探讨PLC控制系统在热电厂中的应用

摘?要 plc控制系统具有：操作灵活、可以通用、可靠性高、抗干扰性好、编程方法简单、功能强大、自动化程度高等一系列优点，在热电厂的自动化控制系统中应用广泛。

关键词 PLC；热电厂；自动化控制

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0192-01

由于热电厂的工作环境恶劣，需要控制设备比较多，工作流程复杂，因此实现自动化控制是提高热电厂工作效率的必要条件。这篇文章主要介绍了PLC在某热电厂自动化控制中的应用。

1 PLC系统的硬件设计

1.1 对上下位机的配置问题

某热电厂PLC的自动化控制系统有600多个的I/O控制点。通过考虑了I/O数容量、机器扫描的速度、自诊断功能以及控制系统的价格等问题，西门子的TI545型号的PLC较为适合。因为控制点数很多，但是具有PLC模块的主框架配置的I/O的模块数量有限，所以增加了四个框架，每一个增加的框架有一个对远程底盘进行控制的模块，用于和Ti545进行通讯。全部的框架带有一个电源的模块和输入输出端口的模块。

系统还设置了5台监控站，使用研华586型的工控机，还设有一个工程师控制站。上下位机进行串行通讯。PLC的整个系统的电源是UPS提供。

1.2 保证讯号的可靠性

1.2.1 讯号的联接

现场传来的4 mA～20 mA的电流信号要分别经过仪表和PLC，这就是输入的信号。在实际的应用过程中发现：一旦PLC或者仪表任何一个出现了故障，就会出现两个部分信号失灵的情况，这个时候要采用两种方法进行改进。当仪表系统收到电流信号以后能够输出电压信号的，就要把这个电压信号输入到PLC；如果不能输出电压信号，可以用配电器把电流信号分成两条线路分别输入到仪表以及PLC中。根据实际的情况选择一种即可。

1.2.2 讯号的隔离

现场来的4 mA～20 mA的电流信号当经过伺服放大器和手操作器的时候，这也是他们的输入信号。这个电流信号会在手操器的内部电阻上输出一个电压，以此作为PLC输入信号。但在实际使用中发现，由于伺放的输出端的内部已经接地，但是PLC的输入端在负端的内部应经进行了接地，所以当伺放和手操器以及PLC进行互连的时候，手操器的内部会出现电阻两端被同时接地的现象，所以造成手操器和PLC的输入信号失灵。这时也可采用两种方法：进行隔离输出伺放，即使伺放的输出端形成浮空；还可以在手操器和PLC中间加一个隔离器。

1.2.3 对PLC进行故障的处理

由于仪表系统是采用手动操作的，但是PLC是自动控制系统，为了避免出现事故，在PLC的系统出现故障的时候，要依据发生故障影响PLC系统的具体程度，划分为：轻故障以及重故障，在屏幕上对轻故障进行显示，对操作人员进行提示；出现严重故障时，进行仪表系统的自动切换，并发出声光报警，对操作人员进行提醒。只要PLC的重故障没有被排除，PLC的系统要保持脱机的状态，不能将操作系统进行切换。这些故障的处理是利用PLC的自行诊断和梯形的编程功能实现的。

2 设备的实时控制软件介绍

PLC自动控制系统应用的是自身配置的Tisoft软件进行编程，它具有一套梯形的逻辑指令集合，这一切都使系统的逻辑控制功能的运行非常的方便，例如自诊断和故障的处理。这套软件还包括：控制功能模块和函数功能模块，因此进行简单的控制时，可以直接使用功能模块进行控制，复杂的控制可以编写SF程序。这里介绍汽水的控制系统的实现。

汽水的控制系统由对汽包进行水位控制和对主汽进行控制两个回路。它的组成部分是：给水泵，V1、V2、V3、V4四个电动调节阀，进行维修主路的时候使用旁路，因此形成了给水的两条支路：主路和旁路。其中一条直接进入集水箱，另一条在通过表面的减温器以后进入集水箱，最后集水箱的水进入汽包。饱和蒸汽从汽包出来以后通过低温的过热器，对表面的减温器进行减温，随后出来的蒸汽通过高温的过热器以后进入汽轮机。

这个系统的自动化控制难度有：

1）主汽的温度会因为减温水的流量不足引起超温。

2）对汽包的水位进行控制和对主汽温度进行控制的时候会出现耦合的现象。

3）主汽的温度会因为送风量和给煤量出现变化引起波动。

采取的应对办法：

2.1 用V4对汽包水位进行控制

系统在实际运行过程中，特别是高负荷的情况，让V3全开也不能保证减温的水流量，因此主汽温度会出现超温。所以要把V1全部开启，使用V4对给水的流量进行调节，对水位进行控制。

2.2 提高对主汽温度以及汽包水位控制的协调性

由于V4对汽包的水位进行控制，所以汽包的水位和主汽对温度之间控制的耦合会变强，为此使用单向的解耦进行控制，就是在调节V3的时候，对V4的也进行相应的调整，控制好总的水量。

利用V4对汽包的水位进行控制，可以起到对减温水量的缓解，但是出现燃烧不足的时候，仍然会出现主汽的温度超温。所以为了控制汽包水位在允许范围内波动，尽量的关小V4。

2.3 对主汽温度调节使用变微分的方法

由于主汽的温度会受到送风量和给煤量变化的影响，所以要达到超前控制的目的，在控制计算的时候，对减温器产生的蒸汽温度使用微分计算，这样的做法是为了控制好扰动对主汽温度的影响，使其控制在一个规定的设定值范围内，但是当主汽的温度偏离这个范围较大的时候，由于微分的作用，主汽温度不能回归到规定值的范围，因此对其进行变微分的控制。这就是设置好主汽的温度，利用强微分控制外界的影响，控制好主汽温度不能偏离设定范围。

3 系统的监控软件

对系统的监控使用FIX进行编程，报警的显示以监控系统用图形的方式对生产过程进行动态的模拟，并将过程中的状态和参数进行显示。具体内容：

1）对实时过程中的数据进行流程图显示，是监控系统的主要显示界面。

2）控制回路的运行及控制参数的修改用回路图的形式显示。

3）监控的所有画面都能显示报警状况，并对发生过的报警进行记录。

4）对设置的参数的历史数据可以保留199天。

5）可以对历史的趋势以及报表和画面进行打印。

4 PLC系统的发展

现在的热电厂PLC自动控制系统还面临稳定性差等问题，随着不断对PLC系统的开发，PLC系统在工业生产自动化中的应用会更加的便捷、可靠、稳定和安全。随着微处理器的研发，PLC系统会变得更加小型化，使用更加人性化；PLC的编程会更加的方便，编程的语言也会变得多样化；适应不同控制功能的模块会不断的被开发出来，整体的提升PLC的工作效率；PLC的运行速度会越变越快，处理大型的工业流程故障率会大大降低；随着PLC存储设备的容量不断的增加，PLC系统的价格以及使用安全性会大幅度的提高。PLC系统必将推动工业自动化向更先进的方向发展。

5 结束语

PLC系统可以很好的实现对热电厂生产过程中的自动化控制，减轻了工作人员的工作量，提高了电厂的生产效率，保证了热电厂生产过程的安全性，减少了事故的发生，是热电厂自动化得到推广的有力工具。

参考文献

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