摘要：本文針對(duì)熱電廠秸稈上料系統(tǒng)，采用和利時(shí)公司LK大型PLC，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求提供了一種降低成本、增加可靠性的控制方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱電廠秸稈上料系統(tǒng)工藝過程及生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、功能齊全、性價(jià)比高、擴(kuò)展靈活，目前已成功應(yīng)用于連云港協(xié)鑫熱電廠和寶應(yīng)協(xié)鑫熱電廠秸稈上料系統(tǒng)現(xiàn)場。 　

關(guān)鍵詞：熱電廠；秸稈上料系統(tǒng)；LK大型PLC

　　Abstract： Aimed at treatment system of straw stem in heat power plant , a control system based on LK PLC is put forward in the thesis. Presently the system has been successfully used in the engineering field. It can monitor and control all the equipments during the process of production.
　　The security , dependability and the ratio of cost and performance of the system are satisfied.
　　
　　Keywords: heat power plant; treatment system of straw stem; LK PLC　　

　　2.1工藝流程介紹
　　協(xié)鑫熱電廠采用秸稈為原料，將其打碎并包裝成捆，上料系統(tǒng)將深加工后的秸稈燃料通過散包機(jī)進(jìn)行二次打碎，并將二次打碎后的燃料分散成碎料送至皮帶機(jī)，皮帶將分散后的秸稈碎料送入蒸汽爐的加熱系統(tǒng)內(nèi)充分燃燒，使蒸汽爐循環(huán)水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵馔苿?dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。整個(gè)上料系統(tǒng)包括散包機(jī)的原料分散和皮帶機(jī)的物料輸送兩部分。
　　
　　散包機(jī)原料分散系統(tǒng)
　　散包機(jī)由壓料輥、導(dǎo)料輥、輸送輥、一次側(cè)散包機(jī)、二次側(cè)散包機(jī)幾部分組成。
　　秸稈燃料進(jìn)入散包機(jī)后，先由壓料輥將其進(jìn)行二次粉碎，粉碎后的燃料通過導(dǎo)料輥進(jìn)入輸送輥。后由輸送輥送入一次側(cè)散包機(jī)進(jìn)行分散作業(yè)，分散后再次經(jīng)由輸送輥送至二次側(cè)散包機(jī)進(jìn)行二次分散作業(yè)。
　　皮帶機(jī)物料輸送系統(tǒng)
　　經(jīng)二次分散作業(yè)后的秸稈燃料由散包機(jī)進(jìn)入皮帶機(jī)內(nèi)，燃料由0#皮帶機(jī)→1#皮帶機(jī)→2#皮帶機(jī)→3#皮帶機(jī)，最后由3#皮帶機(jī)將其送入加熱爐的爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。

　　2.2系統(tǒng)控制功能
　　該電廠原有的蒸汽爐及汽輪機(jī)等設(shè)備均由和利時(shí)公司DCS進(jìn)行控制，根據(jù)熱電廠上料工藝流程要求以及現(xiàn)有總體布局情況，設(shè)計(jì)采用將秸稈上料系統(tǒng)的PLC控制站作為現(xiàn)場控制站接入原有DCS控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)視，分散控制"的整體布局。系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控站（電廠原有的DCS監(jiān)控站）、現(xiàn)場控制站（LK大型PLC）、串口通訊系統(tǒng)以及在線檢測(cè)傳感器等構(gòu)成。
　　自動(dòng)控制單元實(shí)現(xiàn)的功能分別是：
　　采集原料分散系統(tǒng)中負(fù)責(zé)控制壓料輥、導(dǎo)料輥、送料輥、一次側(cè)散包輥和二次側(cè)散包輥等設(shè)備的變頻器的狀態(tài)信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)并對(duì)以上設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)；實(shí)時(shí)讀取并控制物料輸送系統(tǒng)中各皮帶機(jī)的工作狀態(tài)，包括各皮帶機(jī)組的A/B兩條皮帶的啟停控制及防撕裂、打滑、堵料、跑偏、拉繩等在線檢測(cè)開關(guān)。

　　2.3硬件選型
　　協(xié)鑫熱電廠上料輸送控制系統(tǒng)采用串口通訊方式接入原有DCS系統(tǒng)。該串口通訊應(yīng)用MODBUS RTU 通訊協(xié)議并通過RS 485模式使其通訊距離延長，抗干擾效果增強(qiáng)。PLC系統(tǒng)采用由和利時(shí)公司自主研發(fā)的LK大型PLC產(chǎn)品。作為款大型PLC，LK大型PLC是和利時(shí)公司在總結(jié)了十五年控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)及工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分借鑒國外主流產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，完善技術(shù)性能，大膽創(chuàng)新架構(gòu)設(shè)計(jì)，推出的一款開放性、可靠性、易用性俱佳的產(chǎn)品。

　　系統(tǒng)選用如下硬件產(chǎn)品：
　　表1 PLC系統(tǒng)硬件選型表

　　其中， CPU雙機(jī)熱備的冗余結(jié)構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
　　
　　

3. 系統(tǒng)功能介紹

　　協(xié)鑫熱電廠原有的DCS控制系統(tǒng)分為生產(chǎn)管理級(jí)、現(xiàn)場控制級(jí)和就地控制級(jí)三層結(jié)構(gòu)，利用高速工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)信息和資源的共享，其優(yōu)先級(jí)分別為就地控制級(jí)，其次為現(xiàn)場控制級(jí)，為生產(chǎn)管理級(jí)。由LK大型PLC組成的PLC站位于該系統(tǒng)的的現(xiàn)場控制級(jí)，作為現(xiàn)場控制站接入電廠原有的DCS系統(tǒng)中。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:

　　?生產(chǎn)管理級(jí)：位于蒸汽爐、汽輪機(jī)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)控制室內(nèi)，由原有DCS監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。各監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)主要工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及顯示。上料輸送系統(tǒng)的PLC控制站通過串口通訊，與DCS系統(tǒng)的通訊服務(wù)器連接并由該服務(wù)器將PLC控制站數(shù)據(jù)傳入DCS的I/O服務(wù)器內(nèi)，I/O服務(wù)器上運(yùn)行的監(jiān)控軟件將該數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并下發(fā)控制命令。

　　?現(xiàn)場控制級(jí)：即PLC控制級(jí)，由LK大型PLC構(gòu)成。其功能是讀取上料系統(tǒng)中散包機(jī)和各皮帶機(jī)的運(yùn)行參數(shù)并根據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)下發(fā)的指令來控制系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行。采集數(shù)據(jù)主要包括散包機(jī)各組成部分變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、反饋電流以及故障信號(hào)；皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、反饋電流及各皮帶機(jī)的在線檢測(cè)開關(guān)信號(hào)?，F(xiàn)場控制級(jí)接受生產(chǎn)管理級(jí)的調(diào)度，但并不依賴于生產(chǎn)管理級(jí)而運(yùn)行：若監(jiān)控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障或并沒有投入使用亦或通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，該控制站仍能正常工作，對(duì)整個(gè)工藝過程沒有影響。

　　?就地控制級(jí)：將設(shè)備切換到現(xiàn)場手動(dòng)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的就地手動(dòng)控制。就地手動(dòng)控制具有的優(yōu)先級(jí)，主要應(yīng)用在設(shè)備調(diào)試、維護(hù)階段。

4. 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

　　協(xié)鑫熱電廠上料輸送系統(tǒng)通過將PLC控制站接入原有DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工藝流程的監(jiān)測(cè)、控制以及數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、分析以及報(bào)表打印等任務(wù)。
　　?工藝流程顯示：顯示工藝流程的同時(shí)將所有的設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)以及各控制回路的詳細(xì)參數(shù)等進(jìn)行了有針對(duì)性的實(shí)時(shí)采集與顯示。
　　?設(shè)定值顯示：包括所有必需參數(shù)的設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)以及其它連鎖值、報(bào)警值等。
　　?報(bào)警顯示：包括實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警。系統(tǒng)可在線診斷各類故障，查找故障部位并報(bào)警。包括工藝數(shù)據(jù)報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警、系統(tǒng)故障報(bào)警，根據(jù)不同的報(bào)警信息提供不同的報(bào)警畫面，在故障確認(rèn)后可實(shí)現(xiàn)報(bào)警解除。
　　?報(bào)表顯示和打?。翰捎昧薉DE技術(shù)，從而使用戶能夠直接使用Excel編制報(bào)表。借助Excel的強(qiáng)大功能，用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報(bào)表?？梢允菍?shí)時(shí)數(shù)據(jù)的報(bào)表，也可以是歷史數(shù)據(jù)的報(bào)表。
　　?歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索：對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間最長為10年?？梢酝ㄟ^歷史報(bào)表或者歷史趨勢(shì)曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù)。
　　?控制：在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)控制，使用鼠標(biāo)、鍵盤控制PLC來啟動(dòng)和停止現(xiàn)場的設(shè)備。
　　?操作記錄：對(duì)重要設(shè)備的操作、重要參數(shù)的修改均會(huì)自動(dòng)記錄，包括登錄的操作員、對(duì)設(shè)備進(jìn)行的操作、時(shí)間以及修改前的參數(shù)值、修改后的參數(shù)等，以利于管理及事故分析。
　　?系統(tǒng)的安全管理：系統(tǒng)設(shè)置為多用戶、多區(qū)域方式，各類用戶均有自己的用戶名和密碼，對(duì)應(yīng)著不同的安全級(jí)別，決定了操作員可觀察的范圍、可使用的功能、可修改的參數(shù)等。最多可以設(shè)置為8級(jí)用戶、8級(jí)區(qū)域。

5. 控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　本方案以PLC和DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)為核心，通過RS485的串口通訊方式，將現(xiàn)場PLC控制站與監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接起來，構(gòu)成一個(gè)分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　●性
　　?本方案設(shè)計(jì)中不僅采用了的軟、硬件，而且著眼于企業(yè)“管控一體化"的需求，貫徹了數(shù)字化、信息化電廠的思想，使企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。該方案使控制系統(tǒng)有機(jī)地成為企業(yè)整個(gè)IT架構(gòu)的一部分。
　　?本系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，主要用于熱電廠的生產(chǎn)控制、運(yùn)行操作、監(jiān)視管理?？刂葡到y(tǒng)配有可靠的硬件設(shè)備，和功能強(qiáng)大，運(yùn)行可靠，界面友好的系統(tǒng)軟件、編程軟件和控制軟件。
　　●高可靠性
　　?控制系統(tǒng)在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下長期、穩(wěn)定地運(yùn)行。系統(tǒng)組件的的設(shè)計(jì)符合真正的工業(yè)等級(jí)，滿足國內(nèi)、國際的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護(hù)、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。
　　?CPU雙機(jī)熱備，任何一個(gè)故障均不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　?現(xiàn)場控制站PLC對(duì)工藝過程的控制不會(huì)因監(jiān)控計(jì)算機(jī)的癱瘓而受影響。
　　?現(xiàn)場控制站的PLC能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠運(yùn)行，平均間隔時(shí)間（MTBF）15年。
　　●強(qiáng)大的功能
　　?PLC的編程語言符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，易學(xué)、易懂、易用。
　　?高速工業(yè)以太網(wǎng)作為系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸、高度數(shù)據(jù)共享。
　　?組態(tài)軟件圖庫豐富，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，報(bào)警、報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)以及二次開發(fā)功能完善且易用。

6. 結(jié)束語

　　經(jīng)過兩個(gè)月的調(diào)試和試運(yùn)行，由LK大型PLC控制的協(xié)鑫熱電廠秸稈上料輸送系統(tǒng)已于2007年9月初正式投入運(yùn)行。實(shí)踐證明，LK大型PLC能較好地滿足秸稈上料系統(tǒng)的控制要求，對(duì)整個(gè)上料系統(tǒng)及熱電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有力保障。該設(shè)計(jì)方案整體成本較低、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)成本低、可操作性高，在市場中具備強(qiáng)有力的競爭力，為熱電廠行業(yè)增添了一套完善的解決方案。