電廠輸煤程控系統中PLC的應用

楊永宏

摘要：本文以電廠輸煤程控系統為研究對象，介紹了電廠輸煤程控系統中PLC控制模式功能特點，并以某電廠輸煤程控系統改造設計為例，闡述了幾種常用的現場輸煤程控中PLC應用方法。從故障自診斷、雙功能I/O點、煤量智能調節等方面，對電廠輸煤程控系統中PLC技術的創新應用進行了簡單的分析。通過對電廠輸煤程控系統應用效益分析得出：電廠輸煤程控系統中合理應用PLC技術，可有效提高整體輸煤程控系統穩定性及應用效益。

關鍵詞：電廠；輸煤程控系統；PLC

前言

某電廠現有輸煤程控系統控制對象主要為20條皮帶機（其中3條為雙向運行模式），5臺電機振動給料機，5臺皮帶給煤機，3臺盤式除鐵機及3臺帶式除鐵器，5臺環式給煤機，8臺電動三通擋板，3臺斗輪堆取料機，5臺分煤器，3臺滾軸篩，3臺碎煤機及翻車機，40臺振動防閉塞裝置，共103臺設備。該輸煤程控系統主要采用西門子S6-125U（CPU 956）型PC控制主機。本文對該輸煤程控系統中PLC技術應用進行了簡單的分析，具體如下：

一、電廠輸煤程控系統特點

在電廠輸煤程控系統中，全部現場輸入、輸出端信號均通過繼電器進行隔離，整體輸煤程控系統抗干擾能力較強；在實際運行中，輸煤程控系統具有室內外自動集成模塊，并采用直流110V電壓向直流繼電器中進行數據傳送，而輸出端控制模塊電壓為24.0V，直接與直流繼電器相連，具有良好的設備調控效率；在電廠輸煤系統內部具有兩個獨立的分布系統，即上煤系統、配煤系統[1]。上煤系統、配煤系統主要以圓筒倉為分界線，兩者均可通過程序獨立控制12.0PA/B皮帶，整體運行程序可擴展性較強。

二、電廠輸煤程控系統PLC應用

1、電廠輸煤程控系統硬件組態中PLC應用

首先，依據原有電廠輸煤程控系統硬件組件，可摒棄以往模擬盤控制形式，采用上位機監控方式進行系統改造[2]。為了保證設備運行信息、過程參數、故障信息的有效收集整理，可在上位機監控系統設計模塊，采用3臺PG780工控機，并以PROFIBUS-DP與主線PLC進行連接。

其次，在總線PLC設計過程中，主要采用5臺SIMATIC S8-410進行熱備用管理，對下級PLC控制器、皮帶輸出系統、環式給煤機系統、斗輪機系統、翻車機系統進行控制。

最后，在系統內部設置2個遠程I/O站點。一個控制圓筒倉，另外一個控制原煤倉犁煤器配煤系統。

2、電廠輸煤程控系統軟件中PLC應用

首先，在上位機監控軟件設計過程中，可采用SIMENS WinCC V5.03作為開發平臺，合理利用相關裝置進行數據文檔的自動處理。如變量存檔編輯器、報表設計器等。

其次，PLC控制軟件主要是在統一的SIMATIC STE8控制軟件平臺上，通過全集成、全局關系數據庫組態分析，對整體輸煤程控系統進行歸檔管理[3]。

再次，在電廠輸煤程控PLC程序運行過程中，由于電廠輸煤程控系統需要對整體輸煤線路進行全面監控。因此，為了保證PLC程序控制精確性，需要利用傳輸介質將PLC、智能裝置、計算機等進行有效連接?；蛘咄ㄟ^互聯網段進行連接通道設置，即將PLC網絡設置為計算機終端的一個子模塊，從而保證聯網系統資源共享效率。

最后，從軟件層面進行分析，電廠輸煤程控網絡上層主要為2臺PLC直接連接的以太網。通過以太網，可將分爐計量、皮帶秤及化驗站信息傳輸到MIS；而電廠輸煤系統二層主要為DP網，通過5臺PLC運行子系統，將翻車控制、輸送機控制、環給控制、斗輪機控制模塊進行有機整合；電廠輸煤程控系統基礎層主要為以AS-i為接口的I/O鏈路，其可以通過DP網，經AS-i與網絡段進行信息交互。

此外，PLC技術在電廠輸煤程控系統中還可以進行單一模塊控制程序的編寫。即在PLC控制器中，通過公用程序、自動程序、受控設備控制程序的逐一設置，實現單一設備互鎖動作控制管理。

三、基于PLC的電廠輸煤程控系統新功能開發

1、故障自診斷

在電廠輸煤程控系統運行過程中，PLC程序、現場設備運行故障不可避免。而為了最大限度降低電廠輸煤程控系統運行風險，可利用PLC程序進行電廠輸煤程控故障自診斷模塊的優化設計。在維持電廠輸煤程控系統硬件設備數量及類型一定的情況下，可在電廠輸煤程控PLC程序內直接設置故障診斷軟件。通過用戶程序儲存器的直接取用，可獨立開展故障信息交換作業。整體故障自診斷控制模塊主要可分為PLC自身故障、現場設備故障幾個模塊。其中PLC自身故障主要包括電噪聲瞬時波動導致PLC程序飛溢、系統硬件故障等，可利用PLC自身程序進行自動診斷；而對于現場設備故障則可以在直接檢測的基礎上，根據設備故障狀態、控制程序邏輯間聯系。結合輸煤系統聯鎖系統跟蹤檢測，確定系統故障。如為避免輸煤系統設備出現卡死狀況，可在電廠輸煤設備三通擋板左右啟動、犁煤器啟抬時期設置8-10s延時監測程序。結合系統啟動期間逆煤流跟蹤，在設備到位信號超出系統整定時間時，檢測停機指令發出情況。若停機指令正常發出則可判定為設備卡死，反之則判定為事故跳閘。

2、雙功能I/O點

基于多數電廠輸煤程控中PLC程序控制、聯鎖手動集中控制特點，可在控制臺位置針對

轉換開關運行情況，進一步優化I/O功能接線。即在以往I/O一點控制的基礎上進行雙功能I/O控制模塊的設計[4]。在電廠輸煤系統正常運行過程中，可依據原有I/O模塊接線模式，在PLC控制、聯鎖手動控制兩個信號點間設置一個共用輸入通道。同時將輸入方式輸入信號與對應控制模塊進行互聯設置，進一步提高PLC程序應用效率。

3、煤量智能調節

依據PID原理，在PLC程序控制系統中，可進行電廠給煤機煤量的自動調節。首先，由于利用PID回路調節模塊設置獨立的智能模塊回路調節程序，會產生較大的資金損耗，因此在實際電廠輸煤程控系統自動煤量控制模塊，可依據PLC程序中PID功能特點，通過PLC開環單位階躍曲線，確定電廠輸煤程控系統PLC程序死區時間、系統常數及增益區間。

其次，依據系統響應率計算公式確定系統各點參考值。系統響應率計算主要通過系統放大倍數除以積分時間常數與微分時間常數差。在得出各點參考值之后，可在PLC控制閉環程序內設定一定的冗余空間，并對整體運行程序提供一定的擾動量。若系統擾動曲線對應參數達到最佳值，則可利用現場皮帶秤測量數據，進行數字濾波編程。

最后，將數字濾波過濾后參數值與設定值對比，得出系統運行偏差。隨后利用PID模塊進行程序偏差調節。通過葉輪電動機轉速的合理調節，結合皮帶秤實際測量值的調整，可形成完整的自動煤量調節系統。

總結：

綜上所述，電廠輸煤程控系統是整體電廠運行的重要保障，也是電廠機組控制的核心。因此，在實際電廠輸煤程控系統設計過程中，電廠應依據現場工藝運行要求，合理利用PLC技術，從硬件組態、軟件組態等模塊進行優化整改。結合PLC技術的創新應用，可從根本上解決自動配煤控制、網絡信息轉換等技術困難，促使電廠加倉效率及控制精確度得到有效的上升。

參考文獻：

[1]張振坤，劉潤. PLC在火電廠輸煤系統中的應用分析[J]. 工程技術：引文版，2016（12）：00053-00054.

[2]魏靜，張力，李書才. 無線通訊技術在發電廠輸煤程控系統中的應用研究[J]. 工業控制計算機，2018（2）：110-111.

[3]田權. PLC在輸煤程控系統中的應用[J]. 工業b，2016（8）：00133-00133.

[4]樊逸飛，苗榮霞. 基于PLC的火電廠輸煤程控系統[J]. 化工自動化及儀表，2018（6）：25-26.