热电厂水路输煤系统 PLC改造

 

1   概述

    目前安庆石化热电厂发电所需的燃料－－煤主要由铁路和水路两条线供应。其输煤系统的铁路部分已采用PLC控制，系统设有自动和手动操作方式。而水路部分仍采用常规的继电器逻辑控制，只能通过操作台按钮进行操作。此设备陈旧，继电器数量多，动作频繁，触点易损坏故障率高，并且只能采用现场手动控制方式，控制室与现场之间需电话联系，整个系统分段启停，自动化程度低，不利于事故处理，严重影响着生产的正常运行。

    为实现输煤系统的安全、稳定运行，对电厂输煤控制系统的水路部分进行了改造，以工控机为人机接口，采用PLC程序控制系统，取消原有的操作台按钮操作、继电器联锁及简易模拟盘显示的控制方式，整个操作过程绘制成动态流程图画面，通过工控机进行监视与

操作。

2   系统结构

2．1 控制范围

控制范围为自江边煤运码头经皮带机运送至煤场或煤仓层的整个工作过程的设备。控制系统的改造包括煤码头装卸监控联锁系统(见图1)和厂内输煤联锁系统（见图示）两部分，联锁关系实际上是逆煤流方向产生的，即只有后者启动并进入正常运行状态，前者才能启动。厂内输煤系统中的皮带机为双带，分别形成了甲、乙两路两种单系统独立运行方式和两种独立交叉运行方式。

图l煤码头装卸监控联锁系统

图2厂内输煤联锁系统

2·2 控制对象

    整个联锁系统的控制对象主要包括23条皮带机及其辅助设备的控制、检测和报警。其中，控制参数主要完成23条皮带机及14台除尘器的启动和停止；检测参数主要包括各条皮带机的轻跑偏、重跑偏、开停状态、拉线开关、速度开关、切换开关等状态的显示及电机电流值的显示，还包括叉管位置、落煤筒挡板、除大木器·犁煤器、斗轮机、除铁器、皮带秤、核子秤及煤仓料位等辅助设备的状态和参数的显示，整个联锁系统的输入、输出点数列于表l。

表1联锁系统的输入、输出点数

设备名称	DI点	DO点	AI点
皮带机（23条）	7×23	23	23
除尘器（14台）	14	14
叉管位置（6个）	6
落煤筒挡板（18台）	18
除大木器	1
犁煤器	1
斗轮机	1
除铁器（3台）	3
皮带秤、核子秤			3
煤仓料位			3
其他	4	1
合计	209	38	29

2·3 联锁控制系统结构

整个水路输煤系统的跨度大，设备比较分散，现场环境恶劣，采用一套集中管理分散控制的系统，不仅可以减少整个系统的电缆长度和施工的工程量，也大大提高了系统的可靠性与自动化水平。鉴于本系统的输入、输出量主要是开关量，整个控制属于顺序逻辑控制，因此选用了AB公司的SLC500系统小型可编程序控制器，该系列产品一个主控制器可扩展多个远程控制站，比较适用于控制对象分散、跨度大的场合，然而扩展一个远程站也需要增加额外开销，远程站的数量和位置的确定必须考虑其性能价格比，综合各方面的因素，本系统改造采用了1个主控制站带3个远程控制站的系统结构(见图3)。

图3系统结构

根据水路输煤系统现场设备的实际运行及分布情况，主控制系统设置于新建控制室内，在8^#、9^#'站和犁煤器现场操作室分别设置l个远程控制站，现场设备的输入、输出信号根据就近原则进人各远程控制站。其中，煤码头装卸系统通过本次电气改造，联锁信号可直接由新建配电室内的低压开关柜送至控制室仪表柜P－l内；厂内输煤系统的联锁信号则取自各现场操作室的开关柜，其中8^#站、厂内控制现场操作室的电气开关柜(7^#P甲乙、12^#P甲乙皮带)联锁信号分别送至8^#站现场操作室仪表柜P－2，9^#、10^#站现场操作室的电气开关柜(13^#P甲乙、14^#P甲乙皮带)联锁信号分别送至9^#站现场操作室仪表柜p一3，犁煤器现场操作室的电气开关柜(15^#P甲乙、17^#P甲乙皮带)联锁信号分别送至犁煤器现场操作室仪表柜P－4。各远程控制站通过远程I / O模块由l根通信电缆，即可实现与控制室的主控制器之间的信号传输(见图4)。

图4联锁系统主站与远程控制站的分布

2·4  PLC控制系统配置

    PLC控制系统由上位机(含微机操作台等)和PLC(含机柜等)二部分组成。

2·4·1上位机部分

    本系统在控制室设置1台工控机，同时配有操作键盘、鼠标等，通过安装设备驱动程序RSLINX实现与PLC的通信。工控机具有很强的数据处理和抗干扰能力，安装基于视窗Windows平台下的中文版RS View32组态包和运行包，通过组态实现与程控装置的信息交换。

2·4·2  PLC部分

    PLC是整个控制系统的核心设备，负责输入输出、逻辑运算及通信。PLC部分主要包括以下模块：CPU模板、电源模板、通信模板、EEPROM存储器模板、远程I / O扫描器模板、远程I / O适配器模板、开关量输入模板、开关量输出模板、模拟量输入模板、机架、专用电缆等。

2·4·3  系统软件

    系统软件包括PLC运行控制软件和上位机组态软件两部分。

    PLC运行控制软件为AB公司提供的9324一RLD300ENE编程软件，整个系统的运行主要由固化在PLC内的控制软件来实现，该软件编程采用梯形图语言，主要实现输入、输出量对应在PLC中的地址分配，运行控制状态切换，正常、故障和紧急状态间逻辑关系的处理以及与上位机间的通信等功能。

上位机组态软件为中文版RS View32开发版软件，通过组态为最终用户提供可直接进行显示和操作的人机界面，该软件主要由系统配置、监控画面设计、报警处理、数据库设计及安全性设置等几个功能组件构成。组态后水路输煤控制联锁系统的画面主要包括系统总貌画面、主控画面、辅助设备监控画面、皮带机运行画面、状态信息测览画面、报警显示画面、趋势显示画面等。

3   系统功能

3．1控制功能

操作人员能在CRT上对输送方式和控制方式进行选择，以实现对整个输煤系统的设备进行控制，并动画显示整个联锁流程，以箭头的方式指示联锁操作顺序。系统的控制方式分为集中自动、连锁手动、解锁手动及现场手动操作等4种方式，通过各种方式选线启停输煤系统。

    集中自动方式实现输煤系统的全自动控制，完全由PLC系统完成正常情况下的循环运行控制、异常情况下的故障报警及保护控制、紧急情况下的系统控制及故障报警等。

    连锁手动操作为半自动控制，由操作人员通过使用鼠标或键盘对人机界面上的按键一对一启停设备，通过上位机与PLC之间的通信，将操作命令送给PLC，从而实现手动停任一设备，即逆煤流方向的所有设备停机的半自动控制的目的。

    解锁手动操作是指在上煤的情况下，由操作人员在上位机上手动启停任何一台设备，此时无任何联锁关系。

    现场手动操作通过现场切换开关对设备的运行状态进行控制，此时主控室对设备不起控制作用。

3·2显示功能

    总貌画面：显示各条皮带机和辅助设备的状态。

    主控画面:动态显示整个联锁流程及各条皮带机的状态，并以箭头的方式指示联锁操作顺序。

    辅助设备监控画面：显示辅助设备的状态。

    皮带机运行画面：显示各条皮带机运行，动态显示输煤过程，并显示电流趋势图。

    状态信息测览画面：列表显示皮带机的工作状态、控制状态、实时电流、叉管位置及除尘器、除铁器、除大木器、碎煤机等设备的工作状态。

    报警显示画面：显示皮带机的电流越限、速度开关、堵煤信号、拉线开关、重跑偏、轻跑偏等状态，并自动进行相应的报警处理，同时予以记录保存。

    趋势显示画面：显示皮带秤和核子秤的实时趋势和历史趋势。

3·3  系统安全保护功能

    在控制室操作台上设置紧急停车按钮，实现紧急情况下停止运煤系统所有设备的运转。

    通过设置不同级别操作员的安全口令灵活定义用户的操作权限，实现系统的安全性和可靠性。

    在上位机主控画面中设置复位按钮，当安全保护装置动作时，与该部分相关联的设备将被闭锁，只有复位后方可重新启动系统。

    在上位机主控画面中设置检查与预启动按钮，以检查各主要设备与辅助设备是否到位，在未到位的情况下系统不会实现自动联锁。

    通过上位机动态显示各皮带机的电流值与趋势图，并实现电流越限报警，从而提高整个系统的安全性。

4   小结

    ①采用PLC程序控制系统使整个输煤系统的自动化水平有了很大的提高，实现了输煤系统的自动、安全和稳定运行。

    ②通过PLC系统的应用，提高了控制系统的可靠性，解决了继电器控制系统因误动作而影响生产的问题。通过应用软件中的故障显示，操作人员可随时纠正操作中的失误并快速诊断设备的故障。

    ③通过设置3个远程I / O站，由1根通信电缆直接将信号传输至控制室，节省了大量的控制电缆，也大大降低了施工和安装费用。

    ④由于PLC系统的灵活性，可方便地通过改变应用软件随时改变工艺参数，增加控制功能，故最终必然取代传统的继电器控制。

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收稿日期：2002一05一29。

    作者高芳，女，1973年生，1994年毕业于浙江大学；一直从事自动控制方面的设计，已发表论文4篇。