（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 内蒙古鄂尔多斯市 017209）
摘要：文章介绍了火力发电厂输煤控制系统特点，火力发电厂输煤PLC控制系统的结构、功能和操作方式。PLC在火力发电厂输煤控制系统应用的实践证明：PLC是实现火电厂热工自动化的理想控制器，PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制，而且能完成模拟量控制及智能控制，并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。
关键词：火力发电厂；输煤控制系统；PLC
前言
随着我国经济迅速发展，我国电力事业进入飞速发展期，火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增大，运行参数越来越高，主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂。输煤系统是电厂辅助系统的重要组成部分，是火电厂电力生产燃料供应的有利保证。在火电厂的运行过程中，自燃料进入电厂到送至锅炉原煤斗的过程中，它的破碎、称量等都是在皮带传输的过程当中进行的一连串的连续过程，输料系统工作效率的提高是整个工艺过程的关键因素，整个输料过程的远程临控也对自动控制系统的设计提出了更高的要求，传统方法不能得到满意的测控效果。因此在输煤系统中选择比较有优势的PLC（可编程序控制器）控制系统，整个控制过程具有正常运行及事故处理，各种参数的监测、报警信号的发出、装置的调节、控制及设备危险时的保护功能。
一、火力发电厂输煤控制系统特点
火力发电厂输煤系统的任务主要是卸煤、储煤、上煤和配煤。输煤控制系统就是对输煤系统的设备进行控制，使其能按一定的顺序运行，以便完成上述任务。主要设备包括翻车机、斗轮堆取料机、带式输送机、给煤机、犁煤器、除尘器、除铁器、滚轴筛和碎煤机等。由于大型火电厂在一定时间内煤量相差很大。用煤量亦相差很大，煤质差别也可能较大，同时为满足配煤和煤的粗处理的要求，输煤系统必须具有多种多样、十分灵活的运行方式，才能满足机组稳发满发的要求。
火电厂输煤系统的主要特点如下：
(1)系统设备多。设备种类多：给煤机、翻车机、斗轮堆取料机、皮带输送机、碎煤机、筛煤机、犁煤器、三通挡板、除尘器、取样机、煤位检测装置、皮带秤等；设备数量多：火电厂输煤系统设备数量一般均为100多台。
(2)系统分布广。火电厂输煤系统设备布设分散、作业线长、运行方式灵活多变，分布一般在几公里的范围内，有的大型火电厂甚至更远。
(3)系统故障点多。皮带的拉绳、跑偏、超载、撕裂；碎煤机的超温、超振；三通挡板及犁煤器等的卡死或不到位；皮带、筛煤机的堵煤等等。
(4)工艺流程复杂。多种煤源设备取煤通过电动三通挡板的切换经皮带输送机 (一般均为双路)传送到原煤仓，可以组成几十种工艺流程。
(5)系统运行环境恶劣。输煤系统运行环境粉尘飞扬，水、灰、煤粉比比皆是.
二、输煤PLC控制系统概述
本中心控制系统采用的控制方案概括而言即可编程控制器PLC+上位监控站，控制系统方案框图如下页所示：
本控制系统具体而言即采用控制室集中监控方式。现场设备的运行状态及工艺参数（如：煤仓料位、电机电流信号等）直接进入PLC，PLC再与上位操作员站工控机进行数据交换，上位机监控画面上即可显示现场各设备的状态。操作人员根据这些状态参数，通过鼠标和键盘就可控制现场设备，PLC接收到这些指令后，再综合输入信号，按预先编制好的程序进行逻辑解算，将结果送入输出模块，通过各输出点信号即可控制现场设备。
通过与PLC的数据交换，上位监控站可显示整个工艺系统的运行状态，包括各流程的运行状态及各测点参数变化、电动机的状态，且能实时进行语音报警并生成报警记录，从而使操作员在控制室内就可清楚地知道现场工艺系统运行状态及报警状态，通过上位站监控现场每一设备，不必再去现场直接对设备进行一对一硬手操，减少了操作员的工作量，实现了方便可靠的控制室集中监控。
三、输煤PLC 系统组成
本中心程控系统主要由控制软件及控制设备组成。
1 控制软件
可编程控制器PLC编程软件选用与之配套的下位编程软件RSLOGIX5000对其进行组态及编程，上位监控站的开发软件是GE公司的fix高级实时监控软件包。
2 控制设备
2.1可编程控制器PLC
可编程控制器PLC选用与之配套的下位编程软件RSLOGIX5000，该软件是基于WINDOWS或WINDOWS NT系统的，支持梯形图编程。PLC控制现场设备启、停，采集现场信号并处理，同时通过以太网同上位监控系统通讯。
2.2 上位监控站
为适应工业现场环境要求及监控系统的运行要求，上位机选用台湾研华工控机，大屏幕显示器选用20”LCD显示器。
2.3数据通讯系统
PLC的CPU与I/O站间采用冗余的ControlNet网通讯；PLC与上位站间采用以太网通讯。
2.4其它控制设备
本控制系统设一个主站和三个远程站，主站包括：操作台一座、电源柜一面、控制柜两面；#1远程站包括电源柜一面、控制柜一面；#2远程站包括电源柜一面、控制柜两面；#3远程站包括电源柜一面、控制柜两面；控制设备中还包括全套PLC网络通讯电缆及台、柜间全套连接电缆等。
四、输煤控制方式及控制功能
本中心输煤程控系统控制软件包括控制部分和计量部分。
控制部分由输煤、配煤两大部分组成。输煤有三种工作方式，即程控、联锁手动、解锁手动，程控为主要运行方式，联锁手动次之，而解锁手动不可作正常运行方式，此种方式只提供给维修和调校之用，决不可以带负载运行，因为电气回路的联锁关系已经解除，一旦出现故障，容易造成淤煤。配煤有程配和手配两种方式,在维修、调试时或犁煤器到位信号、煤仓煤位信号不正常时使用手配方式。
为了完善现场设备的程控运行，还辅以音响报警系统，随时把现场的信息反馈到控制室并提醒现场配合控制室动作。系统除在控制台的左右侧台上各设有两个筒前急停、筒后急停按钮外所有操作均通过上位监控机来实现，操作人员通过鼠标及键盘进行操作，本系统以鼠标为主要操作工具。现场设备运行工况及故障报警系统也在上位机显示器上显示。
1 输煤部分
1.1 程控
程控启动：输煤设备自动以逆煤流方向启动。预启完成，屏幕提示“允许启动” 后，操作员按动“程启”键，再按下相应的流程按钮，系统就从距煤源最远的皮带开始按逆煤流方向逐条自动启动。
程控停机：停流程是按顺煤流方向从煤源开始的，每一台设备的延时停车时间都能使其上余煤正好走空，这样，保证了下次再启动流程时，设备处于空载状态。
一个流程在程控运行中，若其中某一设备出现故障，PLC主机立即向此设备发停车信号，并联跳故障点以上(逆煤流方向)所有设备（碎煤机等6KV的重设备除外）。而故障点设备急闪光，告诉操作员故障发生的地点，同时发出音响，屏幕显示故障设备及故障类型，以便操作人员及时处理。
由于紧急情况需立即停所有设备时，操作台上分别设有急停按钮，该急停信号直接进PLC，不通过上位机传送，此按钮一旦动作CPU能立即接到指令，使设备立即停下来。急停按钮适用于所有操作方式。
1.2 联锁手动
联锁手动方式下，启动所选流程需先预启，按动“预启”键，并按下相应的流程按钮，所选皮带沿线警铃发出音响，提示皮带沿线的人员远离皮带，但与程控方式下的“预启”不同，联锁手动方式下的“预启”不自动倒挡板，而由操作员手动倒挡板并人为确认挡板已到位，皮带沿线打铃15秒后，屏幕提示“允许启动” 信号，既具备了启动流程条件。联锁手动方式下启停流程，要求操作员按逆煤流方向手动启动，顺煤流方向手动停车，对于联锁运行中的流程，若某一台设备出现故障，联跳处理方式同程控。
联锁手动方式相当于半自动，与程控方式比主要区别在于：
预启时只打皮带铃、启除尘器等辅助轻设备，不自动倒挡板，不判断挡板位置是否符合流程要求；
启、停皮带机需按逆煤流启动、顺煤流停机的要求手动操作。
与解锁手动方式比主要区别在于：
联锁手动虽为手动启停皮带，但必须按逆煤流启动的顺序要求进行，不能任意操作；
只能操作程选的流程内设备，不能操作非程选设备，相反，解锁手动方式下只能操作非程选设备；
联锁手动下，皮带机等设备虽为手动启停，但皮带机间的联锁关系是存在的，任意皮带故障，均会逆煤流联跳其余皮带机，不会造成淤煤，而解锁手动方式下没有这种保护关系，因此解锁手动只在单台设备调试时使用
2。煤仓配煤部分
煤仓配煤部分分“程配”、“手配”两种操作方式。筒仓配煤仅设“手配”操作方式。
2.1 煤仓程配
程序配煤是根据现场料位计发出的煤仓煤位信号自动控制犁煤器抬落进行配煤，即低煤位优先配、顺序高煤位配及余煤配。顺序配是从１号仓开始逐个进行配煤，配到高煤位出现后转入下一个仓配煤，在顺序配煤过程中，一旦出现低煤位信号不管原来配煤在哪里进行都将立即中止而转入对低煤位信号的仓配煤，即出现低煤位信号的仓要优先配煤。若是有两个以上的仓同时出现低煤位的信号，则按顺煤流方向依次配煤至低煤位信号消失后延时一段时间。当全部低煤位消失时，各仓的配煤将按顺煤流方向依次进行，当配至尾仓出现高煤位后，系统提示“配煤一周完毕”。对于高煤位已消失的仓，可依据操作人员发出的重配指令，继续循环配煤。如果需要停止配煤，操作人员按下“程停”按钮，选择相应的配煤流程，系统自动按顺煤流方向延时停止皮带输送机，皮带上的余煤将平均分配到各仓内。配煤换仓的过程中，若启动落犁(或抬犁)信号发出后10秒钟。PLC主机还未接到犁落到位 (或抬到位) 回答信号,将发出犁煤器卡死信号。此时应立即将系统打到 “手配”方式,手动抬落发生故障的犁煤器2到3次,如果故障排除,再将系统打到“程配”, 再按“配清”、“重配”, 程序将重新配煤。在现场故障未排除前只能用手配方式对各仓进行配煤，并将此犁就地抬到位，在手配过程中不再使用此犁。
程配时还可设置检修仓，可使配煤程序跳过检修仓配煤，直至尾仓。还可通过对尾仓或检修仓的设置，实现对任意一段仓的配煤或对任意某几个仓的配煤。
2.2 手动配煤
手动配煤通过上位机手动操作每个犁的抬落，进行配煤。手动配煤主要用于筒仓及煤仓煤位信号不准的情况下
3 计量部分
计量部分包括原煤仓加仓量统计、上煤量统计，二种计量均通过皮带上的电子皮带秤发出的吨脉冲实现。
五、结束语
实践证明，发电厂输煤控制系统采用以PLC为主机的程控技术，实现自动化控制，可以有效的防止事故扩大，保证设备和人身的安全。PLC在技术上具有控制功能强、编程简单、可靠性高、实现工艺联锁方便、适应恶劣的工业环境能力强、维护方便、可在线修改等特点。PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制，而且能完成模拟量控制及智能控制，并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。
论文作者:王永利
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
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