1 概述
目前安慶石化熱電廠發(fā)電所需的燃料--煤主要由鐵路和水路兩條線供應(yīng)。其輸煤系統(tǒng)的鐵路部分已采用PLC控制,系統(tǒng)設(shè)有自動和手動操作方式。而水路部分仍采用常規(guī)的繼電器邏輯控制,只能通過操作臺按鈕進(jìn)行操作。此設(shè)備陳舊,繼電器數(shù)量多,動作頻繁,觸點(diǎn)易損壞故障率高,并且只能采用現(xiàn)場手動控制方式,控制室與現(xiàn)場之間需,整個(gè)系統(tǒng)分段啟停,自動化程度低,不利于事故處理,嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
為實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,對電廠輸煤控制系統(tǒng)的水路部分進(jìn)行了改造,以工控機(jī)為人機(jī)接口,采用PLC程序控制系統(tǒng),取消原有的操作臺按鈕操作、繼電器聯(lián)鎖及簡易模擬盤顯示的控制方式,整個(gè)操作過程繪制成動態(tài)流程圖畫面,通過工控機(jī)進(jìn)行監(jiān)視與
操作。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 控制范圍
控制范圍為自江邊煤運(yùn)碼頭經(jīng)皮帶機(jī)運(yùn)送至煤場或煤倉層的整個(gè)工作過程的設(shè)備??刂葡到y(tǒng)的改造包括煤碼頭裝卸監(jiān)控聯(lián)鎖系統(tǒng)見圖1和廠內(nèi)輸煤聯(lián)鎖系統(tǒng)(見圖示)兩部分,聯(lián)鎖關(guān)系實(shí)際上是逆煤流方向產(chǎn)生的,即只有后者啟動并進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài),前者才能啟動。廠內(nèi)輸煤系統(tǒng)中的皮帶機(jī)為雙帶,分別形成了甲、乙兩路兩種單系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行方式和兩種獨(dú)立交叉運(yùn)行方式。
圖l煤碼頭裝卸監(jiān)控聯(lián)鎖系統(tǒng)
圖2廠內(nèi)輸煤聯(lián)鎖系統(tǒng)
2·2 控制對象
整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制對象主要包括23條皮帶機(jī)及其輔助設(shè)備的控制、檢測和報(bào)警。其中,控制參數(shù)主要完成23條皮帶機(jī)及14臺除塵器的啟動和停止;檢測參數(shù)主要包括各條皮帶機(jī)的輕跑偏、重跑偏、開停狀態(tài)、拉線開關(guān)、速度開關(guān)、切換開關(guān)等狀態(tài)的顯示及電機(jī)電流值的顯示,還包括叉管位置、落煤筒擋板、除大木器·犁煤器、斗輪機(jī)、除鐵器、皮帶秤、核子秤及煤倉料位等輔助設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)的顯示,整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)列于表l。
表1聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)
設(shè)備名稱 | DI點(diǎn) | DO點(diǎn) | AI點(diǎn) |
皮帶機(jī)(23條) | 7×23 | 23 | 23 |
除塵器(14臺) | 14 | 14 | |
叉管位置(6個(gè)) | 6 | ||
落煤筒擋板(18臺) | 18 | ||
除大木器 | 1 | ||
犁煤器 | 1 | ||
斗輪機(jī) | 1 | ||
除鐵器(3臺) | 3 | ||
皮帶秤、核子秤 | 3 | ||
煤倉料位 | 3 | ||
其他 | 4 | 1 | |
合計(jì) | 209 | 38 | 29 |
2·3 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)水路輸煤系統(tǒng)的跨度大,設(shè)備比較分散,現(xiàn)場環(huán)境惡劣,采用一套集中管理分散控制的系統(tǒng),不僅可以減少整個(gè)系統(tǒng)的電纜長度和施工的工程量,也大大提高了系統(tǒng)的可靠性與自動化水平。鑒于本系統(tǒng)的輸入、輸出量主要是開關(guān)量,整個(gè)控制屬于順序邏輯控制,因此選用了AB公司的SLC500系統(tǒng)小型可編程序控制器,該系列產(chǎn)品一個(gè)主控制器可擴(kuò)展多個(gè)遠(yuǎn)程控制站,比較適用于控制對象分散、跨度大的場合,然而擴(kuò)展一個(gè)遠(yuǎn)程站也需要增加額外開銷,遠(yuǎn)程站的數(shù)量和位置的確定必須考慮其性能價(jià)格比,綜合各方面的因素,本系統(tǒng)改造采用了1個(gè)主控制站帶3個(gè)遠(yuǎn)程控制站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3。
圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)水路輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行及分布情況,主控制系統(tǒng)設(shè)置于新建控制室內(nèi),在8 # 、9 # ''站和犁煤器現(xiàn)場操作室分別設(shè)置l個(gè)遠(yuǎn)程控制站,現(xiàn)場設(shè)備的輸入、輸出信號根據(jù)就近原則進(jìn)人各遠(yuǎn)程控制站。其中,煤碼頭裝卸系統(tǒng)通過本次電氣改造,聯(lián)鎖信號可直接由新建配電室內(nèi)的低壓開關(guān)柜送至控制室儀表柜P-l內(nèi);廠內(nèi)輸煤系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號則取自各現(xiàn)場操作室的開關(guān)柜,其中8 # 站、廠內(nèi)控制現(xiàn)場操作室的電氣開關(guān)柜7 # P甲乙、12 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至8 # 站現(xiàn)場操作室儀表柜P-2,9 # 、10 # 站現(xiàn)場操作室的電氣開關(guān)柜13 # P甲乙、14 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至9 # 站現(xiàn)場操作室儀表柜p一3,犁煤器現(xiàn)場操作室的電氣開關(guān)柜15 # P甲乙、17 # P甲乙皮帶聯(lián)鎖信號分別送至犁煤器現(xiàn)場操作室儀表柜P-4。各遠(yuǎn)程控制站通過遠(yuǎn)程I / O模塊由l根通信電纜,即可實(shí)現(xiàn)與控制室的主控制器之間的信號傳輸見圖4。
圖4聯(lián)鎖系統(tǒng)主站與遠(yuǎn)程控制站的分布
2·4 PLC控制系統(tǒng)配置
PLC控制系統(tǒng)由上位機(jī)含微機(jī)操作臺等和PLC含機(jī)柜等二部分組成。
2·4·1上位機(jī)部分
本系統(tǒng)在控制室設(shè)置1臺工控機(jī),同時(shí)配有操作鍵盤、鼠標(biāo)等,通過安裝設(shè)備驅(qū)動程序RSLINX實(shí)現(xiàn)與PLC的通信。工控機(jī)具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和抗*力,安裝基于視窗Windows平臺下的中文版RS View32組態(tài)包和運(yùn)行包,通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)與程控裝置的信息交換。
2·4·2 PLC部分
PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心設(shè)備,負(fù)責(zé)輸入輸出、邏輯運(yùn)算及通信。PLC部分主要包括以下模塊:CPU模板、電源模板、通信模板、EEPROM存儲器模板、遠(yuǎn)程I / O掃描器模板、遠(yuǎn)程I / O適配器模板、開關(guān)量輸入模板、開關(guān)量輸出模板、模擬量輸入模板、機(jī)架、電纜等。
2·4·3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件包括PLC運(yùn)行控制軟件和上位機(jī)組態(tài)軟件兩部分。
PLC運(yùn)行控制軟件為AB公司提供的9324一RLD300ENE編程軟件,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行主要由固化在PLC內(nèi)的控制軟件來實(shí)現(xiàn),該軟件編程采用梯形圖語言,主要實(shí)現(xiàn)輸入、輸出量對應(yīng)在PLC中的地址分配,運(yùn)行控制狀態(tài)切換,正常、故障和緊急狀態(tài)間邏輯關(guān)系的處理以及與上位機(jī)間的通信等功能。
上位機(jī)組態(tài)軟件為中文版RS View32開發(fā)版軟件,通過組態(tài)為zui終用戶提供可直接進(jìn)行顯示和操作的人機(jī)界面,該軟件主要由系統(tǒng)配置、監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及安全性設(shè)置等幾個(gè)功能組件構(gòu)成。組態(tài)后水路輸煤控制聯(lián)鎖系統(tǒng)的畫面主要包括系統(tǒng)總貌畫面、主控畫面、輔助設(shè)備監(jiān)控畫面、皮帶機(jī)運(yùn)行畫面、狀態(tài)信息測覽畫面、報(bào)警顯示畫面、趨勢顯示畫面等。
3 系統(tǒng)功能
3.1控制功能
操作人員能在CRT上對輸送方式和控制方式進(jìn)行選擇,以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)輸煤系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行控制,并動畫顯示整個(gè)聯(lián)鎖流程,以箭頭的方式指示聯(lián)鎖操作順序。系統(tǒng)的控制方式分為集中自動、連鎖手動、解鎖手動及現(xiàn)場手動操作等4種方式,通過各種方式選線啟停輸煤系統(tǒng)。
集中自動方式實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的全自動控制,*由PLC系統(tǒng)完成正常情況下的循環(huán)運(yùn)行控制、異常情況下的故障報(bào)警及保護(hù)控制、緊急情況下的系統(tǒng)控制及故障報(bào)警等。
連鎖手動操作為半自動控制,由操作人員通過使用鼠標(biāo)或鍵盤對人機(jī)界面上的按鍵一對一啟停設(shè)備,通過上位機(jī)與PLC之間的通信,將操作命令送給PLC,從而實(shí)現(xiàn)手動停任一設(shè)備,即逆煤流方向的所有設(shè)備停機(jī)的半自動控制的目的。
解鎖手動操作是指在上煤的情況下,由操作人員在上位機(jī)上手動啟停任何一臺設(shè)備,此時(shí)無任何聯(lián)鎖關(guān)系。
現(xiàn)場手動操作通過現(xiàn)場切換開關(guān)對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制,此時(shí)主控室對設(shè)備不起控制作用。
3·2顯示功能
總貌畫面:顯示各條皮帶機(jī)和輔助設(shè)備的狀態(tài)。
主控畫面:動態(tài)顯示整個(gè)聯(lián)鎖流程及各條皮帶機(jī)的狀態(tài),并以箭頭的方式指示聯(lián)鎖操作順序。
輔助設(shè)備監(jiān)控畫面:顯示輔助設(shè)備的狀態(tài)。
皮帶機(jī)運(yùn)行畫面:顯示各條皮帶機(jī)運(yùn)行,動態(tài)顯示輸煤過程,并顯示電流趨勢圖。
狀態(tài)信息測覽畫面:列表顯示皮帶機(jī)的工作狀態(tài)、控制狀態(tài)、實(shí)時(shí)電流、叉管位置及除塵器、除鐵器、除大木器、碎煤機(jī)等設(shè)備的工作狀態(tài)。
報(bào)警顯示畫面:顯示皮帶機(jī)的電流越限、速度開關(guān)、堵煤信號、拉線開關(guān)、重跑偏、輕跑偏等狀態(tài),并自動進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警處理,同時(shí)予以記錄保存。
趨勢顯示畫面:顯示皮帶秤和核子秤的實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢。
3·3 系統(tǒng)安全保護(hù)功能
在控制室操作臺上設(shè)置緊急停車按鈕,實(shí)現(xiàn)緊急情況下停止運(yùn)煤系統(tǒng)所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過設(shè)置不同級別操作員的安全口令靈活定義用戶的操作權(quán)限,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
在上位機(jī)主控畫面中設(shè)置復(fù)位按鈕,當(dāng)安全保護(hù)裝置動作時(shí),與該部分相關(guān)聯(lián)的設(shè)備將被閉鎖,只有復(fù)位后方可重新啟動系統(tǒng)。
在上位機(jī)主控畫面中設(shè)置檢查與預(yù)啟動按鈕,以檢查各主要設(shè)備與輔助設(shè)備是否到位,在未到位的情況下系統(tǒng)不會實(shí)現(xiàn)自動聯(lián)鎖。
通過上位機(jī)動態(tài)顯示各皮帶機(jī)的電流值與趨勢圖,并實(shí)現(xiàn)電流越限報(bào)警,從而提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。
4 小結(jié)
①采用PLC程序控制系統(tǒng)使整個(gè)輸煤系統(tǒng)的自動化水平有了很大的提高,實(shí)現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動、安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
②通過PLC系統(tǒng)的應(yīng)用,提高了控制系統(tǒng)的可靠性,解決了繼電器控制系統(tǒng)因誤動作而影響生產(chǎn)的問題。通過應(yīng)用軟件中的故障顯示,操作人員可隨時(shí)糾正操作中的失誤并快速診斷設(shè)備的故障。
③通過設(shè)置3個(gè)遠(yuǎn)程I / O站,由1根通信電纜直接將信號傳輸至控制室,節(jié)省了大量的控制電纜,也大大降低了施工和安裝費(fèi)用。
④由于PLC系統(tǒng)的靈活性,可方便地通過改變應(yīng)用軟件隨時(shí)改變工藝參數(shù),增加控制功能,故zui終必然取代傳統(tǒng)的繼電器控制。
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