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【摘 要】近些年来，计算机技术及其应用正在突飞猛进地发展，工业自动化水平也迅速提高。发电厂内以继电器为主要逻辑元件的电气控制系统急需改进，把更多的智能加到电气控制系统中对提高电力生产的质量和效率具有十分重要的意义。作为电厂工艺流程中一个重要的环节，输煤程控控制系统部分在整个电厂的自动控制系统中有着举足轻重的地位。它的工作状态将直接影响机组运行的安全性与经济性，并影响到整个电厂生产的稳定性与可靠性。
【关键词】PLC;电厂输煤程控系统;应用;
输煤系统是电厂最为重要的系统之一，电厂输煤程控系统设计实际上就是采用PLC作为控制核心，按照步进控制原理，实现电煤输送子系统间相互协调工作，高效稳定的完成电煤的输送。可编程序控制器（简称PLC）是在顺序控制和微机控制的基础上发展起来的用于逻辑控制的专用汁算机。
一、PLC
PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位（也有32 位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。通用PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
二、PLC在电厂输煤程控系统中的应用
1.输煤程控系统的设计必须要安全、高效、自动化程度高。根据目前国内电厂燃料输煤控制系统发展的趋势，结合部分电厂燃料输煤系统采用集中控制方式的特点，对燃料输煤控制系统的设计方案进行充分研究论证，提出了具体的系统设计方案。本方案采用工控机分级控制系统，充分利用计算机、可编程控制器PLC及以太网等先进控制技术，实现对输煤系统设备的数据采集、集中操作、实时监控、数据存储、故障报警、煤量统计、语音呼叫和电视画面切换等功能。该系统具有自動化水平高、控制和管理功能强大、操作简便、可靠性高等特点。PLC的CPU通过现场总线模块对整个输煤系统中的设备进行数据采集和控制，通过上位计算机的人机接口对系统设备发出控制命令，同时系统中各设备的运行状态信息在上位机CRT 上直观、动态显地示出来。上位机、PLC和现场总线模块之间通过数据通信接口进行通信。整个系统设有各类保护及监测信号，各转运点及关键设备设有摄像头，可在集控室通过工业电视监控运行情况。
2.上位监控系统。本系统包括对运煤系统工况的监视、控制及在线管理。上位机监控系统硬件采用两台主机。上位机监控系统软件对可编程序控制器中的大量数据进行巡回采集、记录、故障语音报警、远控操作，并以图形或报表方式进行实时显示及事故打印。一是总流程图。显示所有设备的运行状态，在流程图画面中设备用图形符号来表示，灰色表示正常停机状态、绿色表示流程选中状态、红色表示正常运行状态、红（黄）色闪光表示故障状态。在皮带的头部或设备上选择后，将弹出该设备的“控制和状态”窗口，有设备的启动、停机按钮、设备的输入信号状态等，系统处于“试机”、“联锁”方式时，才可对设备进行手动启停。二是流程选择。选择该菜单项时，弹出“流程选择”窗口，在流程选择画面中逐一操作按钮，选中的设备变为绿色，当选出完整的一路设备后，将显示“流程有效”。设备已经处于运行状态时，将不能选中或取消选中。设备已设为检修则不能选中。
3.系统控制功能
（1）运煤控制。上煤操作控制方式分为程控自动、程控连锁手动、解锁手动和就地控制几种方式。上煤原则：一是流程预启：进行流程选择，并启动相应流程上的预启动设备，做好启动准备。二是流程启动：接收到流程启动信号后，系统主设备按逆煤流方向延时顺序启动。三是流程停止：停止指令下达后，系统主设备按顺煤流方向延时顺序停止。四是故障联锁停机：当所选流程上的系统主设备发生故障时，立即联锁跳停设备故障点上级（逆煤流方向）的主设备。五是重故障信号：急停、拉绳、跑偏、堵煤、带速保护、撕裂保护等指令或信号将直接导致系统联锁跳停。本系统有自动控制、联锁手动、试机三种运行方式，在正常的情况下，自动控制为系统的最佳运行方式，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，按顺煤流方向依次停止设备，设备的保护动作处理均同自动控制方式。试机全系统将解除联锁关系，〔解锁手动〕可以任意启、停某一台设备，是一种非正常的运行状态，不允许带负荷运行，只适用于单台设备的调试、校正、试验，正常情况不允许运行人员使用。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联跳外，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左右两侧红色的急停按钮，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。
（2）配煤控制。本系统有自动配煤、手动配煤两种运行方式。自动配煤完全根据现场的煤位信号和犁位信号，以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修犁，自动控制犁的抬落，完成配煤，手动配煤则由操作员根据现场的煤位和犁位信号通过上位机一对一操作犁的抬落来完成原煤仓的加仓配煤。一是配煤程控。① 配煤程控是根据现场煤位信号进行自动配煤，有三种原则，即低煤伟优先配煤、顺序配煤、余煤均匀分配。② 若某仓一旦出现低煤位信号，配煤系统都将立即中止而转入对低煤位信号的仓配煤，即出现低煤位信号的仓要优先配煤。如果是有两个以上的仓同时出现低煤位的信号，则按顺煤流方向依次配仓至低煤位信号消失后延时一段时间。当全部低煤位消失时，各仓的配煤将按顺煤流方向依次进行，对原煤仓，每个仓都配至高煤位出现时，马上转下一个。③ 如正在进行顺序配煤时，某煤仓又出现低煤位报警，则立即转到低煤仓进行低煤位优先配煤，配至低煤位消失后延时一段时间，然后返回到刚才顺序配的煤仓进行顺序配煤。④ 如遇到检修犁自动跳过。⑤ 如果落犁信号发出后10秒后，该犁仍未落到位，则发出犁煤器卡死信号，并转入下一犁继续配煤。⑥当顺序配煤到尾仓，尾仓出现高煤位时，配煤系统即发出“程配完毕”信号。程配完毕信号发出后，整个流程即要顺煤流方向依次停运各个设备，将皮带上的煤走空。配煤将返回第一个仓继续配煤，一般情况是先将仓配至高煤位再经数秒延时转入下一仓。对检修犁会跳过不配。这一轮配完后，下一轮再重复进行，直到皮带上的余煤配完或流程停下来。二是手动配煤。手动配煤通过上位机手动操作每个犁的抬、落，进行配煤，手动配煤保护信号仍然有效。
基于PLC、变频器、以及触摸屏的电厂输煤程控系统大大提高了电厂输煤控制的综合自动化水平，有效改善了传统输煤系统高能耗、低监控能力等情况。特别是本系统投资少，实用性强，在实际应用中取得了良好的效果。
（作者单位：中铝包头铝业自备电厂）
【关键词】PLC;电厂输煤程控系统;应用;
输煤系统是电厂最为重要的系统之一，电厂输煤程控系统设计实际上就是采用PLC作为控制核心，按照步进控制原理，实现电煤输送子系统间相互协调工作，高效稳定的完成电煤的输送。可编程序控制器（简称PLC）是在顺序控制和微机控制的基础上发展起来的用于逻辑控制的专用汁算机。
一、PLC
PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位（也有32 位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。通用PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
二、PLC在电厂输煤程控系统中的应用
1.输煤程控系统的设计必须要安全、高效、自动化程度高。根据目前国内电厂燃料输煤控制系统发展的趋势，结合部分电厂燃料输煤系统采用集中控制方式的特点，对燃料输煤控制系统的设计方案进行充分研究论证，提出了具体的系统设计方案。本方案采用工控机分级控制系统，充分利用计算机、可编程控制器PLC及以太网等先进控制技术，实现对输煤系统设备的数据采集、集中操作、实时监控、数据存储、故障报警、煤量统计、语音呼叫和电视画面切换等功能。该系统具有自動化水平高、控制和管理功能强大、操作简便、可靠性高等特点。PLC的CPU通过现场总线模块对整个输煤系统中的设备进行数据采集和控制，通过上位计算机的人机接口对系统设备发出控制命令，同时系统中各设备的运行状态信息在上位机CRT 上直观、动态显地示出来。上位机、PLC和现场总线模块之间通过数据通信接口进行通信。整个系统设有各类保护及监测信号，各转运点及关键设备设有摄像头，可在集控室通过工业电视监控运行情况。
2.上位监控系统。本系统包括对运煤系统工况的监视、控制及在线管理。上位机监控系统硬件采用两台主机。上位机监控系统软件对可编程序控制器中的大量数据进行巡回采集、记录、故障语音报警、远控操作，并以图形或报表方式进行实时显示及事故打印。一是总流程图。显示所有设备的运行状态，在流程图画面中设备用图形符号来表示，灰色表示正常停机状态、绿色表示流程选中状态、红色表示正常运行状态、红（黄）色闪光表示故障状态。在皮带的头部或设备上选择后，将弹出该设备的“控制和状态”窗口，有设备的启动、停机按钮、设备的输入信号状态等，系统处于“试机”、“联锁”方式时，才可对设备进行手动启停。二是流程选择。选择该菜单项时，弹出“流程选择”窗口，在流程选择画面中逐一操作按钮，选中的设备变为绿色，当选出完整的一路设备后，将显示“流程有效”。设备已经处于运行状态时，将不能选中或取消选中。设备已设为检修则不能选中。
3.系统控制功能
（1）运煤控制。上煤操作控制方式分为程控自动、程控连锁手动、解锁手动和就地控制几种方式。上煤原则：一是流程预启：进行流程选择，并启动相应流程上的预启动设备，做好启动准备。二是流程启动：接收到流程启动信号后，系统主设备按逆煤流方向延时顺序启动。三是流程停止：停止指令下达后，系统主设备按顺煤流方向延时顺序停止。四是故障联锁停机：当所选流程上的系统主设备发生故障时，立即联锁跳停设备故障点上级（逆煤流方向）的主设备。五是重故障信号：急停、拉绳、跑偏、堵煤、带速保护、撕裂保护等指令或信号将直接导致系统联锁跳停。本系统有自动控制、联锁手动、试机三种运行方式，在正常的情况下，自动控制为系统的最佳运行方式，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，按顺煤流方向依次停止设备，设备的保护动作处理均同自动控制方式。试机全系统将解除联锁关系，〔解锁手动〕可以任意启、停某一台设备，是一种非正常的运行状态，不允许带负荷运行，只适用于单台设备的调试、校正、试验，正常情况不允许运行人员使用。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联跳外，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左右两侧红色的急停按钮，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。
（2）配煤控制。本系统有自动配煤、手动配煤两种运行方式。自动配煤完全根据现场的煤位信号和犁位信号，以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修犁，自动控制犁的抬落，完成配煤，手动配煤则由操作员根据现场的煤位和犁位信号通过上位机一对一操作犁的抬落来完成原煤仓的加仓配煤。一是配煤程控。① 配煤程控是根据现场煤位信号进行自动配煤，有三种原则，即低煤伟优先配煤、顺序配煤、余煤均匀分配。② 若某仓一旦出现低煤位信号，配煤系统都将立即中止而转入对低煤位信号的仓配煤，即出现低煤位信号的仓要优先配煤。如果是有两个以上的仓同时出现低煤位的信号，则按顺煤流方向依次配仓至低煤位信号消失后延时一段时间。当全部低煤位消失时，各仓的配煤将按顺煤流方向依次进行，对原煤仓，每个仓都配至高煤位出现时，马上转下一个。③ 如正在进行顺序配煤时，某煤仓又出现低煤位报警，则立即转到低煤仓进行低煤位优先配煤，配至低煤位消失后延时一段时间，然后返回到刚才顺序配的煤仓进行顺序配煤。④ 如遇到检修犁自动跳过。⑤ 如果落犁信号发出后10秒后，该犁仍未落到位，则发出犁煤器卡死信号，并转入下一犁继续配煤。⑥当顺序配煤到尾仓，尾仓出现高煤位时，配煤系统即发出“程配完毕”信号。程配完毕信号发出后，整个流程即要顺煤流方向依次停运各个设备，将皮带上的煤走空。配煤将返回第一个仓继续配煤，一般情况是先将仓配至高煤位再经数秒延时转入下一仓。对检修犁会跳过不配。这一轮配完后，下一轮再重复进行，直到皮带上的余煤配完或流程停下来。二是手动配煤。手动配煤通过上位机手动操作每个犁的抬、落，进行配煤，手动配煤保护信号仍然有效。
基于PLC、变频器、以及触摸屏的电厂输煤程控系统大大提高了电厂输煤控制的综合自动化水平，有效改善了传统输煤系统高能耗、低监控能力等情况。特别是本系统投资少，实用性强，在实际应用中取得了良好的效果。
（作者单位：中铝包头铝业自备电厂）