PLC在除灰系统中的应用

摘 要：本文介绍了可编程控制器（PLC）在某发电厂除灰系统的实际应用情况，包括除灰程控系统的结构和配置、ControlNet 网络的组网方法、上位机功能设置以及主要的控制逻辑等。

关键词：可编程逻辑控制器；除灰系统；电站辅控系统

火力发电厂辅机系统主要包括化学补给水处理系统、制氢系统、输煤系统、除渣系统和除灰系统等，这些系统的工艺流程多以顺序控制和开关量控制为主。而PLC 对于顺序控制有其独特的优势。发电厂在辅机系统的控制方面采用的是已经较为成熟的“PLC 加上位机”方案。下面以1 号炉的除灰系统为例来介绍PLC 在辅机控制方面的应用。

1. 除灰系统PLC 的结构和配置

PLC 是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。某发电厂1、2 号炉的除灰程控系统采用美国AB（AIIen BradIey）公司ControILogiX5550 系列产品，由德国法特公司提供。整个系统分为一个主站和3 个远程站，主站设在除灰控制室，3 个远程站分别设置在灰库配电室以及每台电除尘本体下，4 个站之间通过冗余的ControINet 网进行通信。公用部分设备由主站进行控制，1、2 号炉的仓泵组和灰库分别由3 个远程站进行控制，整个系统基本达到完全冗余，2 个CPU 互为热备。2 台炉共设2 个CRT操作站（ 上位机），设在除灰控制室。除灰程控系统将除灰、除渣程控的有关信息直接与SIS 系统进行通信；除灰系统的CRT 站除可完成本系统的后台功能外，还能完成除渣系统的相关功能。

1.1 PLC的构成

从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）2 种。固定式PLC 包括CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU 模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。发电厂采用PLC 控制器属于模块式，所有模块均插在专用机架上，包括2 块互为冗余的ControILogiX 5555 CPU，2 块热备模块，若干I/O模块和1756-CNBR 通信模块。

1.2 CPU的构成

ControILogiX5555 CPU 是PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC 至少有一个CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

1.3 I/O模块

PLC 与电气回路的接口完成输入输出功能。I /O 模块集成了PLC 的I / O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模块相反。I / O 模块分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

发电厂整个系统有4 种类型的信号，其中自现场来的DI 信号经1756-IC16 模块进入处理器，这个模块的查询电压为48 V，带光电隔离功能。DO 信号采用交流220 V 输出模块1756-OW16I，通过继电器与现场设备之间进行隔离；自现场来的AI信号采用配电器及隔离器将现场非标准信号转化为4 ～ 20 mA 或0 ～ 5 V 标准信号，经过1756-IF8 模块进入控制器，AO 信号通过1756-OF4 模块至现场进行设备控制。

1.4 电源模块

PLC 电源用于为PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时还为输入电路提供24 V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220 V AC 或110 VAC），直流电源（常用的为24 V AC）。

1.5 底板或机架

大多数模块式PLC 使用底板或机架，其作用是：实现各模块间的电气联系，使CPU 能访问底板上的所有模块，保证各模块间的机械连接，使各模块构成一个整体。

1.6 PLC编程设备

编程器是PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC 及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。编程器有手持型编程器，也可以由计算机（运行编程软件）充当编程器。发电厂采用在操作员站上安装RSLogix5000 编程软件来对下位机进行组态和编程，所有编程功能均可在CRT 操作站实现，且不必设置其它专用编程器，编程格式为梯形图，所有逻辑功能都由PLC 来完成。

1.7 PLC的通信联网

PLC 具有通信联网的功能，它使PLC 与PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC 具有RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。发电厂采用的AB PLC 具有特有的通信协议，如控制网（ ControINet）、以太网（ Ethernet）和DH + 网等3 种，其中控制网通过1756-CNBR 通信模块将主站和各个远程站连接起来，分A，B 双网互为冗余，而用以太网通过交换机直接与厂级信息监控系统SIS 相连，将除灰系统的有关重要数据进行实时广播。在距离较远的灰库远程站和主站之间采用的是冗余光纤进行通信。

2. 上位机系统的配置和功能说明

发电厂除灰控制系统的监控计算机是由一套操作员站和一套具有在线编程功能的管理员站构成的。2 台监控计算机性能和配置相同且互为备用，采用Windows 2000 平台和RSView32 工控软件，主要完成下列功能：

（1）画面显示：显示系统工艺流程画面、系统设置画面、报警画面、历史报警画面、历史趋势画面、各设备的状态显示画面、参数修改画面及菜单栏和实时报警滚动条等辅助画面。

（2）系统运行操作：系统的设置、参数修改、各子系统的自动和手动启/ 停操作。

（3）报表管理：显示并打印系统记录报告。硬盘可保存30 天事件的记录，由有关人员定期从硬盘中拷贝出来。

（4）报警功能：故障设备图形变色且有音响报警提示；实时报警滚动条显示最新报警，显示故障发生时间及目前状态；打印机将自动打印故障内容及发生时间，同时硬盘可保存30 天故障的记录。

（5）趋势图：实时趋势显示、历史趋势记录。

（6）系统登录：通过系统登录使整个系统具有良好的安全性。

过程监控和管理软件采用Windows 2000 ProfessionaI平台。运行操作采用弹出式菜单和形象生动的操作按钮，使得运行操作画面简洁美观。

3. 结论

通过一段时期的试运行来看，这套除灰程控系统，自动方式投入正常，连锁逻辑正确，从运行实践可以看出：PLC 控制系统能在上位机上方便的进行控制，系统安全可靠，功能齐全，随机务系统的改变可方便的对上位机画面进行修改，并可在线修改程序。“PLC加上位机”的控制方案解决了独立系统运行时的安全及可靠性，但由于采用了分散的系统布置必然使用较多的运行人员，而且也暴露了诸如备品备件种类多及设备投资较大等缺点。