输煤程控的控制系统应用 ---北京南山高科技有限公司 ---工业控制部 --马学增 第一部分输煤程控系统 1. 概述 1.1输煤程控简述 在我国大型热电厂中所采用的绝大部分燃料是燃煤。由于煤产地与电厂间地理位置或地域不同，就需通过汽车、火车、或轮船把煤运往火电厂煤场，通过由卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统等组成的输煤程控系统输送到指定的煤仓或煤筒。火电厂输煤控制系统的主要任务就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤控制系统是火电厂十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。基于输煤控制系统在整个火电厂中的重要性，且煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用现代成熟技术PLC和现代总线网络通讯实现其控制功能。 1.2系统组成 本系统程序控制系统采用MODICON的Quantum系列PLC作控制主机，并采用双主机模块热备方式运行。上位采用两台客户机形式构成监控网络，选用美国Intellution公司Fix3.0软件包作为人机界面（MMI）应用软件，实现工艺参数的实时采集显示（DAS）、系统操作（Control）、报警信息自动记录（Alarm&Datalog）、历史趋势显示（History）、系统联网（Network）等功能。 系统包括一个输煤程控主站及从站、远程I/O站，本系统人机界面选用的工控软件包FIX3.0是美国著名的工控软件。监控站的配置为著名美国品牌DELL机、INTEL PⅥ CPU、19"Philips显示器，使系统可靠性、稳定性及处理速度得以保证。其它主要外围设备也选用了优良的品牌设备：网络适配器采用美国3Com公司3c509系列产品。总之，本系统采用上层的软硬件系统来实现整个监控过程的自动化。 系统软件  梯形图编程软件 Concept 软件，XL  上位机组态软件 IFIX 3.0 开发+运行无限点 1.3控制系统功能的实现 1.3.1 控制功能 上煤控制： 程序控制，联锁手动，解锁手动 配煤控制： 程序配煤，手动配煤 设备级控制：手动式运行  输煤控制 本系统有程序控制、联锁手动、解锁手动三种控制方式。在现场设备状态正常的情况下，程序控制为系统的最佳控制方式，在此方式下，设备的空载运行时间最短，操作员的操作步序最少。联锁手动方式是对要启动的流程中设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停车，要求设备启动前须先将三通挡板启动到位，设备的保护动作处理均同自动控制方式。解锁手动是在设备间解除了联锁关系的情况下，一对一启动设备，此方式绝不可带负载运行，因设备已经不存在联跳功能。 考虑到设备带负载停机等因素，流程启动时，只按逆煤流方向逐台启动，联锁手动方式下启动流程也须遵循此原则。 流程按顺煤流方向逐台停机，在故障停机情况下，故障点以上设备除碎煤机延时跳外，均立即联跳，联锁手动方式下，随意停流程中一台设备，也将联跳逆煤流方向以上设备。故障解除后，可将停掉的设备以自动控制或联锁手动方式再次启动。 紧急情况下，可操作上位机的急停按钮或同时按控制台右侧红色的急停按钮，它将使现场所有运行中的受控设备（除碎煤机延时停机外）立即停机。  配煤控制 工程中可根据煤仓煤料位高低信号进行优化配煤。本系统有程序配煤、手动配煤两种运行方式。程序配煤完全根据现场的煤位信号和下料车车位信号，以及系统根据现场要求所设的尾仓和检修车，自动控制下料车运行和停止，完成原煤仓加仓配煤。手动配煤则由操作员根据现场的煤位和车位信号通过上位机操作下料车运行和停止来完成原煤仓的加仓配煤。 （1）程序配煤 （2）手动配煤 1.3.2程控系统的运行方式  自动方式（CRT操作） 正常情况下，所有设备的运行、停运等由PLC按预定的程序自动完成，PLC自动识别各设备所处状态，即通过上位机发出指令，由PLC按预定的程序完成自动程序的运行操作。在投入自动运行前须人工干预，通过点操或步操方式使各设备满足自动运行条件。  步操方式（CRT操作） 操作人员通过上位机的键盘或鼠标对各设备进行单步操作。即选择哪个程序的哪一步,就执行该步。但各步之间的条件须由人工判断。  点操方式（CRT软手操） 操作人员通过上位机的键盘或鼠标对电磁阀，泵，风机进一对一的控制操作，使其处于开或关的状态。  皮带机、碎煤机等就地手动操作 在设备就地柜上设有启停操作旋钮。当就地柜上的远方/就地旋钮处于就地位置时，操作人员可在就地控制设备启停进行硬手操。 1.3.3控制系统的性能 控制系统具有完善友好的人机界面，采用国际流行的上位机监控作为主要的人机接口，取代传统的操作盘和模拟盘控制方式，整个系统的运行操作和监视全部在上位机实现，通过CRT画面、键盘和鼠标对过程进行监控。 上位机上不仅能显示风机、泵、阀门等系统设备的运行状态、过程参数、报警等，还可以进行各运行方式的选择和切换，进行自动程控操作，同时还具有模拟量参数显示、棒状图显示、声光报警、打印制表等功能。 1.3.4上位机功能如下：  程序开发  系统状态诊断  控制系统组态  数据库的管理和维护  上位机画面的编辑和修改  监视系统内每一个模拟量的数值和数字量的状态  显示并确认报警信息  显示操作指导和帮助  建立趋势画面并获取趋势信息  自动定时生成报表，并自动或手动打印报表  远程控制现场设备的开、关、启、停等  远程手动和远程自动方式的切换  对模拟量的设定值和偏置在上位机可开放式设定 1.3.5显示功能：  多窗口的图：能够覆盖工艺系统的实际情况，画面简洁大方  报警画面：显示当前或历史报警信息  趋势图：对重要的数据进行图形化显示  指导画面：指导操作  控制画面：对设备进行控制  故障诊断画面  动态画面  参数修改画面：对工艺参数（步序时间/条件）进行修改 1.3.6其他功能  实现故障报警，输出设备故障信号为干接点，用于切换工业电视监视画面。  历史数据管理：对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。  打印报表：按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。  事件记录：事件和内部时钟按时间顺序区分和管理，并及时显示和打印。  监控TAG及调试：采用结构化TAG定义。既能通过TAG定义随时修改每个测点的有效状态、报警管理、历史数据、死区与PLC通讯参数等，同时能修改实时数据库的TAG值来执行调试操作。  数据库接口与数据通讯：具备开放性的实时数据库能接受任何任务的访问并与其交换数据。系统具备复制和分发功能，将信息分送给其它的通用数据库应用程序，支持SQL、ODBC或OLE DB的应用程序。所有数据能用符号代表，如：VAVLE、MOTOR等，需要时能对变量的每次改变进行监视和处理。 2火电厂输煤程控系统的抗干扰措施 2.1 概述 作为一种应用于工业控制的自动装置，PLC本身具有一定抗干扰能力，比较适应工业现场环境。尽管如此，由于火电厂输煤系统运行条件恶劣，各类干扰信号较多，使得抗干扰问题成为输煤程控设计、调试及运行中的一大难题。许多电厂输煤程控系统不能长期稳定运行，抗干扰能力差是其最主要的原因。 一般来说，PLC系统故障可分为内部故障和外部故障两大类，内部故障指PLC本身的故障，外部故障指系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构等部分的故障。系统中只有5%的故障发生在PLC内部，说明PLC的可靠性远远高于外部设备，提高系统可靠性的重点应放在外部设备方面。因此笔者从硬件和软件两方面考虑，对外部设备综合运用以下几种抗干扰措施，在实际运行中收到了良好效果。 2.2 抗干扰措施 2.2.1 硬件措施 1) 信号隔离 2) 接地屏蔽 3) 电缆选择与敷设 2.2.2软件措施 在PLC控制系统中，除采用硬件措施提高系统的抗干扰能力外，笔者还利用其计算速度快的特点，充分发挥软件优势，以确保系统既不会因干扰而停止工作，又能满足工程所要求的精度和速度。数字滤波和软件容错是达到这一目的的两种经济、有效的方法 1）数字滤波 2）软件容错 3.　输煤程控系统的故障诊断及处理 　 输煤系统设备多，工作环境恶劣。为保证系统运行的安全性和可靠性，系统在设计上合理优化，采用了先进的控制系统及网络结构，现场各设备控制箱采用双层密封箱体； 选用高可靠性的继电器、接触器等组件，通过优化设计，大大减少了接点数，从而减少了故障点，使设备的可靠性、安全性和可扩展性都大大提高。系统可对现场故障信号及时捕捉、准确诊断，并对现场设备采取保护措施，实现了