基于AB PLC的火电厂配煤系统智能控制研究

贾晓梅

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)



基于AB PLC的火电厂配煤系统智能控制研究

贾晓梅

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)

火力发电厂的配煤控制系统是输煤系统的重要组成部分，随着火电厂机组容量的不断扩大，配煤系统的安全性、灵活性和可靠性是机组乃至整个电厂稳定运行的重要保证。因此，针对配煤系统，采用AB PLC设计出PLC控制程序，利用紫金桥组态软件给出了配煤控制系统的监控画面，该系统结构简单、工作可靠。

配煤系统；AB PLC；组态画面

火电厂配煤控制系统是输煤系统重要的组成部分，为火电厂的有效运行提供了基础保障，为充分发挥AB PLC在火电厂配煤系统运行监控中的重要作用，最大程度地提升火电厂发电效率、节省成本，借鉴国内外先进的理论思想、方法与成功实践经验，运用系统工程思想，从AB PLC研究方法及实际应用系统高度出发，设计了基于AB PLC的火电厂配煤控制系统，不仅有利于丰富AB PLC的理论支持，研究AB PLC不同的应用方法和策略等，而且为火电厂生产过程开发或选择有利于生产应用的创新模式提供了科学依据和理论方法支持，为相关研究部门推广AB PLC提供了先进的管理思想和有关对策建议，这对促进我国电力生产行业持续快速发展，推动我国能源产业自主创新具有重要的现实意义。

1 火电厂配煤系统的控制过程

1.1 配煤系统的工艺流程

火电厂配煤控制系统的主要组成部件是犁煤器，工艺流程图如图1所示，犁煤器由上往下落犁对皮带上的煤不断地往各个原煤仓中进行分煤，若分煤结束即皮带上的煤卸入最后一个原煤仓口时则抬起所有的犁煤器。在程序设计中操作犁煤器的动作由各煤仓中煤位的高低来控制，煤粉按程序合理地卸落在各原煤仓中，使配煤工作过程有序完成。

图1 配煤工艺流程

1.2 配煤方式及功能

自动配煤控制系统主要通过PLC程序及组态软件进行控制,能完成如下功能。

1)采集现场煤位信号。PLC程序遵循三种原则对系统进行自动配煤：优先配煤、顺序配煤、余额配煤。

2)若某原煤仓出现低煤位信号，将中断正在运行的PLC程序而启动低煤位的煤仓的配煤程序，即低煤位信号出现的煤仓优先进行配煤。如果出现低煤位信号的原煤仓同时超过2个，则按煤粉流动方向对所有低煤位原煤仓进行顺序配煤，延时一段时间后，当所有低煤位的原煤仓信号消失时，则配煤程序按煤流方向对所有原煤仓顺序配煤。

3)设置报警功能。在顺序配煤过程中任何一个低煤位原煤仓发出报警信号，程序立即选择低煤位优先配煤，报警解除之后延时一段时间观察一次，若无异常再改为顺序配煤。

4)某犁煤器需要检修则程序自动跳过此犁煤器。

5)犁煤器出现故障如在落犁抬犁过程中卡住了，则发出报警信号，若延时15s后，该犁仍未恢复正常，则程序转入下一个犁煤器进行工作。

6)考虑设备老化，若多个犁煤器出现故障不能自动配煤，则切换到手动配煤方式，并在上位机上显示每个犁的工作状态。

7)当顺序配煤到最后一个原煤仓结束时，系统立刻发出“程序配煤完毕”信号，系统采用顺停原则，顺着煤粉流动方向依次停止各个犁煤器，并走空皮带上的所有煤粉。在整个流程结束之前，配煤程序将返回第一个原煤仓进行余额配煤，并采取均分原则。但其中对正在检修原煤仓、犁煤器的跳过不配。余额配煤过程可以重复进行，直到皮带上的余煤分配完为止。

8)被检修的犁煤器的状态及操作设置在上位机上，最后原煤尾仓的犁煤器在程序设计时让它处于落下状态。检修的犁煤器必须处在抬起位置，程序运行时不对它进行控制。

2 配煤监控系统的组态设计及功能实现

为了实现配煤控制过程的控制、显示和计量，在动态模拟画面上采用紫金桥上位机组态软件来实现监控系统的动态显示、数据采集和记录。动态画面实现的编程方法采用AB公司的 PLC作为控制手段完成原煤仓煤位的判断、顺序配煤及报警。该系统还能与分散控制系统通信连接，使锅炉燃烧控制系统与分散控制系统有机结合，这样大大增加了机组自动控制系统的可控性和可靠性。依据上述思想，设计出配煤监控系统的硬件结构构建图，如图2所示。

利用紫金桥组态软件实现动态画面的设计，能够完成配煤的监控功能。其构成的动态画面如图3所示。在组态画面中可以模拟皮带配煤的整个情况，如果皮带上煤流减少，则立刻给出提示信息，皮带上煤量的多少随时可以计量显示，同时画面中可以直观显示煤位高低状况以便及时进行配煤。系统如果出现断煤情况、传感器故障或电机过载能及时报警和有效保护，另外在操作盘上设有查询记录功能，最重要的是能查询首次出现跳闸的原因。

图2 配煤监控系统硬件

图3 配煤监控系统组态画面

3 PLC程序设计

PLC采用美国AB公司 ControlLogix5000系列可编程逻辑控制器，该系列PLC是AB公司最新推出的，其功能强大、硬件可靠、性能高、通用性强，并拥有跨平台的通讯支持，而且提供了通用的控制工具。利用该PLC软控制手段能实现多种复杂的控制任务，能够实现运动和离散的控制过程,尤其利用PLC软件编程容易实现配煤过程的煤粉计量设备故障报警、显示、记录等功能，并对设备的检测与管理能及时监控。系统利用ABPLC软件编程的任务有四个，其一是自动完成顺序配煤；二是完成抬犁、落犁过程，并通过此程序能判断煤位高低信息；三是计算皮带瞬时煤量和累计煤量；四是根据原煤仓煤位高低及时发出报警信息。利用PLC实现自动配煤的梯形图程序如图4所示。

图4 PLC自动配煤梯形图程序

4 结 语

该系统采用紫金桥组态软件实现了火电厂输煤系统配煤过程的动态监控画面，能逼真显示各个配煤工作过程和所处状态，利用AB PLC软件编程实现了配煤过程的各种控制功能，能及时准确地进行参数显示和故障报警，配煤监控系统灵活性高，维护量减小，不仅大大提高了系统的自动化水平，并且让工作人员远离了充满煤粉的恶劣环境，该系统具有广阔的应用前景。

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[2]辛海平.大型火电厂输煤系统的网络控制系统设计[J].电网技术,2001(2).

[3]王志祥.热工保护与顺序控制[M].北京:中国电力出版社,1995.

(责任编辑 佟金锴 校对 张 凯)

Intelligent Control System Research of Coal Blending System in Coal-fired Power Plants Based on AB PLC

JIA Xiao-mei

(School of Automation Control Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

The coal blending system of coal-fired power plants is an important part of coal handling system.With the expansion of the unit capacity in the coal-fired power plant,the security,flexibility and reliability of coal blending system are becoming the important guarantee of stable operation of unit and the whole power plant.In this paper,a coal blending system was designed which used AB PLC to design the control program and the Zijin bridge configuration software to create the monitoring screen of the system.The system has the advantages of simple structure and reliable work.

Coal blending system; AB PLC; configuration screen

2015-03-17

贾晓梅(1968-)，女，辽宁沈阳人，副教授，硕士.

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.016

TM621

A

1673-1603(2015)03-0263-03