电厂除灰控制系统中PLC的应用

摘要：介绍了基于PLC的电厂除灰集中控制系统的组成和功能,并从工艺要求、硬件设计、软件编制几个方面阐述了PLC的优点及应注意的问题。

关键词：火电厂；水力除灰；PLC；监控软件

中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号：

引言

由于可编程逻辑控制器(PLC)具有体积小、抗干扰能力强、可靠性高、应用范围广和价格低廉等优点,使其在中小型工业设备自动控制方面得以广泛应用。火力发电厂辅助系统,如除灰系统、补给水处理系统、凝结水精处理系统、废水处理系统、输煤系统等,也普遍应用了PLC控制技术。本文主要介绍为河北某电厂除灰系统开发的基于PC和PLC的控制系统。该系统具有编程简单、运行可靠、使用方便、可移植性好等优点。

一、控制系统简介

除灰系统工艺流程如图1所示。系统控制要求应具有系统切换、自动程序控制和成组或单组操作功能,此外,还应具备跳步、中断和闭锁等功能。

(1)控制

各电场灰斗下的电动锁气器、电动三通、电动搅拌器及入口电动门的动作由PLC程序控制;三级灰浆泵转速由PLC实现自动控制,当灰浆池液位低时,闭锁灰浆泵的转速;三级灰浆泵及进出口阀门的运行由PLC按设置条件自动投切;高、低压水泵及其有关阀门的运行由PLC程序控制。

(2)联锁保护

除灰系统的运行泵事故跳闸时,备用泵自动启动,并关闭其出口电动门;当三级泵有一级出现问题时,关闭其它两级泵并事故报警。

二、硬件配置

采用2台工业控制计算机(工控机)进行监控,实现监控系统的双机热备用,每台工控机均可对2台炉的除灰系统进行控制。2台炉分别独立设置PLC,每台炉PLC的CPU模块和通讯模块分别为双机热备用,以保证除灰系统的可靠运行。

2.1网络系统

PLC的CPU与操作员工作站之间采用RSlinx进行通讯,RSlinx是基于美国AB公司CONTROL-NET通讯协议的通讯软件。操作员工作站与主控室工作站之间通过电厂MIS(管理信息系统)网通讯,MIS网的通讯协议是TCP/IP协议,符合OSI7层模型结构,与常用的互联网协议一致。因此,操作员工作站就与互联网有机地联在一起,只要有高级的管理员权限,就能在互联网的任意位置查看监控画面的信息。

2.2监控计算机

工控机的CPU与内存的配置应相对偏高,因为操作员工作站不仅要与PLC的CPU进行实时通讯,同时还要与主控室工作站交换数据,如果配置低会经常死机,导致严重后果,因此采用2台研华工控机。每台工控机的PCI插槽中安装了AB公司的CONTROLNET网络接口卡KTC(X),用于和PLC的CPU组成CONTROLNET网络,该网络的通讯介质为铜轴电缆。在编程阶段,有1台工控机上安装有AB公司的编程软件RSLogix5,用以编写梯形图,对PLC进行参数设置,扫描远程I/O,以及上载下传已编好的梯形图程序等。在运行阶段,作为操作员工作站的2台监控计算机上都安装有AB公司的监控软件RSView32,它可以显示除灰系统的运行信息,监视、控制除灰系统的运行情况;提供参数越限、设备故障的报警显示和声音提示;显示实时曲线、历史趋势,并有报表打印等功能。任意1台监控计算机都能完成2台炉的监控功能,当其中1台监控计算机出现故障时,另1台机可以不受影响地对2台炉进行操作。

2.3PLC系统PLC采用AB公司的PLC5系列,从可靠性、特殊控制功能、抗干扰能力、扫描速度、上位机接口以及远程通讯功能、与计算机联网和多种软件功能等方面看,该控制器均有优势。系统主要模块的选型如下。

(1)CPU模块为1785L80C。CPU模块上有一个钥匙开关,开关有3个模式:RUN(运行)模式、PROG(编程)模式和REM(远程)模式。在运行模式时,不能创建或删除数据文件,输出有效,能强置I/O;在编程模式时,可以创建、修改、删除梯形图文件,但禁止输出;当钥匙打在远程模式时,可以通过软件进行远程编程、远程测试、远程运行状态的改变。

(2)电源模块为1771P6S、1771P7。前者是220V(AC)、8A电源,安装在本地PLC柜中;后者是220V(AC)、16A电源,安装在远程I/O柜中。

(3)适配器模块为1785BCM和1771ASB。前者是CPU的热备通讯模块;后者是远程I/O适配器模块。

(4)基板模块为1771A1B(4槽机架)和1771A4B(16槽机架)。

(5)开关量输入模块为1771IMD(220V(AC),16点输入)。

(6)开关量输出模块为1771OW16B(16点继电器输出模块)。

(7)模拟量输入模块为1771IFE(12位、8路差分/16路单端),插入机架以前需要跳线。

(8)模拟量输出模块为1771OFE2(12位、4路、电流型),插入机架以前需要跳线。

2.4电气柜及就地仪表

共有6台电气柜,其中电源柜、PLC柜、三级泵本地控制柜,水泵房远程控制柜均为一台,2台灰斗远程控制柜(1号、2号机各1台)。为了保证系统的稳定运行,电源柜内配备了2台不间断电源(UPS,山特公司),1台给监控系统供电,1台给就地仪表供电;PLC柜中布置了PLC的CPU模块;三级泵本地控制柜和PLC柜并排放在控制室中,水泵房远程控制柜和灰斗远程控制柜安放在水泵房和灰斗下。就地仪表包括超声波物位测量仪、温度控制器、压力控制器、弹簧管隔膜压力表和射频导纳料位计。

三、软件设计

软件设计的原则是:全开放,运行时减少人工干预和操作,系统参数和工艺参数在线可调、掉电自保护和上电自恢复等,以便做到运行时不死机,信号采集显示无干扰。该系统的软件主要包括3部分:通讯软件、上位机监控软件和下位机软件。上、下位机软件分别采用 AB公司的RSView32监控软件和RSLogix5编程软件编写。

3.1通讯软件

首先要在操作员工作站工控机上安装AB公司的通讯软件RSLink(基于CONTROLNET协议),这样才能检测到PLC的CPU和其它操作员工作站,然后对工作站进行编号。

3.2上位机监控软件

(1)实时运行参数监测各监控系统采集实际运行的工况参数,可以采用图形、报表形式显示系统的实时工况。

(2)设备故障及模拟量超限报警当设备故障或模拟量超限时,生产监测及管理网络同步显示故障设备名称,并可实现语音报警和实时打印故障功能。服务器将该故障信息存入故障信息数据库,供以后统计分析。

(3)历史数据查询

以上生产实时监测数据均可存贮于生产实时数据历史数据库中,可实现历史回显、历史趋势分析,并可用直方图、饼图等进行综合分析。

(4)记录功能

可以将操作、报警、数据记录到数据库中,以便以后查询,例如可以查到前一日所有操作员的每一步操作,及操作后各仪表的所有记录值。

(5)分权限使用

根据人员的职能设定不同的使用权限, 各司其职。工程师能利用修改权限及时调整程序和参数; 操作人员有操作权限, 可以操作控制系统; 没有权限的人员只能监视不能控制。

3.3下位机编程软件

利用RSLogix5软件进行应用软件开发的流程如下。

(1)设置PLC的CPU类型在安装好RSLink通讯软件后,能检测到PLC的CPU,正确选择其型号后CPU模块上的通讯绿灯就会正常显示。

( 2)扫描远程站点CPU模块与远程站的适配器模块是通过双绞线连接,启动自动扫描功能就可找到远程站点的适配器模块。

(3)配置远程站上的模块逐一配置机架上的每一模块,开关量模块不需要特殊配置,但模拟量模块需要一一配置,例如要选择(4~20)mA类型。

(4)编写梯形图梯形图是整个控制系统运行的核心软件,程序量大,逻辑复杂,需根据工艺要求编写,以达到联锁、闭锁、软手操、成组、半自动、全自动等要求。

(5)下载程序程序经过查错后,将其从工控机下载到PLC的CPU内存中。

结束语

本电厂除灰控制系统于2008年初投运。五年多来,系统运行可靠,功能完善,操作简便,维护量小,得到用户的好评,为PLC控制系统在电厂中的广泛应用积累了经验。

参考文献

[1]AllenBradley公司.PLC5可编程序控制器使用手册[Z].2000.

[2]AllenBradley公司.PLC5硬件手册[Z].2000.

[3]Rockwell Automation公司.Rsview32用户使用指南[Z].2000.