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0引言

plc是可編程的控制器。是在繼電器控制和計算機控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。新型火電廠外圍系統(tǒng)已經(jīng)普遍使用PLC作為控制核心，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制，節(jié)約了人力。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)是直流鍋爐機組的一個重要系統(tǒng)，二十五項反措中明確要求凝結(jié)水精處理系統(tǒng)禁止退出運行，因此，就要求凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)有很高的可靠性和安全性。在現(xiàn)在的火電廠中，凝結(jié)水精處理的控制邏輯已經(jīng)非常成熟，但在維護過程中，還是發(fā)現(xiàn)一些問題，如保護誤動率高、非停風險大、誤操作可能性高等。這就對控制邏輯和硬件組態(tài)提出了更高的要求，需要不斷的優(yōu)化與提升。

1PLC概述

1.1結(jié)構(gòu)

可編程控制器，簡稱PLC（ProgrammablelogicController），是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。

1.2工作原理

PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點，也可以說PLC是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點競爭和時序失配的問題。對于用戶來說，選擇一個PLC，合理的編制程序是縮短響應時間的關(guān)鍵。

2PLC在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應用

某電廠凝結(jié)水精處理工藝系統(tǒng)配2臺獨立的CRT操作員站，為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的要求，PLC采用的是西門子公司S7-400系列的電源模件和CPU模件冗余控制，組成雙機互備，通過以太網(wǎng)進行實施通訊，同時具備雙網(wǎng)冗余功能。編程軟件采用了西門子公司的STEP7工程軟件，可以實現(xiàn)程序的實時監(jiān)測以及在線修改下裝程序，上位機人機交互系統(tǒng)采用了GE公司的IFIX軟件，操作畫面上所有設(shè)備及系統(tǒng)流程一目了然，操作簡單方便。凝結(jié)水精處理控制的氣動閥門，采用的是24VDC電磁閥，對電磁閥的操作指令通過上位發(fā)出后，經(jīng)PLC的DO卡件輸出指令，并通過OMRON24VCD繼電器將信號隔離后輸出到就地電磁閥，從而實現(xiàn)閥門的開關(guān)操作。電機和電動閥門的操作部分也是由DO輸出指令后，經(jīng)OMRON220VAC繼電器加以隔離后輸出，從而控制電機的啟停和電動門的開關(guān)。具體的方式是當指令發(fā)出后，繼電器線圈帶電，常開接點閉合，指令送出到電氣控制回路中，由電氣回路完成電機啟?；蛘唠妱娱T的開關(guān)。程序控制分為一單元、二單元、公用系統(tǒng)三大部分，有相應的控制面板，并設(shè)有“時間控制”畫面，運行人員可對程序控制的所有步序的時間進行實時調(diào)整。1、2單元過濾器系統(tǒng)、高混系統(tǒng)程控設(shè)計自動、手動兩種方式。自動模式下，所有的操作行為將由程序?qū)⒆詣訄?zhí)行。同時所有相關(guān)設(shè)備的手動遠操都被禁止。為了保護設(shè)備的安全，防止出現(xiàn)操作意外以及對一些設(shè)備實現(xiàn)順序控制，系統(tǒng)設(shè)置了一些硬件和軟件方式的聯(lián)鎖，正常運行狀態(tài)系統(tǒng)有兩臺過濾器及兩臺高速混床運行，當只有一臺過濾器運行時，系統(tǒng)旁路門自動半開，當過濾器全停時，系統(tǒng)旁路門全開，混床系統(tǒng)也設(shè)置此連鎖。同時，為了防止系統(tǒng)及介質(zhì)異常而導致設(shè)備損壞，系統(tǒng)設(shè)置了一些保護，例如，系統(tǒng)入口凝結(jié)水溫度高于70℃就有可能損傷設(shè)備，程序設(shè)置了當溫度大于70℃時，停止系統(tǒng)運行，開啟系統(tǒng)旁路的保護。

3凝結(jié)水精處理PLC控制系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化

上文談到某電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)置了系統(tǒng)入口凝結(jié)水溫度高跳系統(tǒng)保護，但在實際運行及維護過程中，發(fā)現(xiàn)此保護的設(shè)計存在一定的弊端。按照自動控制系統(tǒng)保護的設(shè)計原則，禁止使用單點（就地只有一個測點）保護，而某電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)入口溫度測點只有一個測溫元件，當邏輯采集到的溫度高于70℃時，延時1分鐘開精處理系統(tǒng)、混床旁路門，精處理退出運行。同時溫度測點為PT100熱電阻元件，當發(fā)生斷線或接觸不良時，電阻增大，導致溫度虛假升高，使保護邏輯動作，系統(tǒng)誤動?；谶@個弊端，必須采取措施來減小系統(tǒng)誤動的可能性，降低機組的安全風險。根據(jù)自動控制系統(tǒng)保護的設(shè)計原則，我們可以采取以下優(yōu)化方案：

3.1增加測點

在原有測點的基礎(chǔ)上，重新選擇兩點增加測溫元件，選擇可靠性高的溫度元件。在PLC的AI卡件上新增兩個通道，將溫度元件接入。邏輯中增加這兩點溫度的換算塊，并將這三點溫度進行選擇，采用三取二或三取中，選擇的結(jié)果用于保護邏輯回路。這樣，就能大大減少因元件故障而造成的保護誤動。

3.2優(yōu)化邏輯

由于機組運行中增加測點難度較大，因此還可以優(yōu)化原有邏輯來避免保護誤動。當入口溫度每秒溫升大于16℃時，認為測量元件異常，自動切斷保護邏輯，且溫度會在畫面上顯示溫升過高報警。當溫度元件恢復正常，且低于定值后延時30秒，保護邏輯自動恢復。

3.3硬件優(yōu)化

電廠雖然配備了兩套凝結(jié)水控制系統(tǒng)，卻只有一套PLC控制系統(tǒng)。如果PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障停運，則兩套凝結(jié)水精處理系統(tǒng)全停。例如，在處理邏輯缺陷時下載邏輯導致CPU停運，兩套精處理系統(tǒng)全停；處理公用系統(tǒng)某電磁閥箱轉(zhuǎn)換開關(guān)缺陷時導致PLC電源異常，兩套精處理系統(tǒng)全停；PLC備站電源模塊故障，需將兩套精處理系統(tǒng)全停后方可進行更換。這些事情的發(fā)生，嚴重影響主機的安全運行。針對這一弊端，我們可以采取再增加兩套PLC控制單元，從站模塊按系統(tǒng)分開連接的方案。將原來一套PLC控制系統(tǒng)改為三套PLC控制系統(tǒng)，并根據(jù)機組功能進行網(wǎng)絡(luò)連接的分域。原有的控制單元現(xiàn)在作為一單元的控制系統(tǒng)，將二單元與公用系統(tǒng)的從站分別拆分出來，接至新增加的兩套控制單元上，這樣，一單元、二單元、公用系統(tǒng)就完全獨立起來，整個凝結(jié)水精處理系統(tǒng)就有三套獨立的PLC控制系統(tǒng)。硬件分域完成后進行邏輯分域，使控制邏輯完全獨立。這樣，在處理某一單元的缺陷時就完全不會影響到另一單元，同時，也可以在維修某臺機組時放心的對PLC進行斷電、卡件清灰、邏輯檢查等工作。

4優(yōu)化后的效果

經(jīng)過優(yōu)化后的控制系統(tǒng)效果如何，我們可以通過實驗來驗證。

4.1邏輯驗證

做完邏輯以后，我們可以進行傳動試驗，來驗證所做的優(yōu)化是否有效果。邏輯正常下裝后，將邏輯在線，人為將元件線拆掉，溫度顯示最大，因為溫度突然升高，每秒溫升大于16℃，邏輯認為元件異常，已經(jīng)將保護邏輯切斷，保護不動作。將接線恢復，邏輯認為溫度元件恢復正常，延時30秒后保護邏輯恢復。試驗證明，我們所進行的這些優(yōu)化可以達到預期目的，同時此邏輯還具有判斷元件質(zhì)量的功能，在PLC中，沒有專門的質(zhì)量判斷功能塊，因此，今后可以用這段邏輯作為模板，來進行質(zhì)量判斷。

4.2系統(tǒng)驗證

在某機組停機期間模擬3次精處理系統(tǒng)不同工作，看是否會對另外一臺機組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)造成影響。首先，在停運機組的精處理控制系統(tǒng)進行不規(guī)范的邏輯下載，另外一臺機組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次；其次，對停運機組精處理控制系統(tǒng)進行斷電操作，另外一臺機組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次；最后，對停運機組精處理控制系統(tǒng)進行模塊更換，另外一臺機組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次。實驗證明，優(yōu)化后的控制系統(tǒng)達到了保護精處理系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的效果。

5結(jié)束語

合理利用PLC控制系統(tǒng)，能夠大大提高現(xiàn)代電廠的自動化水平，減少勞動力輸出。凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的優(yōu)化成功，保證了凝結(jié)水精處理設(shè)備的可靠運行。目前電廠的PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟、普遍，但還需要不斷的探索研究，發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化問題，使工業(yè)自動化水平不斷提高。

作者：王龍 單位：大唐戶縣熱電廠