倉加煤［8］。若在加煤作業(yè)中出現(xiàn)過線煤位問題，應(yīng)立即設(shè)置為自動(dòng)跳過加煤，并盡快檢修。手動(dòng)配煤是指工作人員在上位機(jī)利用鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)完成對缺煤煤倉的加煤操作。在整個(gè)過程中要求工作人員留意所有煤倉的用煤量，避免煤炭過少或過多，及時(shí)加煤。圖 1 為 PLC 輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

結(jié)語

總之，火電廠采用以 PLC 為主機(jī)的輸煤控制系統(tǒng)，極大提高了輸煤控制工作效率，實(shí)現(xiàn)了輸煤控制的自動(dòng)化，并有效保證了設(shè)備與工作人員的安全，杜絕了安全事件的發(fā)生。因此，有必要加強(qiáng)對 PLC 技術(shù)的研究，熟練掌握運(yùn)用該技術(shù)與相關(guān)軟件，不斷優(yōu)化輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而促使煤炭運(yùn)輸效率的提高。