摘 要：熱電廠皮帶輸煤系統(tǒng)是電廠十分重要的支撐系統(tǒng)，是保證機組正常工作的重要條件。本文通過對熱電廠皮帶輸煤系統(tǒng)流程控制的分析，應(yīng)用西門子PLC為控制核心，研制了熱電廠皮帶輸煤監(jiān)控制系統(tǒng)。實踐表明，該系統(tǒng)使用運行可靠、維護工作量小、自動化程度高，且具有遠程監(jiān)控功能。

關(guān)鍵詞：熱電廠  皮帶輸煤系統(tǒng)  監(jiān)控系統(tǒng)  MCGS  PLC

0 引言

      熱電廠皮帶輸煤系統(tǒng)是電廠十分重要的支撐系統(tǒng)，是保證機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件。青島膠南易通熱電廠輸煤系統(tǒng)包括振動給料機、皮帶機、回轉(zhuǎn)篩、破碎機、電動三通等設(shè)備，構(gòu)成電廠輸煤系統(tǒng)的設(shè)備比較多，位置分散，依靠現(xiàn)場工作人員手動控制設(shè)備的啟停，不僅需要大量的工作量，而且對短路、過載、跑偏、堵塞等事故發(fā)生的應(yīng)變能力弱，易造成煤堆積等事故。同時，電廠輸煤系統(tǒng)設(shè)備的啟停順序具有嚴格的要求，需加強各設(shè)備間的連鎖關(guān)系。本文以西門子PLC為控制核心，MCGS組態(tài)為上位機軟件，根據(jù)輸煤系統(tǒng)的實際要求，實現(xiàn)了電廠輸煤系統(tǒng)的就地控制、遠程手動控制和遠程監(jiān)控，并對設(shè)備電流、皮帶跑偏開關(guān)等參數(shù)進行實時監(jiān)測，設(shè)計了過載、短路、皮帶跑偏等故障處理程序，確保了輸煤系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1 電廠輸煤系統(tǒng)分析

      膠南易通熱電廠輸煤系統(tǒng)如圖1所示，輸煤系統(tǒng)由兩條輸煤線路組成，每條輸煤線路包括振動給料機、皮帶機、回轉(zhuǎn)篩、碎煤機、除鐵器、電動三通等設(shè)備。煤流進入電動三通后煤流方向發(fā)生了改變，根據(jù)煤流的方向，電廠輸煤系統(tǒng)有四條輸煤線路。

      為增加設(shè)備的使用壽命，防止在啟動停止過程中過載對設(shè)備造成的損害，要求在設(shè)備啟動和停止時，設(shè)備必須處于空載狀態(tài)。供煤時，各設(shè)備啟動停止必須遵循特定的順序，即對設(shè)備進行連鎖控制。系統(tǒng)啟動時按照逆煤流的方向啟動，即先開啟系統(tǒng)下游的設(shè)備，再開啟系統(tǒng)上游的設(shè)備。系統(tǒng)停止時，按照順煤流的方向停止，先停止上游的設(shè)備，再停止下游的設(shè)備。系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)某個設(shè)備出現(xiàn)故障時，必須立即停止該設(shè)備。同時為防止在故障設(shè)備處出現(xiàn)堆煤的情況，故障設(shè)備上游的設(shè)備必須立即停止，其下游的設(shè)備延時停止或正常運行，待故障消失后，從故障點處延時啟動設(shè)備。為保證煤流不殘留在設(shè)備上，設(shè)備連鎖停止過程中都要設(shè)置相應(yīng)的延時時間。

圖1 電廠輸煤系統(tǒng)圖

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

      控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示，主要包括計算機、PLC控制主站，電氣控制箱、電流變送器、皮帶跑偏限位開關(guān)。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成

      控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機、可編程控制器和就地控制箱的三級控制結(jié)構(gòu)方式。

      工業(yè)控制計算機作為輸煤控制系統(tǒng)的監(jiān)控中心，與可編程控制器以上位機和下位機的關(guān)系進行通信，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)和皮帶跑偏狀態(tài)的實時監(jiān)測，并且直觀的表述輸煤系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

      本文中，可編程控制器選用西門子PLC S7-226，外圍配備數(shù)字量擴展模塊EM222、模擬量采集模塊EM231和以太網(wǎng)模塊CP243。系統(tǒng)利用PLC對整個輸煤系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和控制，并通過工業(yè)控制計算機的人機接口對系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出控制命令。上位機運用MCGS組態(tài)軟件，與下位機配合，完成系統(tǒng)的自動控制和遠方手動控制功能，并對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，實現(xiàn)工作區(qū)的無人操作。

      就地控制箱放在設(shè)備附近，完成設(shè)備的手自動選擇和手動開?？刂疲⒆鳛镻LC的執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對設(shè)備的手自動控制。

      皮帶跑偏開關(guān)、電動三通到位開關(guān)、電流互感器等用于實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，供PLC進行數(shù)據(jù)處理和分析，并交由上位機進行數(shù)據(jù)顯示等操作。

3 系統(tǒng)功能

（1) 自動控制：煤流進入三通后，可進行變向，選擇向A皮帶機或B皮帶機，依據(jù)煤流的方向，設(shè)置四種工作方式，對設(shè)備進行連鎖控制，操作人員通過上位機組態(tài)運行界面選擇工作方式后，選擇系統(tǒng)自動啟動，設(shè)備按預(yù)定順序自動啟動：

①啟動時按逆煤流方向，從最后一條皮帶（及相關(guān)設(shè)備）開始依次啟動，設(shè)置合理的延時時間，直到所有的設(shè)備都啟動以后，才開始供煤，每條皮帶啟動前響鈴30s。

②停運時按順煤流方向，先停供電設(shè)備，然后從第一臺至最后一臺依次停止，每臺設(shè)備見按預(yù)定的延時時間發(fā)停機命令，即要求設(shè)置合適的延時時間，待設(shè)備的余煤清除后再停止其運行。

③故障時，故障點及上游的設(shè)備瞬時停機，故障點下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可從故障點向上游重新啟動設(shè)備，也可以在故障未解除時，從故障點向下游開始延時停設(shè)備，連鎖能阻止任何設(shè)備超出順序的啟動。

（2）遠方遙控：通過PLC和工控機對全部輸煤設(shè)備實現(xiàn)一一對應(yīng)的操作。

（3）就地控制：不經(jīng)過PLC，在現(xiàn)場實現(xiàn)設(shè)備的手動控制。

（4）當(dāng)設(shè)備運行過程中存在危及人身安全及損壞設(shè)備的可能，而操作人員來不及判斷怎樣處理的情況下，可以通過急停按鈕來停止所有現(xiàn)場設(shè)備的運行。

（5）監(jiān)視功能：監(jiān)視系統(tǒng)的運行情況，包括設(shè)備的電流大小，設(shè)備工作模式，皮帶運行情況等，并對故障信息進行報警、報表存儲等處理，供工作人員進行處理。

（6）保護功能：設(shè)置設(shè)備短路、過載、跑偏、堵塞等保護動作、連鎖跳停相關(guān)設(shè)備。

4 可視化軟件設(shè)計

      本文選用MCGS組態(tài)軟件作為系統(tǒng)的上位機軟件。MCGS是由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司推出的用于快速構(gòu)建計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。由于其在系統(tǒng)構(gòu)造方面的靈活性和運行的穩(wěn)定性，并且系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定了通用設(shè)備、PLC設(shè)備、數(shù)據(jù)采集板卡、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶定制設(shè)備等大量與底層設(shè)備連接的驅(qū)動程序，同時，MCGS組態(tài)軟件在軟件接口方面提供了OPC、ODBC、OLE、DDE、ActiveX等與其他應(yīng)用程序交互的多種交換方式，使得MCGS組態(tài)軟件具有很強的通用性，在自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

     MCGS是作為系統(tǒng)的人機界面主要完成，系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)顯示，故障報警、下達控制命令等工作，是系統(tǒng)的監(jiān)控中心。

（1）主控畫面

     MCGS主控畫面如圖3所示，主要由系統(tǒng)模擬運行狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、手自動選擇、連鎖控制、電動三通監(jiān)控等部分組成。

圖3 系統(tǒng)主控畫面

      系統(tǒng)模擬運行狀態(tài)監(jiān)視部分根據(jù)實際采集的設(shè)備參數(shù)，實時的顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備開啟時，相應(yīng)設(shè)備處會有煤流流過，從而使工作人員可以實時的觀察系統(tǒng)的運行狀況；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視部分主要包括設(shè)備工作模式（遠程/就地）顯示，工作狀態(tài)顯示、設(shè)備電流等；手自動選擇部分提供一選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打在自動擋時，各設(shè)備運行時進行連鎖控制，只有下游的設(shè)備啟動后，上游的設(shè)備才能開啟。若某個設(shè)備停止，則其上游設(shè)備立即停止，當(dāng)開關(guān)打在手動檔時，系統(tǒng)會彈出一個手動控制畫面，工作人員可根據(jù)需要隨意的開啟任何一個設(shè)備；連鎖控制由線路選擇和啟?？刂苾刹糠纸M成，根據(jù)電動三通的方向有四條輸煤線路，點動啟動按鈕后，系統(tǒng)根據(jù)線路選擇狀態(tài)，按照逆煤流的方向啟動設(shè)備，點動停止按鈕，按照順煤流的方向停止設(shè)備；電動三通控制部分是電動三通A和電動三通B的監(jiān)控部分，主要完成系統(tǒng)電動三通的遠程控制功能。

（2）輔助監(jiān)視畫面

     輔助監(jiān)視畫面主要由電流歷史曲線、歷史數(shù)據(jù)報表組成，通過歷史曲線和歷史數(shù)據(jù)報表的觀察，工作人員可以對設(shè)備的最近運行情況有個大致的了解，過流過載情況的出現(xiàn)可使工作人員對給煤量的控制有一個提前的預(yù)判。

（3）故障報警處理

      故障報警由畫面報警和語音報警兩部分組成，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)短路、過載、皮帶跑偏等故障時，系統(tǒng)進行畫面提示和語音報警操作，并提供報警處理策略。故障報警策略由兩個選擇，一是從故障點延時停機；而是從故障點啟動，從故障點啟動要確定設(shè)備故障排除的情況下執(zhí)行。

（4）一鍵停止處理

      系統(tǒng)提供一鍵停止功能，當(dāng)有意外情況發(fā)生時，可瞬時停止所有設(shè)備。

5 結(jié)語

      本文以西門子PLC和MCGS為控制核心，設(shè)計了一套火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能全面，操作簡單，監(jiān)控畫面生動逼真且貼近現(xiàn)場，為工作人員監(jiān)控輸煤系統(tǒng)提供了很大的方便，大大降低工作人員的工作量。系統(tǒng)在膠南易通熱電廠進行了具體實施，自投入使用至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，完全滿足實際需要，受到了用戶的好評。