浅析火电厂输煤PLC系统的设计[全文]_电厂输煤系统plc设计

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浅析火电厂输煤PLC系统的设计

摘要随着输煤系统自动化水平的不断提高，PLC系统在电厂输煤程控中得到越来越广泛的应用。本文对火电厂输煤PLC系统的设计进行了简要分析。

关键词输煤系统PLC 联锁运行模式 施耐德

一、前言

在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在笔者开发的乌鲁木齐石化电厂三期输煤自控系统中，系统要求在远离输煤廊的主厂房控制室里，对两条输煤线的设备进行控制，并实时监测设备的运行状态。

鉴于电厂输煤系统的重要性，我们采用PLC实现输煤设备的联锁控制以保证其可靠性和特殊性，工业控制计算机则作为上位机与PLC互相配合，共同完成输煤系统的监控功能。本文将主要介绍PLC的控制应用。

二、PLC控制系统设计

1.PLC选型。根据输煤系统的自控要求，我们选用了法国施耐德公司的Quantum系列PLC，其具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。基本CPU单元选用的是CPU型号：67160，其性能如下：（1）采用Pentium II 266M芯片；（2）多种参数显示、诊断和设置：系统诊断、停机诊断、参数设置；（3）集成多种通讯端口：Modbus、USB、Modbus Plus、Ethernet（或光纤HSBY）；（4）可扩展内存：最大可达17M。

2.网络拓扑图。在本方案中，考虑到输煤系统的重要性，4个远程站通讯方式为冗余通讯，从而保证了不会因为通讯问题影响整个系统的稳定运行。

同时，为了保证在突然断电而不影响PLC系统的，在控制内为PLC系统配置了UPS电源，保证30分钟内PLC系统不断电，当电源恢复时系统自动运行。

三、运行模式

根据输煤过程的要求，本系统设计了两种运行模式。在一般情况下，采用并行模式，可根据需要单独选用或同时运行输煤甲线和输煤乙线。交叉模式是由输煤甲线和输煤乙线的有关设备组成的，主要由电动三通实现两条线之间的切换，可以根据现场实际情况调整运行线路。

四、设备的控制

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。2.电动三通挡板的控制。为了使上煤系统更加灵活，设置了4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，自动完成通甲路或通乙路的动作（例如现在选中的是1#甲皮带和2#乙皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通乙路的位置上），为下一步的程启做好准备。

但是由于种种原因，甲、乙路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了甲路通到位和乙路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。

为了避免由于误操作而引起上煤中断，在已经运行的流程中对所有三通挡板操作无效（闭锁操作）。

3.除尘器。系统设置了15个除尘器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除尘器信号，但不论除尘器启动与否，都继续向下启动皮带机。除尘器自身故障不连跳主设备。

4.除铁器。系统共有2个盘式除铁器和4个带式除铁器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除铁器信号，但不论除铁器启动与否，都继续向下启动皮带机。除铁器自身故障不连跳主设备。

5.皮带秤。皮带秤输出的脉冲累加点用于计算累计上煤量。

6.震动给煤机。震动给煤机由变频器拖动，操作员根据需要，通过上位机设置频率达到合适输煤量。

7.斗轮机。斗轮机的控制是由斗轮机自带控制系统进行控制，输煤PLC系统只向其提供“允许堆煤”和“允许取煤”的信号，当斗轮机操作员收到信号后就可以对斗轮机进行相应的操作。为了防止系统误运行，对斗轮机运行信号和配煤流程程序进行了互锁。

8.滚轴筛。滚轴筛位于10#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送入原煤仓。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从9#皮带落在10#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。

9.犁式卸煤器。犁式卸煤器共有八个，分布在四个煤仓上的甲乙两条皮带上面，其功能是把11#皮带上的煤炭卸到原煤仓中。

五、配煤方式

分为自动配煤、手动配煤和就地配煤3种方式。

在自动配煤方式下，当输煤系统发出“启动”操作后，配煤皮带（11号甲、乙）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设备的运行/停止，完成原煤仓的配煤工作。

就地配煤是在现场由操作人员根据实际情况，操作小车的运行/停止，完成原煤仓的配煤工作。

六、结束语

这套系统目前已经运行了一年半时间，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要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用。