浅议火电厂基于PLC的输煤系统控制
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浅议火电厂基于PLC的输煤系统控制
摘 要：传统的热电厂输煤系统是一种半自动化基于继电器与人工手动相结合的方式，因为输煤系统现场环境恶劣的原因，对操作工人的身体健康损害较大，同时因为系统原因，生产效率也极低。文章基于火电厂现阶段输煤程控实际运行与调试中抗干扰问题的难题，以电厂输煤程控系统改造为蓝本，从硬件和软件两方面入手，详尽设计分析了输煤系统的自动与手动控制部分，并着手在电厂程控的改造工程中加以应用。此项设计希望通过研究用可编程序控制器PLC来设计整个输煤系统，以此来加强电力企业的工作效率，降低输煤系统对从业工人的人体伤害。系统工程实践表明：基于PLC的输煤控制系统运行可靠，抗干扰能力增强，为实现输煤系统设备的检修奠定了重要的基础，加强了工作效率，降低了对工人健康的损害。
关键词：输煤系统 可编程序控制器PLC
传统的热电厂输煤系统是一种通过人工手动操作加继电接触器想结合的半自动化操作系统，此种操作系统因其自身的不便捷性，使大量的电力工业从业人员长期处于恶劣的输煤系统环境下，严重影响了工人的健康；半自动化的操作流程加大了监控管理的难度、故障发现与维修的时间过长，大大降低了发电企业的生产效率。
随着电力工业的规模化扩大发展，输煤需求大大提高，传统的继电式输煤系统已经无法满足电厂的需要。本文在充分考虑输煤系统作用与可靠运行的技术上，提出基于可编程序控制器PLC系统实现方案，为降低电厂输煤系统的工作量、提高电厂效率提高了有利条件。
1 可编程序控制器PLC运用的意义
热电厂输煤系统是热工厂中较为庞大的一个公用系统，其任务是卸煤、配煤、上煤以达到按时、保质、保量的为机组提供燃煤的目的。随着电厂规模的扩大，输煤系统的作用也越来越重要，传统的输煤系统已经不能满足电厂的需求。
传统输煤使用继电器系统操作，具有任务繁重、运行环境恶劣辅助劳动力占比量大、联锁要求高、同时启动设备多等特点，严重的影响到电厂工业生产。
现阶段热电厂输煤系统要求具有极高的灵活性、可靠性、自动性。可编程序控制器PLC以微处理器为基础，是一种新型的工业控制装置，已成为当代电厂工业自动化的支柱。具有重要的现实意义。
2 可编译程序控制器的特点
可编译程序控制器具有编程简单、维护方便的特点；可编译程序控制器可靠性高于传统继电器控制器，体积小于传统继电器控制器；成本低廉、数据可直接传送至计算机；输入输出均采用115 V交流电压，可直接驱动交流接触器、电磁
阀进行负载；通用性强；可编译程序控制器可进行程序存储，存储容量可扩容到4 kKB；具有逻辑控制、数据处理、模拟控制、通信联网、数据处理等功能。
3 可编程序控制器的基本构成及原理
可编译程序控制器主要由CPU、I/O（输入（Input）模块和输出（Output）模块）、编程器、电源几部分组成。
CPU模块包括存储器和CPU微处理器，用于采集储存相关数据；输入模块和输出模块简称为I/O模块，用于采集和接受输入信号；编程器用于编辑、监控PLC控制器的运行状态；电源使用220 V交流电源或24 V直流电源。
4 可编程序控制器的系统设计
热电厂输煤控制系统主要是通过皮带运机完成卸煤及上煤任务，本设计采用以PLC为核心控制系统
4.1 系统软件控制部分
热电厂输煤控制系统软件设计分为卸煤控制和上煤控制两部分。卸煤与上煤控制都包含公共的系统程序部分，另外还包括自动控制与手动控制部分。具体包含系统启动、停止、故障与紧急停止四类。
系统软件自动控制如下：
①启动时，系统为避免运输带前段因煤料堆积造成事故，会先行启动该输煤系统最后一台设备，让煤料按照逆流方向在一定的时间间隔顺序中启动，经过5
s延时后，再一次延时启动该运输带段的其他设备。启动设备前，应当经过60秒的延时方才能启动各项设备。
②停止时，系统为避免运输带上不会因残留煤料堆积造成事故，会要求输煤系统顺煤料的流动方向按照一定的时间间隔比例，先行停止最前端设备，经过30 s演示后顺序性停止其他的输煤设备。
③发生故障时，需通过手动操作来控制设备停止。当设备发生故障时，每个步骤都需要手动操作停止，其顺序与自动控制停止过程是一样的。在设计中，首先应根据I/O将PLC的输入输出点确定，分配所对应的触点，如图1所示。
④当整个系统因为某些紧急情况或者故障需要紧急停止时，系统会无条件的停止全部的皮带机设备。
4.2 输煤系统与上煤系统控制
整个热电厂输煤控制系统由一台PLC控制，而在实际的运行过程中，整个
输煤系统的卸煤部分和上煤部分是两个不同的工作过程，其工作的过程互不影响和干扰。输煤与上煤系统有自动控制与手动控制、联机与单机控制等方法可供选择。
4.2.1 卸煤控制
①卸煤公共控制。在卸煤控制的公共控制程序中，初始化脉冲将辅助继电器系统进行卸煤部分状态初始化。
②卸煤自动控制。
启动：通过自动/手动切换按钮→进入自动卸煤控制→启动接通→预告电铃信号接通→定时器接通定时→断开常闭触点→铃声停止闭合常开触点→备置位系统逆煤流方向启动→接通运行皮带机→五秒定时开始后常开触点闭合→顺煤流设备启动运行。
停止：停止键→系统顺煤流方向停止→定时器复位→料斗停止运行→皮带机设备延时30 s停止运行。
故障停止：电厂卸煤系统运行中，故障产生情况分为两点：其一，设备过载时间过长，导致过载保护热继电器的常闭触点发生断开；其二，皮带机的拉绳开关动作长触点发生断开。在卸煤系统运行中，设备和皮带机不可避免会有故障发生，为了便于故障设备的及时发现、确保工作人员的自身安全、生产设备的使用寿命延长等情况，输煤自控系统中增设故障停止程序是非常重要的。紧急停止：按紧急停止按钮→线圈“通电”，禁止输出→系统停止→串联控制定器复位。
③卸煤手动控制。手动控制→预告电铃发出→接通定时器定时→断开常闭触点铃声停止→启动各设备运行→串联控制常闭触点→停止。
4.2.1 上煤控制
①上煤公共控制。在上煤控制的公共控制程序中，初始化脉冲将辅助继电器系统进行上煤部分状态初始化。
②上煤部分的自动程序。
起动：通过自动/手动切换按钮→进入自动上煤控制→接通→预告电铃信号接通→定时器接通定时→闭合常闭触点铃声停止闭合常开触点→备置位系统逆煤流方向启动→设备运行→定时，选择上煤路线→五秒定时开始后常开触点闭合→皮带机启动→延时5 s后顺位皮带设备与犁煤设备依次启动。
停止：停止键→停止犁煤机→按照顺煤流方向依次停止工作设备。
故障停止：在上煤系统中，容易出现皮带机与犁煤机故障。发生故障时，应
立即系统复位，使皮带机与犁煤机立即终止工作，按照正常的停机程序依次停止其他设备。
紧急停止：按紧急停止按钮→线圈“通电”，系统停止→常闭触点串联控制定时器复位。
③上煤手动控制。系统启动默认手动控制→系统接通发出预告铃声→接通定时器→常闭触点断开、铃声停止→启动皮带传动电机、犁煤机控制开关启动各设备运行→串联控制常闭触点→停止。
5 可编程序控制器控制面板的设计
在可编程序控制器控制面板的设计中，根据实际的工作环境，卸煤与上煤两个部分的距离都比较远，可将其设计为便于控制、操作方法安全、在工作运行中互不影响的两个部分。根据电气原理设计，可以在电厂输煤系统总控制室设计一个总控台。总控台上显示所有的电源开关与卸煤和上煤部分的联机启动、停止、故障急停开关与按钮。在系统工作手动运行时，在相应的设备旁装设拉绳开关来控制各台设备运行。
本次设计通过可编程序控制器PLC的自动控制系统对火电厂传统的继电器-接触器的控制系统进行了相应的技术性改造，以此达到科学、便捷、系统化的操作流程，节省大量的人力、物力、时间，增加企业的产出效率。
热电厂输煤控制系统是热电厂较为庞大的一个工业系统，其任务是卸煤、上煤以达到按时、保质、保量的为机组提供燃煤的目的。
传统的继电器方式的逻辑控制，因其操控方式的落后、系统的复杂程度、故障发现排除困难等缺陷已经不适合现今的电力工业的发展，所以，笔者通过设计可编程序控制器PLC对热电厂的整体皮带机输煤控制系统进行控制，运用先进的软件技术实现了整个电厂输煤控制系统的逻辑控制功能，根据热电厂输煤系统的逆煤启动、顺煤停止、故障停止、紧急停止的要求，所设计的基于PLC的可编程序控制系统在理论上完全能满足热电企业的实际需求，通过在输煤自动控制系统添加的总控制通信系统，输煤自控系统的监控集中控制将变得更为先进、自动化程度也将变得更高。
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