1 引言
PLC是80年代發(fā)展起來的一種新型的電器控制裝置，它的誕生給工業(yè)控制帶來了一次革命性的飛越。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)融為一體，具有靈活通用、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、功能強大、易于實現(xiàn)機電一體化等顯著優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各種自動控制過程中。
電廠輸煤系統(tǒng)是電力生產(chǎn)過程中非常重要的外圍輔機系統(tǒng)，輸煤控制系統(tǒng)具有控制設(shè)備多、工藝流程復(fù)雜、設(shè)備分散等特點，沿線環(huán)境條件惡劣，粉塵、潮濕、振動、噪音、電磁干擾等都比較嚴(yán)重，傳統(tǒng)的強電集中控制方式已不能適應(yīng)大型火電廠輸煤系統(tǒng)自動化的要求，PLC程控方式由于其自身優(yōu)點，目前在國內(nèi)大型火電廠輸煤系統(tǒng)中已逐漸取代常規(guī)的強電集中控制方式，成為大型火電廠輸煤程控系統(tǒng)的核心。井岡山華能電廠的輸煤程控系統(tǒng)中，PLC的優(yōu)良性能得到充分體現(xiàn)。
2 系統(tǒng)概述
華能井岡山發(fā)電廠(2×300MW)輸煤程序自動化控制系統(tǒng)，包括程控和監(jiān)控兩大部分，用于操作員在燃運集中控制室內(nèi)實現(xiàn)對整個輸煤系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。該程控系統(tǒng)主要由PLC程控系統(tǒng)和工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)主要是用于程控運行人員在集控室監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備工況，且工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)與PLC程控系統(tǒng)之間的報警聯(lián)鎖，即當(dāng)某個監(jiān)視區(qū)域發(fā)生故障報警時監(jiān)視系統(tǒng)可自動切換到該監(jiān)視點，從而實現(xiàn)在最短的時間內(nèi)觀察到現(xiàn)場故障情況，及時掌握重要信息，為系統(tǒng)的操作、維護提供了極大方便。
3 系統(tǒng)組成
3.1 PLC程控系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)是該程控系統(tǒng)的核心，其采用工控機為上位機、PLC系統(tǒng)為下位機的兩級控制模式，上、下位機均分別采用雙機熱備形式，以確保在萬一有一臺PLC主機或一臺監(jiān)控用工控機發(fā)生故障或死機的情況下，整個系統(tǒng)仍可照常運轉(zhuǎn)。上位機采用研華工控機，共設(shè)2臺，分別用于程控部分的操作和監(jiān)視。系統(tǒng)軟件基于bbbbbbsNT4.0(加裝中文之星)，并配以美國AB公司RSView32人機接口軟件。PLC選用美國Allen-Bradley公司PLC-5/40系列，采用RSLogix5軟件編程。CPU(型號1785-L40C15)采用雙機熱備，除本地站外設(shè)10個遠程站，其中5個在控制室，3個在煤倉層、2個在油泵房。本地站與遠程站之間通過屏蔽雙絞線(AB公司1770-CD10)通訊，采用雙纜備用方式，上位機與下位機之間通過屏蔽同軸電纜(AB公司1786-RG6)構(gòu)成CONTROLNET網(wǎng)進行通訊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
PLC遠程站配置有數(shù)字量輸入(AB公司16點數(shù)字輸入模板1771-IMD)、輸出模塊(AB公司16點數(shù)字輸出模板1771-OBD)和模擬量輸入(AB公司8點模擬輸入模板1771-IFE)、輸出模塊(AB公司4點模擬輸出模板1771-OFE2)。數(shù)字量輸入模塊接受220VAC的輸入信號，數(shù)字量輸出模塊輸出電壓為24VDC，用于驅(qū)動輸出繼電器，輸出信號再通過繼電器節(jié)點輸出。另外系統(tǒng)內(nèi)一次元件主要由皮帶保護元件和煤倉料們檢測元件兩部分組成，其中皮帶保護元件包括:皮帶跑偏開關(guān)、事故拉繩開關(guān)、速度開關(guān)、縱向撕裂保護裝置、斷帶保護裝置和堵煤信號發(fā)生器;煤倉料位檢測元件包括:高料位開關(guān)和超聲波料位計。
皮帶跑偏開關(guān)采用兩級防水型，沿皮帶兩側(cè)布置;事故拉繩開關(guān)采用雙向防水自動復(fù)位型，沿皮帶兩側(cè)布置;速度開關(guān)采用兩級型，布置在每條皮帶頭部，共計16臺;皮帶縱向撕裂保護裝置29臺，布置在每條皮帶下部;2臺斷帶保護裝置布置在較長且傾斜度較大的6號甲乙皮帶上;堵煤信號發(fā)生器采用阻旋式料位開關(guān)，布置在落煤管上，共計14臺。高料位開關(guān)采用阻旋式，每個原煤倉設(shè)4個，分別布置在原煤倉落煤口旁，共計32個;超聲波料位計由8個換能器、1個顯示單元、1個輸出單元和1個手持編程器四部分組成，顯示單元、輸出單元和手持編程器安裝在煤倉層#2I/O柜內(nèi)，換能器安裝在每個原煤倉的頂部中間。3.2 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控部分采用矩陣切換箱為下位機、工控機為上位機的兩級控制方式。上位機采用1臺ICS工控機，操作軟件使用基于bbbbbbs的王者之劍168。下位機的矩陣切換箱為美國Sensormatic公司的AD168系列(型號AD168R24-12)，S3編程軟件。工控機完成監(jiān)控部分的操作和編程，矩陣切換箱完成圖像的切換、巡視。工控機與矩陣切換箱之間通過串行口進行通訊。
矩陣換箱為模塊式結(jié)構(gòu)，由電源模塊、中央模塊、控制碼模塊、輸入模塊和輸出模塊組成。本系統(tǒng)為24路輸入、12路輸出。如果需要，可進行擴充。控制室內(nèi)布置4臺松下25時彩色電視機，用于顯示圖像。四畫面分割器能將4路視頻輸入信號同時在1臺監(jiān)視器上顯示，本系統(tǒng)配置了2臺四畫面分割器。
在生產(chǎn)現(xiàn)場，本系統(tǒng)布置了22臺彩色攝像機，其中14臺配置了定焦自動光圈鏡頭，6臺配置了6倍變焦自動光圈鏡頭，2臺配置了10部變焦自動光圈鏡頭。所有攝像機都有防護罩保護，22臺攝像機中有還8臺還配置了云臺，其它14臺不帶云臺。整個監(jiān)控系統(tǒng)的云臺轉(zhuǎn)動控制、變焦鏡頭調(diào)焦控制均由控制室的計算機加PLC完成。
4 系統(tǒng)功能
4.1 程控系統(tǒng)功能
程控系統(tǒng)提供了對運煤和配煤系統(tǒng)及其所有設(shè)備進行操作、監(jiān)視、管理所需要的一些軟、硬件條件和功能。
運煤控制系統(tǒng)的運行方式分為:自動程序、遠方手動和就地手動。自動程序按PLC設(shè)置的程序，通過工控機操作實現(xiàn)。遠方手動通過PLC和工控機對全部運煤和配煤設(shè)備實現(xiàn)—對應(yīng)的操作。就地手動不經(jīng)過PLC，僅能在就地MCC柜上操作。本程控系統(tǒng)完成其中前兩種運行方式。自動程序方式是主要的運行方式。操作員能選擇一個完整和合適的路徑，以便將煤從運煤火車運送至煤場或直接運送至煤倉，或者從煤場運至煤倉。只有當(dāng)選擇合適的和完整的路徑，且所有信號表明允許啟動，并顯示預(yù)啟成功后，才允許操作員使用“系統(tǒng)自動啟動”。
配煤控制系統(tǒng)的運行方式分為:自動配煤、遠方手動配煤和就地手動配煤。自動配煤按PLC設(shè)置的程序，通過工控機操作實現(xiàn)。遠方手動配煤通過PLC與工控機對各犁煤器實現(xiàn)一一對應(yīng)的操作。就地手動配煤不經(jīng)過PLC，僅能在就地操作箱上操作。本程控系統(tǒng)完成其中前兩種運行方式。自動配煤是主要的配煤方式。操作員在CRT上調(diào)出“配煤”畫面，通過鼠標(biāo)選擇尾倉和旁路倉。每個倉對應(yīng)四臺犁，一側(cè)兩臺，自動配煤按如下順序進行:先順序給低煤位倉配煤，配一定數(shù)量的煤，消除煤倉低煤位狀態(tài)，正常情況下對低煤位信號的加倉采用單數(shù)犁，只有當(dāng)單數(shù)犁為檢修或落犁失敗時才啟用雙數(shù)犁;所有低煤們信號消失后，再進行順序配煤，首先啟動每個倉的單數(shù)犁配倉，按順煤流方向依次給每個倉配滿，再轉(zhuǎn)入雙數(shù)犁按順煤流方向依次給每個倉配煤，尾倉配滿后重復(fù)第一個過程，用單數(shù)犁繼續(xù)配倉，循環(huán)往復(fù)，操作員可視機組運行需要和倉滿情況，結(jié)束流程停車;順序配煤過程中，如果又出現(xiàn)低煤位倉，則停止原煤倉順序加倉程序，優(yōu)先為低煤位倉配煤，待低煤位信號消失后5min再轉(zhuǎn)入順序加倉程序;尾倉的雙數(shù)犁一直保持落下，只有此犁設(shè)為檢修時啟動單數(shù)犁落下。
系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)都能在CRT上明確、醒目地指示出來，使操作員一目了然。且系統(tǒng)為操作員提供了方便、及時、詳盡、清楚的報警管理功能，為操作員提供了實時的和歷史的數(shù)據(jù)記錄和查詢。
4.2 監(jiān)控系統(tǒng)功能
工業(yè)電視監(jiān)控部分是為運煤集中控制室內(nèi)的操作員提供各個攝像機獲得的圖像，以便直觀地監(jiān)視輸煤系統(tǒng)各設(shè)備的運行狀況。通過矩陣切換箱操作員可實現(xiàn)自由切換、成組切換和自動巡視，即任何一個攝像機的圖像可以在任何一個監(jiān)視器上顯示，任意若干個攝像機的圖像可以在任一個監(jiān)視器上循環(huán)顯示，循環(huán)周期可調(diào)節(jié)。通過編程還可設(shè)置在監(jiān)視器上顯示的內(nèi)容，包括日期、時間、攝像機符號和號碼等。CRT上顯示的實時圖像可以靜像方式顯示，并可儲存在磁盤或從磁盤取出觀察，操作員可以在CRT上方便地操作云臺的轉(zhuǎn)動和鏡頭的調(diào)焦。
4.3 設(shè)備聯(lián)鎖功能
所有的運煤設(shè)備按工藝要求進行聯(lián)鎖，聯(lián)鎖按下列方式進行:啟動時按逆煤流方向，從最后一條皮帶(及相關(guān)設(shè)備)開始依次啟動，直到第一條皮帶(及相關(guān)設(shè)備)啟動后，才開始供煤，每條皮帶啟動前須響鈴30秒。停運時按順煤流方向，先停供煤設(shè)備，然后從第一臺至最后一臺設(shè)備依次停止，每臺設(shè)備之間按預(yù)定的延時時間發(fā)停機命令，即要求前面設(shè)備的余煤清除后再停止其運行，其中碎煤機、除鐵器均需另延時停機。故障時，故障點及其上游設(shè)備瞬時停機，故障點下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可從故障點向上游重新啟動設(shè)備，也可以在故障未障未解除時，從故障點向下游開始延時停設(shè)備。聯(lián)鎖能阻止任何設(shè)備超出順序的啟動。當(dāng)系統(tǒng)采用自動程序方式運行時，必須按上述聯(lián)鎖關(guān)系啟停設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)采用遠方手動方式運行時，可以解除某個設(shè)備的聯(lián)鎖，以便對該設(shè)備進行試驗操作，當(dāng)有設(shè)備被解除聯(lián)鎖時，CRT上有報警顯示，此時操作員應(yīng)十分小心。在CRT上及操作臺都設(shè)有“緊急停止”按鈕，當(dāng)出現(xiàn)危害設(shè)備或?qū)θ松懋a(chǎn)生危險的故障時，系統(tǒng)應(yīng)立即停止，操作“緊急停止”按鈕能立即停止除碎煤機以外的其它設(shè)備。
系統(tǒng)啟動時的聯(lián)鎖關(guān)系的依據(jù)主要是電動三通的位置，即三通通哪一路，哪一路即應(yīng)聯(lián)鎖，所以系統(tǒng)啟動前，電動三通的位置必須正確。參加聯(lián)鎖的設(shè)備包括各皮帶輸送機、翻車機、堆取料機、篩煤機和碎煤機，其聯(lián)鎖關(guān)系是上一級設(shè)備沒有運行時下一級無法啟動，上一級設(shè)備停止時下一級也馬上停止?？紤]到設(shè)備的檢修等特殊情況，允許皮帶輸送機、篩煤機或碎煤機解除聯(lián)鎖。當(dāng)設(shè)備解除聯(lián)鎖時，會以報警的形式提醒操作員，卸船機和堆取料機在此無法解除聯(lián)鎖。系統(tǒng)停止時的聯(lián)鎖關(guān)系依據(jù)主要是操作員所選擇的運行方式，所以在系統(tǒng)啟動前，應(yīng)選擇正確的運行方式。無論是手動或自動，操作員都應(yīng)正確選擇運行方式。在手動操作時，電動三通的操作也必須與所選的運行方式一致。
5 結(jié)束語
井岡山華能電廠PLC輸煤程控系統(tǒng)運行兩年多來，功能完備、性能可靠、維護簡便，對于電廠安全、經(jīng)濟地運行起到了良好的作用。同時，這也說明PLC技術(shù)在電力工業(yè)自控系統(tǒng)中的應(yīng)用日益成熟，發(fā)展前景非常廣闊。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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