趙開題

摘要：輸煤系統(tǒng)為火力發(fā)電機(jī)組提供著合格且充足的燃煤，一般由儲(chǔ)煤系統(tǒng)、卸煤系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)及配煤系統(tǒng)等構(gòu)成，其具有系統(tǒng)分布廣、系統(tǒng)設(shè)備多、環(huán)境惡劣、工藝復(fù)雜且系統(tǒng)故障點(diǎn)多等特點(diǎn)，因此使用控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)化生產(chǎn)就顯得尤為重要。本文在對(duì)輸煤控制系統(tǒng)發(fā)展歷程進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，就火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)的組成、功能模塊及控制方式等內(nèi)容進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：輸煤控制系統(tǒng) 火力發(fā)電廠 PLC 上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）12-0018-01

1 輸煤控制系統(tǒng)的概述

輸煤控制系統(tǒng)旨在采用觸摸屏技術(shù)、PLC及計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)對(duì)火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，對(duì)火電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和分析，并且對(duì)火電機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的高效、可靠和安全運(yùn)行。自上世紀(jì)八十年代單參數(shù)儀表控制方式被廣泛采用以來(lái)，火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了如下三個(gè)發(fā)展階段：第一個(gè)階段廣泛采用單參數(shù)儀表控制方式，此種控制方式的技術(shù)比較落后，一般僅在設(shè)備需要檢修或發(fā)生緊急故障時(shí)才使用。第二個(gè)階段廣泛采用單元組合綜合參數(shù)儀表控制方式，此種控制方式具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全性高和人工較少等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度較低。第三個(gè)階段廣泛采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制方式（如PLC、微機(jī)及觸摸屏控制），此種控制方式不需要人工直接干預(yù)就能夠針對(duì)輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的良好控制。

2 輸煤控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

2.1 輸煤控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)早期火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)大多采用集中控制或手動(dòng)控制的方式，即基于繼電接觸器和手工方式的半自動(dòng)化系統(tǒng)，一般在每條皮帶附近均設(shè)有一個(gè)就地操作室，每個(gè)操作室內(nèi)都需要人員進(jìn)行監(jiān)視和操作，并通過(guò)廣播、電話等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。采用此種控制方式，不僅會(huì)降低火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，而且需要投入較多的人力，因此已經(jīng)逐漸被淘汰。

目前國(guó)內(nèi)新建的火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍使用了PLC作為系統(tǒng)的主控設(shè)備，但由于輸煤系統(tǒng)在整個(gè)電廠屬于輔機(jī)系統(tǒng)之一，火力發(fā)電廠對(duì)輸煤系統(tǒng)的控制缺乏足夠的重視，多數(shù)仍沒有采用先進(jìn)的微機(jī)分級(jí)控制方式來(lái)取代傳統(tǒng)的集中程序控制方式，因此使系統(tǒng)的優(yōu)越性沒有得到充分體現(xiàn)。

2.2 輸煤控制系統(tǒng)的組成

典型的的火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)由主站PLC、控制室上位機(jī)、遠(yuǎn)程站I/O模塊組成，具體說(shuō)來(lái)：（1）主站PLC。在選擇PLC時(shí)，重點(diǎn)考慮的因素包括I/O控制點(diǎn)數(shù)、掃描速度、PLC模塊運(yùn)行的可靠性及安全性、通訊網(wǎng)絡(luò)的要求、系統(tǒng)模塊的性能價(jià)格比、程序存儲(chǔ)容量、PLC模塊的可擴(kuò)展性等?？紤]到上述因素，本文所研究的輸煤控制系統(tǒng)選用了兩套MODICON的Quantum140系列的PLC作為下位機(jī)硬件，并采用雙主機(jī)模塊熱備方式運(yùn)行，這樣能夠確保在其中一套PLC發(fā)生故障時(shí)，另外一套PLC能夠在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)投入運(yùn)行。（2）控制室上位機(jī)。本文所研究的輸煤控制系統(tǒng)，其控制室布置了兩臺(tái)互為冗余的上位機(jī)和一臺(tái)工程師站，其中每臺(tái)上位機(jī)由一臺(tái)液晶顯示器、一個(gè)鍵盤、一臺(tái)工控機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)構(gòu)成，從而確保操作人員可以在上位機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控和下達(dá)相應(yīng)的指令。（3）遠(yuǎn)程站I/O模塊。本文所研究的輸煤控制系統(tǒng)，采用就近信號(hào)采集和受控的原則設(shè)置了三個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，這三個(gè)遠(yuǎn)程I/O站的配置基本相同，只是根據(jù)被控設(shè)備的多少在模塊和繼電器的數(shù)量上有所差異。各遠(yuǎn)程站光纖中繼電器主要負(fù)責(zé)與主站的通訊，而I/O模塊主要負(fù)責(zé)各自范圍內(nèi)設(shè)備信號(hào)的采集和控制。

2.3 輸煤控制系統(tǒng)的功能模塊

圖1為一個(gè)典型輸煤控制系統(tǒng)的功能模塊圖，可以看出整個(gè)輸煤控制系統(tǒng)由PLC模塊和上位機(jī)模塊構(gòu)成，其中PLC模塊由控制處理模塊、上層接口模塊和下層接口模塊組成，控制處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自上、下層接口模塊的指令、信號(hào)和數(shù)據(jù)等進(jìn)行解釋邏輯處理，上層接口模塊包括現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)解釋模塊和上位機(jī)指令解釋模塊，下層接口模塊包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；上位機(jī)模塊負(fù)責(zé)日常管理和人機(jī)對(duì)話等功能。

各種開關(guān)量和模擬量信號(hào)被現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集得到后，經(jīng)各站的輸入模塊數(shù)據(jù)預(yù)處理后傳送到主站控制中心進(jìn)行邏輯處理，處理結(jié)果由輸出接口傳送到上位機(jī)中供操作人員使用并存儲(chǔ)，此外操作人員在上位機(jī)中的各類操作指令經(jīng)指令解釋后也通過(guò)控制中心進(jìn)行邏輯處理，其結(jié)果經(jīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸煤設(shè)備的控制。

2.4 輸煤控制系統(tǒng)的控制方式

輸煤控制系統(tǒng)的控制方式包括設(shè)備就地控制和上位機(jī)控制這兩類，其中設(shè)備就地控制采用人工的方式來(lái)實(shí)施，因此本文主要介紹上位機(jī)控制方式。輸煤控制系統(tǒng)上位機(jī)控制方式的內(nèi)容如下：第一種，上位機(jī)解鎖方式。操作人員通過(guò)設(shè)備狀態(tài)查詢界面可以對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行解鎖設(shè)置，使其脫離上下級(jí)設(shè)備間的連鎖，讓工作人員可以在不考慮上一級(jí)設(shè)備是否啟動(dòng)的前提下來(lái)實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備的單獨(dú)啟停。值得注意的是，上位機(jī)解鎖方式通過(guò)只能在設(shè)備出現(xiàn)故障或調(diào)試時(shí)進(jìn)行使用，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)是嚴(yán)禁采用此控制方式的。第二種，上位機(jī)自動(dòng)方式。操作人員在上位機(jī)上對(duì)某一預(yù)先編制并存儲(chǔ)在PLC上的運(yùn)煤流程進(jìn)行選擇，那么當(dāng)滿足啟動(dòng)條件時(shí)（上一級(jí)設(shè)備正常啟動(dòng)、本級(jí)所有連鎖和保護(hù)都正常投用），就能夠按照預(yù)先編制的運(yùn)煤流程來(lái)自動(dòng)完成運(yùn)煤和配煤流程設(shè)備的操作。第三種，上位機(jī)連鎖方式。上位機(jī)連鎖方式的使用條件和自動(dòng)方式相似，即滿足啟動(dòng)條件時(shí)就可以使用，區(qū)別在于本級(jí)設(shè)備的啟停需要人工參與操作才能實(shí)現(xiàn)。

3 討論

從全文的分析可知，國(guó)內(nèi)各火力發(fā)電廠近年來(lái)都相繼建設(shè)了輸煤控制系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)大多存在不同程度的缺陷，如系統(tǒng)控制方式改變比較困難、需要投入較多的人力、系統(tǒng)存在較多的不安全隱患及系統(tǒng)控制功能相對(duì)比較薄弱等，為此本文對(duì)一個(gè)典型的火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)的組成、功能模塊及控制方式等進(jìn)行了深入研究。