PLC在火电厂输煤系统中的应用

蒋波

摘要：在当今全球化的经济发展模式下催生了一系列先进的技术和工艺，计算机技术便是其中一个非常具有发展潜力的技术。在当前工业自动化水平要求不断提升的今天，传统发电厂使用的继电器在生产方面的电力控制和输煤控制系统中已经略显疲惫，越来越难以满足火电厂输煤系统的工作需要和生产需求。因此在输煤系统和电器控制的继电器选择上开发出了PLC这样的高效率的控制继电器，使得电力控制的效率和输煤系统的效果获得了极大的提升，使得火电厂的经济成本大大降低，提升了火电厂的效益。本文主要分析探讨了PLC系统在火电厂输煤系统中的应用。

关键词：PLC控制系统；火电厂；输煤系统；应用；探讨

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0000-00

前言

PLC的应用发展时间较短，但是其控制效果在多个领域都有很好的应用。计算机技术和微电子技术的发展带动了PLC技术的产生和成熟，而在国外这项技术则有更加成熟的发展和应用，在我国的发展却有待提高。PLC在火电厂的输煤系统中的运用具有新的开发前景，并且确实提升了火电厂的发电效率，取得较为明显的成果。下文将对PLC的运用和开发做出简单的探讨。

1 PLC在自动控制系统中的发展史

1.1 PLC的初步使用

PLC的使用具有灵活性，通用性好的特点，最早在1968的美国通用技术公司的开发中，为了将汽车型号更新使用控制器研究得更加高效，通用汽车公司将继电器--接触器和当时先进的电子计算机技术相结合，并把编程方法和程序输入方式简化和具体化，连接设计研究出了第一台可编程序控制机即PLC并获得成功，并且使用与诸多汽车品牌自动装配流水线，很快获得推广和发展，这便是PLC的前身。

1.2 PLC的发展优势

PLC的控制效率很高，并且控制具有很强的灵活性，因此被许多国家的火电厂和其它工厂开发采用，并形成了各自应用方式，对于不同发电厂输煤设备控制具有极强的适应性和实用性，并且PLC具有多种功能，例如数据计算，数据整合，互联网通讯等功能。而PLC的另一个优势就是具有极高的可靠性，对了输煤线控制具有较强的稳定性，稳定无故障时间达十万小时以上，对于减少损耗和经济损失具有重要意义。

2 PLC自动控制系统的工作优势

PLC的发展是基于微型计算机的控制和顺序控制的快速发展而出现和更新的。在国外，PLC的发展和应用是基于对计算机控制系统需要而快速发展的，国外尖端的科学技术使得PLC的发展应用极为成熟。而我国的科学家也不断地学习国外先进的技术，提升我国PLC的利用效率和水平，从而促进我国计算机控制产业的快速发展。PLC的利用有着许多方面的控制优势，对比上一代的自动控制系统具有如下优势。

2.1 PLC工作适应能力极强

PLC被广泛运用的原因之一正是因为它有着极强的工作适应能力。在不同温度，不同湿度和磁场的工作环境下，甚至是在非常恶劣的工作环境下，对比之前一代的自动控制系统具有更好的稳定性和工作能力，具有极强的抗干扰能力。在面对不同环境的影响下可以做出不同的应对处理问题的途径和方法，综合分析各个环境影响因素进行智能计算处理得出最佳的工作方法。

2.2 PLC采用模块化装置便于维修

如同名字一样，模块化和积木具有一样的原理，把模块化理解成积木，不同的积木块可以组成不同的形状。同理不同的PLC模块可以实现不同的功能，这就叫模块化的PLC。不同的PLC模块块有不同的功能，不同的多块组合可以实现不同的需求。而机器设备出现问题和故障是不可避免的，模块化的PLC系统可以在出现故障时很方便地进行拆解和更换，便于技术人员对故障设施进行拆解维修。

2.3 信号连接方便性

PLC采用先进的计算机技术，其接口连接设计的时候也考虑了各种不同设备的信号接口，同时还设计有不同类型的I/O模件接口，从而可以满足不同信号接口的需要。在信号接入的时候还可以被作为模拟量和开关量来方便信号的放大控制和A/D控制模式的转换更替，减少了控制系统在工作时面对不同信号而无法对应接口和模式的困难，在这方面PLC控制系统具有极高的便捷性。

2.4 编程简单且可靠性高

PLC的模块化使得PLC控制系统具有容易拆解检修的优点。同时PLC的编程也是基于模块化的系统结构之上来进行编程控制，不同的模块可以组建成不同的功能系统，在组建的时候只需要利用简单的编程就可以将模块化结构串联起来，结合成新的功能。因此编程极为方便简单，而且功能可靠性极高，无故障的时间可以达到两万到五万小时以上，工作寿命对比前一代自动控制系统具有质的飞跃，而且具有极强的自主检修和监控功能，大大提高了机器设备的使用寿命和经济效益。

3 PLC自动控制系统的可靠性设计

PLC在火电厂的输煤设备中可靠性的提高离不开对于PLC系统可靠性的仔细设计。模块化的PLC控制系统在设计之初便要仔细考虑输煤系统的使用需求和工作目标，在此基础上进行系统运行环境和工作条件的综合考量，结合PLC的硬件系统条件，综合考虑后对PLC系统进行可靠性要求的总结并做出设计。

3.1 必须将可靠性立于设计重要地位

在火电厂输煤线的控制生产设计的过程中，对于流水线可靠性的把握设计被称作可靠性设计。PLC自动控制系统的设计也是一样，必须把可靠性作为重要目标考虑进去，而且这样比在输煤出现问题后再进行可靠性改进更加经济有效，因为后者在改造的时候耗费人力，物力，财力等方面的资源，所以在系统设计之初就要将可靠性指标作为重要目的纳入设计的范畴，这样才能避免不必要的损失和耗费，才能达到系统经济性的要求。

3.2 必须事先设定好可靠性指标

可靠性是根据可靠性特征量和可靠性数值指标来进行反映的。所以在输煤设备控制可靠性设计之初必须要使用多项指标进行反映可靠性是否符合设计要求，而这几项指标可以用是效率来表示是否符合标准，同时对于早期的损耗情况可以用可靠度和可靠寿命来进行反映。对于控制具体装置的有效度则用工作时间和无法工作时间的总和来进行反映表示，但是不同输煤线要求对于PLC自动控制系统的指标要求是不一样的，需要具体分类确定，这样才能提高对于不同输煤设备控制要求的能力。

4 提升输煤PLC自动控制系统可靠性的方法

4.1 选择好自动控制系统方案

在设计自动控制方案的时候，为了提高可靠性，通常可以采用减少控制元件，接点数和焊点数的方法来提升控制方案的可靠性。这就要求在制造之前要选择设计好自动控制系统的方案，同时可以使用编程控制器PCC来替代传统的主要由继电器组成的控制柜来提升控制系统的可靠性。同时，在设计控制方案的时候还要注重开发周期长短和材料费用以及工作量大小的影响，尽量选择有利的方案进行设计。

4.2 注意控制元件的选用

对于控制系统的开发，提升自动控制系统可靠性的关键因素之一就是要了解控制系统所需要的最适合的控制元件。在最经济的前提下，选用材料必须满足系统所需的性质和质量，试用元件是否合适应用于系统，同时不能忽视输入和输出的机械参数，同时应考虑电磁铁的行程特性，注意开关定位的合理安装，在考虑继电器合理电压的时候需要设定好最低工作电压和最小工作电压，才能保证自动控制系统的使用安全。

4.3 确保合理的元件工作环境

PLC自动控制系统是电子设备系统，而电子设备系统需要在合适的工作环境中才能稳定运行，所以工作环境对于PLC自动控制系统的可靠性具有重要影响。而火电厂的输煤线属于高温区域，要保证PLC自动控制系统在适宜的温度环境中工作，才能避免发生事故。同时燃烧产生的大量粉尘也要进行防护，对于控制元件的防尘处理不仅可以保证元件正常运行，而且可以降低控制系统元件的绝缘性能，同时对于可靠性要求更高的系统要使用更加可靠的防尘罩进行保护，必要的时候要需要使用润滑油来对设备进行保养，在保养时也可以顺便进行检修，对于系统元件的可用性和寿命要做好预先估计并记录，才能在系统出现问题时从容不迫地应对。

5 PLC控制系统在输煤系统的控制方式

PLC在我国火电厂的输煤系统中的应用已经逐渐成熟。随着发电厂发电量的增大也逐渐开发出了一套完整的控制策略和控制方法，在今天的PLC控制系统理论中也逐渐成熟并逐渐推广，整体提升了我国火电厂输煤系统的输煤和生产效率。

5.1控制方式的种类选择

目前火力发电厂的输煤流水线较为通用的有三种控制方式：第一种是就地手动控制方式，第二种是远程手动控制方式，第三种是程序自动控制方式。这三种控制方式具有各自的优缺点，在实际发电厂输煤线中的运用要根据具体情况综合考量选用，不同的流水线作业控制方式对于输煤的控制量和输煤效率有不同的控制效果。

5.2 输煤线上的上煤控制

上煤阶段是整个火电厂作业的开始阶段，上煤设备将煤从煤场传送到输煤皮带进而送入燃烧作为发电原料，它的控制方式可以分别采用以上三种方式进行控制。手动控制方式就是不用系统常规控制的一种控制手段，一般多用于在系统出现问题无法紧急解决使输煤线正常运行的情况，采用地面控制台或控制箱进行控制。

（1）就地手动控制方式

就地手动控制方式的使用情况较少，但却是不可缺少的一个控制方式。在实际的输煤过程中，难免会出现故障产生堵煤现象，而此时就可以使用就地手动控制的方式将整个系统应急启停使用，这种方式有着较好的控制启动和停止效果，需要人工手动进行操作。

（2）利用远程手动控制

远程手动控制有两种控制方式，第一种是联锁手动控制，第二种是解锁手动控制。第一种控制方法在控制煤流方向的的时候采用的是一对一的控制方法，事先在设备中设置好了联锁关系，在整个输煤线中出现其中某台设备停止运行后，联锁设备可以关停整个输煤线的所有设备，防止出现堵煤等事故。而第二种控制方式则是解锁控制，工作人员可以利用这个系统对输煤线上任意设备进行关闭和开启控制。

（3）程序自动控制方式

这种方式是系统通过上位机来对系统进行控制。首先由系统检查控制指令正确与否，控制的方式是否符合当前的发电状况，其次检查各个设备零部件的运行状态是否处在正常状态，所有检查完毕后，以生成报告的方式告知控制人员，最后由控制人员制定控制指令，系统根据控制人员的指令对设备的运行状态和工作目标进行控制，剩余指令由系统进行自动启动和完成。

5.3 输煤线上的配煤控制

在火电厂的输煤线上的配煤控制是指运送设备根据系统的指令将煤运送到各个煤仓来补充煤的需要，这个控制对于整个输煤线的运行具有重要意义，保持原煤量充足使得发电流程可以正常运行和工作，保证工作的流畅性。而目前配煤控制有两种方式，一种是自动配煤控制，另一种是手动配煤控制。

（1）自动配煤控制

自动配煤控制主要是由系统来控制的一项工作方式，事先在系统中设置好各个原煤仓的储量信息和高煤位标准线，当系统自动加煤完成到标准高煤位的时候，将控制加煤器自动转移到另一个空的煤仓进行加煤和配煤。同时它还有智能加煤的工作能力，在移送加煤口的时候如遇到检修中仓口或高煤位的原煤仓将会自动跳过这个加煤仓防止错误加煤，而当所有的煤仓都满煤之后则会自动停止加煤工作，是一项智能化的自动控制技术。

（2）手动配煤控制

手动配煤控制是在控制人员仔细观察各个煤仓中的储煤情况后做出是否进行加煤的判断。这需要工作控制人员进行仔细观察，利用计算机控制加煤设备对需要加煤的煤仓进行加煤作业。

6 PLC在火电厂输煤系统中的运用

6.1目前较为通用的PLC系统组成和优势

目前较为通用的PLC系统主要由中央处理器，存储器，程序控制器和键盘鼠标等输入输出设备，外部设备等构成。这种PLC自动控制系统具有很多优点，例如它的体型极小，可变程序控制力强，应用范围广泛，自动检测功能强大等诸优点，所以它被广泛利用于工业和民用的多个方面，在输煤设备中的运用也具有非常出色的表现。该类型的PLC自动控制系统被利用于车床，电机设备和重机械等诸多机器设备的自动控制系统中，它可以独立运行或者与其他控制系统相连形成控制网络，具备强大的功能和极高的性价比。

6.2 PLC在信号统计方面的功能

PLC自动控制系统在输煤设备中工作必须采集传送带速度，煤炭量，犁煤器位置等诸多信号和数据，获得这些数据后将传送机，犁煤器，三通挡板等多个设备进行控制传送，这就要求PLC控制系统要有数据收集和分析的能力，而PLC自动控制系统在输入信号时可以祈祷传感器的作用来检测信号，并将信号进行分析和输出，为设备的控制提供下一轮的信号和指令。

6.3 PLC编制流程

PLC自动控制系统的编制流程由许多步骤构成。首先，观察设计好各个设备之间的逻辑连接顺序，绘制出一个控制系统流程图。其次，设计人员要事先设计好配煤的控制逻辑，并进行周密的考量和检查，寻找可能在配煤系统流程中出现的故障和不足，进行更改和替换，才能保证输煤系统的正常运转。最后，完成前面两个步骤后，统计所需要的继电器和计算器个数并进行一一连接，做好编号工作，在对PLC的I/O数据区进行最后确认，绘制成梯形网络，便是一个完整的PLC控制流程图。

7 结论

综上所述，火电厂的输煤系统控制主要包含传送带开启，传送带停止和自动配煤三个部分。各个部分利用PLC自动控制系统连接在一起，并采用智能化的计算机技术，将三个控制流程进行智能化控制，在实际运行中PLC变得更加可靠。结合利用PLC的输煤系统可以实现在煤仓煤位较低时进行及时的通知报告控制人员，再由控制人员进行控制输煤，在输煤过程中遇到检修仓或者煤位较高的煤仓时将会自动跳过配煤，大大提升了配煤的效率。在控制配煤传送带时，可以对传送带进行智能的控制，控制其开启或关闭，同时系统还会自动检测一旦某个设备停止工作后将会紧急停止所有设备防止堵煤故障的产生。因而使用了PLC自动控制系统的火电厂配煤设备的控制效果达到了设计要求，也能够实现控制人员对输煤设备的多样化需求，使得系统功能更加强大，大幅提升了输煤的自动化程度，这样的输煤设备在未来会有更广阔的发展前景。

参考文献

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