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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(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)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(jī)組的一個(gè)重要系統(tǒng)，二十五項(xiàng)反措中明確要求凝結(jié)水精處理系統(tǒng)禁止退出運(yùn)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(hù)過(guò)程中，還是發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，如保護(hù)誤動(dòng)率高、非停風(fēng)險(xiǎn)大、誤操作可能性高等。這就對(duì)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(jiǎn)稱(chēng)PLC（ProgrammablelogicController），是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)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(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開(kāi)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(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說(shuō)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(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，選擇一個(gè)PLC，合理的編制程序是縮短響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵。

2PLC在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

某電廠凝結(jié)水精處理工藝系統(tǒng)配2臺(tái)獨(dú)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(mén)子公司S7-400系列的電源模件和CPU模件冗余控制，組成雙機(jī)互備，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行實(shí)施通訊，同時(shí)具備雙網(wǎng)冗余功能。編程軟件采用了西門(mén)子公司的STEP7工程軟件，可以實(shí)現(xiàn)程序的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及在線修改下裝程序，上位機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)采用了GE公司的IFIX軟件，操作畫(huà)面上所有設(shè)備及系統(tǒng)流程一目了然，操作簡(jiǎn)單方便。凝結(jié)水精處理控制的氣動(dòng)閥門(mén)，采用的是24VDC電磁閥，對(duì)電磁閥的操作指令通過(guò)上位發(fā)出后，經(jīng)PLC的DO卡件輸出指令，并通過(guò)OMRON24VCD繼電器將信號(hào)隔離后輸出到就地電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)操作。電機(jī)和電動(dòng)閥門(mén)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(jī)的啟停和電動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)。具體的方式是當(dāng)指令發(fā)出后，繼電器線圈帶電，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，指令送出到電氣控制回路中，由電氣回路完成電機(jī)啟?；蛘唠妱?dòng)門(mén)的開(kāi)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(yīng)的控制面板，并設(shè)有“時(shí)間控制”畫(huà)面，運(yùn)行人員可對(duì)程序控制的所有步序的時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。1、2單元過(guò)濾器系統(tǒng)、高混系統(tǒng)程控設(shè)計(jì)自動(dòng)、手動(dòng)兩種方式。自動(dòng)模式下，所有的操作行為將由程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行。同時(shí)所有相關(guān)設(shè)備的手動(dòng)遠(yuǎn)操都被禁止。為了保護(hù)設(shè)備的安全，防止出現(xiàn)操作意外以及對(duì)一些設(shè)備實(shí)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(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)有兩臺(tái)過(guò)濾器及兩臺(tái)高速混床運(yùn)行，當(dāng)只有一臺(tái)過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)旁路門(mén)自動(dòng)半開(kāi)，當(dāng)過(guò)濾器全停時(shí)，系統(tǒng)旁路門(mén)全開(kāi)，混床系統(tǒng)也設(shè)置此連鎖。同時(shí)，為了防止系統(tǒng)及介質(zhì)異常而導(dǎo)致設(shè)備損壞，系統(tǒng)設(shè)置了一些保護(hù)，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(dāng)溫度大于70℃時(shí)，停止系統(tǒng)運(yùn)行，開(kāi)啟系統(tǒng)旁路的保護(hù)。

3凝結(jié)水精處理PLC控制系統(tǒng)存在的問(wèn)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(hù)，但在實(shí)際運(yùn)行及維護(hù)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)此保護(hù)的設(shè)計(jì)存在一定的弊端。按照自動(dòng)控制系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計(jì)原則，禁止使用單點(diǎn)（就地只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)）保護(hù)，而某電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)入口溫度測(cè)點(diǎn)只有一個(gè)測(cè)溫元件，當(dāng)邏輯采集到的溫度高于70℃時(shí)，延時(shí)1分鐘開(kāi)精處理系統(tǒng)、混床旁路門(mén)，精處理退出運(yùn)行。同時(shí)溫度測(cè)點(diǎn)為PT100熱電阻元件，當(dāng)發(fā)生斷線或接觸不良時(shí)，電阻增大，導(dǎo)致溫度虛假升高，使保護(hù)邏輯動(dòng)作，系統(tǒng)誤動(dòng)?；谶@個(gè)弊端，必須采取措施來(lái)減小系統(tǒng)誤動(dòng)的可能性，降低機(jī)組的安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計(jì)原則，我們可以采取以下優(yōu)化方案：

3.1增加測(cè)點(diǎn)

在原有測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重新選擇兩點(diǎn)增加測(cè)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(gè)通道，將溫度元件接入。邏輯中增加這兩點(diǎn)溫度的換算塊，并將這三點(diǎn)溫度進(jìn)行選擇，采用三取二或三取中，選擇的結(jié)果用于保護(hù)邏輯回路。這樣，就能大大減少因元件故障而造成的保護(hù)誤動(dòng)。

3.2優(yōu)化邏輯

由于機(jī)組運(yùn)行中增加測(cè)點(diǎn)難度較大，因此還可以優(yōu)化原有邏輯來(lái)避免保護(hù)誤動(dòng)。當(dāng)入口溫度每秒溫升大于16℃時(shí)，認(rèn)為測(cè)量元件異常，自動(dòng)切斷保護(hù)邏輯，且溫度會(huì)在畫(huà)面上顯示溫升過(guò)高報(bào)警。當(dāng)溫度元件恢復(fù)正常，且低于定值后延時(shí)30秒，保護(hù)邏輯自動(dòng)恢復(fù)。

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(yùn)，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(shí)下載邏輯導(dǎo)致CPU停運(yùn)，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(kāi)關(guān)缺陷時(shí)導(dǎo)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(jìn)行更換。這些事情的發(fā)生，嚴(yán)重影響主機(jī)的安全運(yùn)行。針對(duì)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(kāi)連接的方案。將原來(lái)一套PLC控制系統(tǒng)改為三套PLC控制系統(tǒng)，并根據(jù)機(jī)組功能進(jìn)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(lái)，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(dú)立起來(lái)，整個(gè)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)就有三套獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)。硬件分域完成后進(jìn)行邏輯分域，使控制邏輯完全獨(dú)立。這樣，在處理某一單元的缺陷時(shí)就完全不會(huì)影響到另一單元，同時(shí)，也可以在維修某臺(tái)機(jī)組時(shí)放心的對(duì)PLC進(jìn)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(guò)優(yōu)化后的控制系統(tǒng)效果如何，我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

4.1邏輯驗(yàn)證

做完邏輯以后，我們可以進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)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?yàn)闇囟韧蝗簧撸棵霚厣笥?6℃，邏輯認(rèn)為元件異常，已經(jīng)將保護(hù)邏輯切斷，保護(hù)不動(dòng)作。將接線恢復(fù)，邏輯認(rèn)為溫度元件恢復(fù)正常，延時(shí)30秒后保護(hù)邏輯恢復(fù)。試驗(yàn)證明，我們所進(jìn)行的這些優(yōu)化可以達(dá)到預(yù)期目的，同時(shí)此邏輯還具有判斷元件質(zhì)量的功能，在PLC中，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)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(lái)進(jìn)行質(zhì)量判斷。

4.2系統(tǒng)驗(yàn)證

在某機(jī)組停機(jī)期間模擬3次精處理系統(tǒng)不同工作，看是否會(huì)對(duì)另外一臺(tái)機(jī)組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)造成影響。首先，在停運(yùn)機(jī)組的精處理控制系統(tǒng)進(jìn)行不規(guī)范的邏輯下載，另外一臺(tái)機(jī)組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次；其次，對(duì)停運(yùn)機(jī)組精處理控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電操作，另外一臺(tái)機(jī)組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次；最后，對(duì)停運(yùn)機(jī)組精處理控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊更換，另外一臺(tái)機(jī)組精處理系統(tǒng)及公用系統(tǒng)發(fā)生異常0次。實(shí)驗(yàn)證明，優(yōu)化后的控制系統(tǒng)達(dá)到了保護(hù)精處理系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的效果。

5結(jié)束語(yǔ)

合理利用PLC控制系統(tǒng)，能夠大大提高現(xiàn)代電廠的自動(dòng)化水平，減少勞動(dòng)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(yùn)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(wèn)題，優(yōu)化問(wèn)題，使工業(yè)自動(dòng)化水平不斷提高。

作者：王龍 單位：大唐戶縣熱電廠