PLC在电厂输煤程控系统中的应用.doc

安徽理工大学2007级电气自动化PLC在电厂输煤程控系统中的应用2007级电气自动化专业张 健PLC在电厂输煤程控系统中的应用张健 邮编：232098【摘 要】：本文介绍了输煤系统的工作原理和特点，对本系统使用的软、硬件进行了说明，讲述了远距离通讯的网络构成，以及多个三通挡板的使用令系统更具有灵活性和高效率。 【关键词】：电动三通挡板；自动；热备；通讯一、PLC概述为缓解我国电力供应严重不足的现状，许多大容量的火电厂在全国各地纷纷投入建设和使用，因此对煤炭的需求量也就越来越大，对输煤等公用系统的自动化控制要求也就越来越高。 安徽某发电厂2600MW机组自动控制系统由两类控制设备组成：主控部分（包括锅炉、汽机和发电机等）使用的是西屋公司的DCS控制系统；公用部分（包括输煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生产的昆腾系列PLC程控器，上位软件使用的是iFix3.5。. 可编程控制器从功能上可以分为三个部分：输入、处理及输出。另外，为了能方便的使用PLC，PLC还常配有编程器、图形编程器、磁带机、打印机等外部设备，它们可以通过总线或标准接口和PLC相连接。PLC的基本组成，也就是可以工作的系统组成，由中央处理单元（CPU）、编程器、I/O模块与电源构成。在小型或微型PLC中，除电源、编程器外，其余部分都集中于一个单元或模块中，因此使用起来十分方便。PLC与图形编程器、打印机、软盘驱动器、磁带机和个人计算机等相连接，可构成PLC扩展系统。1.PLC的工作原理：PLC是采用循环扫描方式工作的。即PLC的一个循环工作过程大致可以分为：执行用户程序、I/O状态刷新、编程器服务、监控定时器复位及附加强制I/O服务等几个部分。1.1执行用户程序执行用户程序，即CPU从首地址0000开始按次序逐个扫描所有存储器地址，执行全部用户程序。1.2 I/O刷新执行完用户程序后，所有的运算结果都存放在I/O状态表中，要实现PLC控制，必须将传感器信号存入输入状态表，将要控制的信号从状态表上送到执行元件上，上述动作称为I/O刷新，PLC每执行一个循环，则执行一遍I/O刷新。1.3编程器服务如果PLC有编程器，就要进行编程器服务，即输入程序、调试、检查程序。1.4故障检测在编程器服务后，CPU进行对内部硬件检查，并使监控定时器服位。监控定时器是一个预置一定时间的专用定时器，它的作用是确保存储器或内部线路的故障不致引起CPU进行无限次循环。如果在一定时间之内没有扫描完，将封锁硬件，切断输出。当内存检查结束后，CPU回到扫描的开始端，继续从0000地址开始按序扫描逻辑运算，这样的循环操作从CPU通上电开始，一直到CPU断电为止。由于PLC对一个梯级的求解结果，可立即用于后面的逻辑运算，它消除了复杂逻辑的内部竞争问题，用户不必考虑继电器动作的时间延迟，也不必考虑继电器触点的使用数量。二、MODICON PLC 软硬件介绍1.控制器硬件本系统使用了两台型号是67-160的CPU。两个CPU分别安装在两个机架上，互为热备用，先上电的CPU为主。为了避免同时失电，两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。 主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，其下面带的3个本地I/O机架通过ControlNet网与主站相连（ControlNet网为冗余配置），由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。2.控制器软件本系统的上位监控软件选用的是Intellution公司的iFix3.5作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能，把所有设备的报警和人员的操作都记录下来，通过声音通知操作人员，以便使操作人员能够立即进行处理，并给日后事故原因的分析创造有利条件.下位机控制软件使用UNITY-PRO3.3，同时具有硬件配置功能。逻辑控制使用梯形结构搭构，程序的可读性很强，方便用户在线或是离线分析故障。三、系统控制1.生产流程图输煤系统的主要功能是把通过火车和汽车等交通工具运送到火车卸煤沟和汽车卸煤沟的煤炭，通过一系列运送设备运达原煤仓的过程。由于该电厂发电机组容量大，并且是两台机组公用一套输煤系统，对煤炭的需求量非常大，为了避免一条上煤通路成为瓶颈，耽误正常生产，设计了两条上煤通路，一路运行，一路备用，也可以两条通路同时运行，分别向两个不同的目的地运煤。整个输煤程控系统的监控画面总体分为六大类:系统流程、系统配煤、趋势曲线、报警系统、流程控制、辅助画面、报表管理。2.控制设备本套输煤系统的控制对象有：皮带机16条。斗轮堆取料机2台，滚轴筛2台，环式碎煤机2台，清水泵2台，振动器30台，刮水器2台，电动三通挡板16台，入炉煤取样器2台，除尘器15台，叶轮给煤机4台，盘式电磁除铁器2台，带式电磁除铁器8台，皮带采样装置2台。程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。3.流程控制自动启动时，按照逆煤流方向顺序启动设备；自动停机时，按照顺煤流方向延时停止设备；当某一设备出现事故跳闸时，由故障设备开始进行逆煤流跳闸（除铁器、电子皮带秤、取样器不参与跳闸）。并且本系统允许有多个流程在运行中，但不允许同时操作两个及以上流程启动或停机。当有两条流程在运行时，如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时，不能影响另一条正在正常工作的流程。具体设备的位置和流程顺序参看生产流程图. 在系统投入自动启动前，需要进行流程选择。如果两个流程同时选择了一个设备，则会发出报警。3.1皮带机的控制无论是手动还是自动启动皮带机前，都要先响警铃20秒，通知在皮带周围的人员尽快远离，以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备，因此对它的保护和要求也就相应的多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关，巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时，可直接拉事故拉线，使皮带停止。皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC，一旦其中某一个事故出现时，都要使皮带机立即停止。但是为了避免由于这些事故的假信号影响正常上煤，还设置了一些屏蔽这些信号的键，当操作人员能够确认某个信号为误动作时，就可以使用屏蔽键令这个信号不起作用，等信号处理好后，要马上恢复此信号的功能，以免造成更大的损失。参看“一号A皮带控制状态”图，本设备的所有控制和状态都可以在这一幅图中显示出来。本系统对每个设备都设置了一个“检修”键，当现场设备需要检修时,在上位机中设定此设备为“检修”状态，则PLC控制程序禁止此设备运。3.1皮带机跳闸逻辑3.2电动三通挡板的控制为了使上煤系统更加灵活，设置了16个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在自动工作状态下，当按下预启动键时，三通挡板根据选定的在其前后两条皮带的位置，自动完成通A路或通B路的动作（例如现在选中的是1#A皮带和2#B皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通B路的位置上），为下一步的程启做好准备。 但是由于种种原因，A、B路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了A路通到位和B路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。3.2斗轮机的控制 两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#A、7#A皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#A、7#A皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。3.3滚轴筛的控制滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带（8号A、B）即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从第一仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配至高煤位。此时如果某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过去，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，配煤就完成了。手动配煤是由操作人员根据现场的煤位，在上位机上手动操作小车的运行/停止，卸料/直通，定点/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。四、结束语这套系统目前已经运行了两年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主