保定热电厂输煤系统计算
机程控技术应用
Prepared on 24 November 2020
保定热电厂输煤系统计算机程控技术应用
姚丽欣保定热电厂，河北保定071051
1概述
保定热电厂燃料输煤系统经过几期扩建，现在分为新老2个系统。老系统控制＃l～＃4炉的输煤皮带，新系统控制＃5～＃6炉及地煤沟往煤场存煤的输煤皮带。鉴于资金情况和现有控制方式，首先解决老系统的输煤程控和模拟监视问题。老系统由16条皮带运输机、4台叶轮给煤机、14台电动犁煤机、5台除铁器、2台碎煤机等设备组成2条机构化作业；其受控范围为煤沟至主厂房煤仓间各设备。由于输煤系统原来采用继电器完成远方集中控制，操作方式落后，继电器老化，运行可靠性低，故障率高，设备和电能损耗严重，工人劳动强度大，工作环境差，占用运行人员多，已不适应目前的发电量和电厂安全生产的需要。更为严重的是，因继电器盘面与底座导电体（焊接线）距离太近，底座受热严重碳化，导致控制系统经常发生严重的热接地，致使皮带机自启、自跳事故频繁发生。输煤系统是电厂的重要环节，如不及时对操作方式落后、事故隐患严重且无备件更换的控制系统进行技术改造，势必对机、电、炉的安全生产造成严重威胁。因此，为保证安全生产，确定采用可编程控制器(PLC)控制技术对目前输煤系统控制进行技术改造。
2程序控制系统的构成及主要特点
上位机系统
上位机（人机接口）作为系统最顶层的管理系统，是运行人员操作控制系统的窗口。它负责管理下一层的PLC系统，发出指令，处理分析PLC发来的信息，实时模拟显示现场的运行工况，提供现场设备的运行状态。当系统发生故障时，实时发出声光报警，显示故障位置，通知现场维护人员，控制系统启停，管理系统资料，打印报表等。在上位机上可通过PLC一对一控制现场设备的启停，用鼠标可在屏幕上设置、修改皮带运行方式、检修设备、试验设备等。通过上位机还可以监视PLC的运行状态，修改PLC内部的现场梯形图程序（调试时使用）。
本系统采用4台台湾研华工业控制主机，配置见表1。
系统
＃2 PLC盘（主站）内的PLC是一种以微处理器为核心，带有数字、模拟量输入输出接口，具有面向现场的梯形图可编程管理系统。它完成逻辑、顺序、定时、运算等功能，以顺序控制为主，既控制开关量又能处理模拟量，并且具有很高的可靠性和抗干扰能力，能很好地适应输煤现场的恶劣环境。PLC系统是上位机系统的下一层控制管理系统，负责直接控制管理现场的一次设备。如果系统出现故障，直接处理并与上位机通讯，将现场的工作状态和故障信息传送到工控机屏幕上，供运行人员操作和处理。
本系统采用日本OMRON公司最新出品的SYSMAC CS1系列PLC。它结合了网络功能的视窗工具用于快速设计和开发，加速了工厂信息和标准化的管理。它是管理工厂自动化新时代的PLC。
SYSMAC CS1系列PLC系统具有更好的连接性和兼容性。大大增加了PLC必须处理的数据量。因此CS1系列提供多个端口以与外部设备进行串行通信。PLC系统各部件参数见表2。PLC配置见图1。
外围一次信号和控制电缆
采用原系统设置的接触器辅助接点返回信号输入PLC机，作为皮带机、碎煤机、叶轮给煤机、除铁器等机械设备的电机启、停信号。该信号作为设备启、停联锁条件纳入设备启、停程序，实现设备启、停联锁控制；并作为电机故障检测条件纳入监控程序，实现电机故障自动报警处理；也作为设备启、停显示信号条件。
采用皮带速度信号和皮带纵向撕裂检测信号装置，作为皮带机运行的主要监控条件纳入监控程序，实现皮带故障自动报警处理。
高低煤位信号
分别采用料位计实现煤仓煤位的连续指示和越限报警。高低煤位信号纳入自动配煤和停车程序，实现煤仓自动配煤和煤仓满煤自动停车功能。
堆煤信号作为落煤管堆煤条件，纳入堆煤自动处理程序实现堆煤自动处理功能，堆煤信号装置采用堆煤信号检测器。完善和利用原系统安装的位置信号，主要反映挡板和犁煤机等机械设备的运行状况。这些信号纳入系统启、停程序和运行监控程序，参与设备启、停联锁，实现事故自动处理。控制电缆
控制电缆是程控装置与执行机构之间传递控制信号的主要媒介。本系统原有信号电缆可利用率较低，重新增设了大量信号电缆。系统特点据当前PLC控制技术的发展方向，按照技术先进、实用、可靠，适应改、扩建发展的原则，采用日本OMRON公司最新出品的SYSMAC CS1系列PLC为主机，构成输煤系统的PLC 程序控制系统。实现集计算机、控制器、数据通讯和大屏幕显示器技术于一体，具有实时数据采集、实时运行监控、动态图形和数据显示、实时打印记录、档案存储生产数据、越限报警等项功能，为国际90年代先进水平。该系统实现了输煤系统不同工艺要求的程序开发、程序控制、实时数据采集和动态图形显示。输煤系统的运行设备、煤仓煤位及皮带计量系统的运行状态和工艺参数均可在彩色屏幕上用变色、闪烁、水平及垂直填充、图形移动和旋转等特殊属性进行动态过程显示，生产率及质量数据能以趋势跟踪曲线的形式加以揭示，并可用档案形式加以存储，随时可以调用。该系统还具有与全厂计算机管理信息系统联网，实现计算机信息输入、存储和传送处理，实时打印记录过程报警事件，定时记录系统在线工艺参数和生产数据等功能，为生产和设备管理提供了便利条件。该系统扩展灵活、方便。由于它提供的是可按系统要求配置的模块化结构，控制器能够对中大规模的控制进行组态，以满足最高性能的应用要求。其用户程序存储容量可扩展到 512 KB。用户应用程序采用结构化编程、继电器梯形图语言。PLC执
行的用户程序主要反映工艺系统对计算机的控制要求。具体设计、编制实现了对输煤系统的程序启、停选择，混煤仓前、后各设备的程序启动、监控和停机操作。并可在煤仓煤位、堵煤信号等信息准确后，实现煤仓自动配煤和堵煤自动处理。程序易学易懂，易于掌握，运行时还可以联机在线修改。该系统具备的程序可编性，接口可扩展性和运行的高可靠性，完全能够满足输煤控制系统的技术要求。系统具体配置和信号流程详见图2。本系统程控部分由2台工控机（双机热备）、＃2 PLC盘（主站）、＃3隔离输入盘、＃4隔离输出盘、＃5子站盘构成。程控部分电源来自＃1电源盘，信号取自现场、＃6犁煤机盘和＃7皮带机盘。3程序控制系统的主要功能数据采集和数据处理具有实时监控和实时数据处理功能，可实现输煤生产过程的计算机实时监控和实时数据处理。智能化操作具有智能化操作功能，可使操作和管理人员通过彩色大屏幕显示器监视设备运行，获取生产信息，使操作人员对输煤系统的运行状况一目了然，并可在键盘上进行各种规定功能的操作，实现输煤系统运行设备的计算机远方操作和管理。
a. 据煤仓煤位信号及来煤、需煤调度指令，实现煤沟至煤场、煤场至混煤仓和煤仓至主厂房煤仓间各工艺流程的设备在启动、停车程序管理下，按工艺程序要求自动启停。
b. 依据煤仓煤位信号和犁煤机抬、落位置信号，在自动配煤程序管理下实现煤仓自动配煤。
c. 依据各路运行设备选择信号及煤仓煤位信号，实现系统自动倒旁路运行。碎煤机故障时，先倒旁路，再停煤源，系统正常停车。
d. 根据堵煤信号在堵煤自动处理程序管理下，实现堵煤自动处理。
e. 根据现场具体的要求不同或设备检修情况，输煤皮带和电动犁煤机可分别独立运行，并通过计算机屏幕改变运行方式。图表显示具有动态三维图形显示、数据实时查询和档案存储功能，操作人员和管理人员可以通过彩色大屏幕，以图形动态显示方式监视被控设备的运行状况，实现查询各种运行数据和档案存储数据，实现输煤系统设备和上煤量等项生产数据的在线监控和管理。报警
如果皮带运行期间出现各种异常现象，如电机过负荷、皮带打滑、跑偏等，监控系统能够及时发现并发出音响报警，同时在大屏幕上做出相应提示，使运行人员能够及时采取相应措施。打印制表打印每班运行工况、上煤时间、运行记录及报告、事故记录及报表。扩展功能监控系统可以与其它计算机系统联网，并可再配接模拟盘等，使系统功能更加完善。安全方面从安全角度考虑，计算机电源设计有足够容量的UPS。另外,为防止因计算机系统故障而影响输煤系统操作，控制盘上仍设有硬手操把手。4结论以工控机和PLC为主机构成的程序控制与监视系统，正在随着引进技术和设备进入我国市场。其高可靠性为提高工业生产能力提供了技术保障，其卓越的性能价格比和丰富的功能，可以解决工业控制和数据处理方面的技术难题。PLC程序控制装置是实现工业程序控制的现代化控制设备。任何复杂的联锁系统，仅体现在PLC所执行的用户软件中，而无需使用大量的电缆和继电器进行硬接线。其优越的上位机所拥有的纯中文操作平台不仅减少了运行操作人员的培训时间，也为开发人员提供了强有力的开发工具。其效果体现在：PLC具有极强的抗干扰功能，可消除其事故隐患，提高系统运行的可靠性；节省用工，减少运行人员；减轻工人的劳动强度，改善工人的工作环境；提高输煤生产的经济效益和输煤控制系统的自动化程度及人员的科学技术水平等方面。