基于PLC的火电厂输配煤粉节能程控系统的开发

王飞

摘要：在火电厂的实际生产中，基于现场煤粉输配的实际要求，可利用PLC技术进行煤粉输配控制。在系统体系结构中，主要包括设备层、控制层、管理层等，下位机采用Modicon Quantum系列的PLC，上位机则采用iFIX HMI/SCADA组态软件。文章对基于PLC的火电厂输配煤粉节能程控系统的开发进行了探讨。

关键词：PLC；火电厂；输配煤粉；节能程控系统；系统开发 文献标识码：A

中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2016）31-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.007

在火电厂中，煤粉输配系统是一个十分重要的辅助系统，从煤场将煤运输到煤仓，合理调度、正常供应煤粉燃料。在煤粉输配系统当中，包括配煤、上煤、卸煤等环节，利用皮带系统完成这些工作，利用卸料车、犁煤器等完成煤粉分配。而煤场、煤仓之间的距离通常较长，具有较多的转运环节。一旦控制系统出现故障，将会造成粉煤外溢的情况。而且在输配过程中，具有复杂的逻辑程序，系统必须具有良好的性能和质量，才能够满足实际配煤的需求。通过对PLC技术的应用，能够实现良好的输配煤粉节能程控。

1 输煤工艺流程

在我国当前很多火电厂中，都是利用皮带运输的方式进行煤粉输配，具有运载负荷分流机动性好、运输长短可调性好、结构简单等优势。通常利用双路皮带作为输煤皮带，如果一条皮带进行检修或发生故障，可通过另一条皮带进行煤粉输配。基于实际工作需要，可以对中间环节进行方便的调整。在输煤运输的过程中，需要利用皮带将原料场的煤堆运输到储煤仓。利用初级皮带输送煤粉，在带式除铁器、破碎筛电除尘器、电动分煤器、除大块器的操作之后，进入中间皮带，通过犁煤器向储煤料仓进行分流。另外，利用皮带，将储煤料仓的煤粉运输到炉料仓，利用叶轮给煤机向初级皮带中输送，然后经过三通挡板、环式破碎机、除铁器的操作，向中间皮带进行输送，然后根据工况需求，通过犁煤器向炉煤仓进行输送。在实际运行中，可能会有异常情况发生，例如犁煤器抬起落下异常、皮带撕裂、跑偏、打滑等情况。因此应将保护监测装置、传感器等配备在关键设备中，对其进行妥善的保护。

2 控制系统设计

2.1 系统体系结构

在火电厂当中，煤粉输配系统是一个子系统，其中包括设备层、控制层、管理层等，各个层次均由网络构成。其中，设备层中组网传感设备，向控制层传送数据信息。管理层、控制层则根据工作需求，对管理和工艺控制进行协同实现。其中，管理层构成主要是ENTH-ERNET网络，可将ERP、MIS系统建立其上。在系统中，上位机和下位机分别为SCADA工业软件、PLC控制器。在PLC控制系统中，对140 CPU 43412A进行了应用，在控制主干网中，通过以太网模块140 NOE 77101进行接入。在I/O远程网的接入中，对140 CRA 93200、140 CRP 93200远程通信模块进行应用。在CPU当中，对主干网100M以太网冗余、I/O远程网冗余、通信模块冗余、电源模块冗余、双机热备等进行了应用。在上位机、PLC之间，利用以太网的网络接口，实现数据通信，并对PLC控制程序、硬件组态的编程加以实现。在上位机当中，PLC运行变成软件包负责设定通信端口等相应的参数，同时对硬件组态加以实现。在上位机当中，则利用iFIX3.5实现软件监控功能。在工业自动化软件解决方案当中，对HMI/SCADA解决方案进行应用，从而使过程监控得以实现，能够在整个网络当中对信息进行传递。

2.2 系统信息交互

在输配煤粉节能程控系统当中，可对于iFIX、PLC的组态软件通信，是通过Modbus实现的。作为一种工业标准，Modbus协议能够对以太网设备以及RS-485、RS-422、RS-232等进行支持。不同用于生产的控制设备，例如智能仪表、DCS、PLC等，都可以利用该协议进行Modbus网络的连接。这一网络属于主从网络，其中允许一台主机和一台或多台从机进行通信。每台从机的地址标识码具有唯一性，主机与从机的数据通信当中，可通过对地址标识的识别进行。利用Modbus协议，能够对通信信息进行解析。在对MBE驱动程序进行安装之后，利用MBE Power Tool，iFIX可以和PLC通信进行地址映射表的建立。而在iFIX软件当中，包含了FIX Dynamics Real Time Data、FIX Dynamics Historical Data等系统数据源，并且对应了Intellution FIX Dynamics Real Time Driver、Intellution FIX Dynamics Historical Driver的驱动程序。其中，前者对iFIX实时数据库进行连接，后者则对iFIX历史数据库进行连接。第三方软件、控制优化软件等，利用ADO、DAO、ODBC等，可以对iFIX历史、实时数据库等进行直接访问。

2.3 系统功能配置

在煤粉输配过程控制当中，对分散控制、集中监测的模式进行应用，因而在控制系统当中包含了管理功能、控制功能、检测功能等。在iFIX上位机监控系统当中，能够显示流程选择画面、区域单元画面、工艺设备结构画面等，同时具有系统用户维护、报表打印、异常报警、设备操作等功能。在显示功能中，主要对过程值趋势、参数数值、设备操作方式、设备运行状态、工艺流程等进行显示。例如，通过电子皮带秤称重信号，对煤仓中送入煤的重量进行计算，并得出相应的煤量报表。在操作功能当中，包括了数据采集、设备工作模式选择、报警确认、设备启停、PLC控制参数设置、画面切换等操作功能。例如，在程控手动的模式中，利用PLC在上位机中对犁煤器的抬落操作进行实现。在报警功能方面，则包含了确认、显示设备的报警信息。对报警优先级进行了设置，重点监控重要的系统和设备。系统能够对报警显示进行自动生成，利用报警打印机进行打印和输出，对记录文件进行生成。

3 系统工业应用

在控制系统当中，包含的控制操作主要有配煤犁煤器的操作以及输送皮带的动力操作等。在常规的配煤系统当中，通常会设置超高、超低、高、低的煤粉料仓不同料为高度设计，所以在控制操作当中，应当充分考虑到煤粉料仓不同的料位影响。在监控系统当中，主要包括了自动、程控手动、就地手动等，其中最为简单的就是就地手动操作，过程中无须对上位机、PLC进行应用，能够在现场直接对设备进行操作，例如对犁煤器进行就地的抬起或落下。在自动程序当中，则需要对PLC进行应用。如果利用的PLC具有不同的编程代码，将会产生出不同的效果。例如在操作输送皮带的过程中，需要对皮带设备的启动条件进行检查，启动操作和停止操作皮带设备。如果皮带为运行状态，对运行外部连锁信号进行产生；如果皮带为停止状态，则对停止外部连锁信号进行产生。例如，在启动操作当中，流程为IF[程控=1]AND[流程中前续皮带已运行=1]AND[其他要求=1]THEN[皮带启动]。

在犁煤器的操作当中，系统进行预启操作、程启操作，并对超低煤位状态进行消除。在逆序配煤当中，对低煤位状态进行消除；在顺序配煤中，对高煤位状态进行产生。在余配煤的过程中，则利用不断循环、延时抬犁取料等方式进行。例如在系统预启操作当中，流程为IF[预启=1]THEN[尾犁L=N]AND[犁L落=1，犁N抬=1]AND[启动10s延时]；IF[10s延时=1]AND[犁L抬起=0]THEN[犁L落卡死=1]AND[语音报警]//落犁卡死；IF[10s延时=1]AND[犁N抬起=0]THEN[犁N抬卡死=1]AND[语音报警]//抬犁卡死。在控制系统中，融合了iFIX、PLC，能够在煤粉输配流程当中实现过程控制。在很多火电厂的300MW机组当中，都对该系统进行了有效的应用。利用iFIX良好的组态功能，可在皮带输送系统中，实现用户管理、保镖组织、数据存储、曲线显示、流程跟踪、自动输配、条件连锁、设备操作等功能。系统具有快捷的操作和灵活的运行方式，维护、操作等工作的强度大大降低。另外，系统的机动性能、适应能力、可扩充性都十分良好，能够满足火电厂输配煤粉的要求。

4 结语

火电厂作为当前一种十分重要的发电形式，对于电力能源的生产和供应有着直接的影响。在火电厂的运行当中，输配煤粉是一项十分重要的工作，在火电厂发电生产当中，发挥着极为关键的作用。对此，基于PLC对火电厂输配煤粉节能掌控系统进行开发，能够有效地提升火电厂自动化生产水平，促进火电厂更好的发展

进步。

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