Quantum PLC在電廠撈渣機控制系統改造中的應用

　　摘要：本次改造，只對撈渣機的就地程控系統進行控制設備更新，保留并完善原設計的各項控制及保護功能。
　　
　　一、系統概述
　　
　　1.1機組撈渣機系統基本情況
　　
　　平電公司＃3、＃4機組為國產超臨界640MW燃煤機組。鍋爐底渣采用水浸式刮板撈渣機連續除渣的機械輸送系統。該系統主要包括渣倉、撈渣機、撈渣機液壓動力站、撈渣機尾部張緊裝置等設備組成。撈渣機主控制系統采用AB程控器控制，其中撈渣機液壓動力站采用西門子PLC控制，其他附屬系統子均采用繼電器回路控制。
　　
　　1.2爐底渣系統描述
　　
　　爐膛排渣經過渣井，連續進入刮板撈渣機上槽體，經水冷卻和淬化后由帶加長斜升脫水段的刮板撈渣機撈出，直接送至渣倉，每臺爐設1座渣倉，渣倉布置在鍋爐房外零米，渣倉用于除渣系統中鍋爐爐底渣的儲存，濕渣由自卸汽車排往灰場或綜合利用用戶。
　　
　　每臺爐設置1臺刮板撈渣機，1座貯渣倉。刮板撈渣機布置在鍋爐房零米層，頭部伸到鍋爐房外。
　　
　　1.3刮板撈渣機的設計條件
　　
　　每臺爐運行臺數：1臺
　　
　　每臺SCS設備輸送渣量：
　　
　　正常10.9～16.5t/h
　　
　　zui大65t/h
　　
　　運行方式：連續
　　
　　SSC驅動型式：液壓馬達
　　
　　刮板運行速度：正常≯1.0m/min
　　
　　zui大≯4m/min
　　
　　冷卻水進水溫度：≤33℃，夏季～45℃
　　
　　溢流水溫度：<60℃
　　
　　斜升段傾角：<350
　　
　　1.4系統控制設備組成：
　　
　　＊渣倉控制裝置；
　　
　　＊撈渣機控制裝置；
　　
　　＊撈渣機動力站控制裝置；
　　
　　＊撈渣機尾部張緊控制裝置。
　　
　　二、系統改造要求
　　
　　由于原先的控制系統設計撈渣機主控制系統采用的是ABLogix500PLC是通過以太網與就地站PLC進行通訊，在撈渣機控制系統自投運以來，實際運行中經常出現撈渣機控制系統參數在上位機上顯示中斷，從而影響運行人員的監視和整個除渣系統的安全穩定運行。
　　
　　2.1刮板撈渣機控制系統要求
　　
　　本次改造，只對撈渣機的就地程控系統進行控制設備更新，保留并完善原設計的各項控制及保護功能。新增的撈渣機遠程I/O站作為除灰渣程控系統的一個遠程站，接入原先除灰渣控制系統。該遠程站采用雙纜（光纜）通訊，電源組件采用冗余電源。新增的灰渣程控系統的撈渣機遠程站取代原撈渣機的主控制器。該遠程站主要監控撈渣機動力站、撈渣機本體及尾部張緊裝置、渣倉系統等設備運行狀況。保留原廠家配供的刮板撈渣機動力站控制系統、撈渣機尾部張緊控制系統和渣倉控制系統。上述系統的信號（具體見附件I/O清單）通過硬接線方式接人新增的灰渣程控系統的撈渣機遠程站，接受灰渣主程控系統的LCD操作員站的監控。
　　
　　保留原撈渣機系統的就地控制箱、柜，撈渣機的就工夕遠方控制方式切換只能在就地控制柜進行切換。
　　
　　渣倉系統及撈渣機尾部張緊裝置維持原設計不變，全部在就地自動控制和人工控制。
　　
　　2.2刮板撈渣機控制方式
　　
　　刮板撈渣機操作方式設就地控制和遠方控制二種控制方式，通過刮板撈渣機的就地控制盤上的方式選擇開關進行切換。
　　
　　就地控制：就地控制箱上具有按鈕、指示燈以及人機觸摸屏，在方式開關切在按鈕在就地時，可以通過按鈕以及人機觸摸屏進行電機啟停，撈渣機啟停，正反向運行及撈渣機速度的設定、顯示。指示燈有撈渣機正反向運行、系統正常及故障狀態。此外，設有緊急停止按鈕和指示燈復位按鈕。
　　
　　遠方控制：在遠方控制時，接受灰渣主程控系統的LCD操作員站的監控。在操作員站上可以進行撈渣機系統的電機啟停，撈渣機啟停，正反向運行及撈渣機速度的設定以及顯示報警等功能。除了緊急停止開關外，所有的就地開關和控制都停止使用。
　　
　　2.2.1遠方啟動要求在遠程控制模式下，通過主控室LCD上的啟動按鈕自動啟動。無論何時啟動系統，都將進行下列條件的預檢測：
　　
　　＊密封水槽水位正常；
　　
　　＊刮板撈渣機的水槽水位正常，并且溫度低于60℃
　　
　　＊刮板撈渣機正常。
　　
　　當密封水槽水位低于檢測開關水位時，沖洗水閥打開。沖洗水補入，水位開關正常后（10秒，可調）沖洗水閥關閉。
　　
　　當刮板撈渣機的水槽水位低于刮板撈渣機檢測開關水位時，槽體補充冷卻水閥打開，冷卻水補入，水位開關正常后（5秒，可調）關閉。
　　
　　撈渣機配有可調速的液壓馬達，適應不同工況下的排渣量。該裝置的自動控制程序在就地廠家配供的PLC內完成。速度可以通過安裝在就地動力站控制盤上的觸摸屏來設置或者通過遠方LCD操作員站控制。
　　
　　2.2.2停止順序當系統處于遠程控制模式時，系統正常停止時液壓動力站電機停止。然后液壓系統的液壓馬達停止。刮板撈渣機正方向運行停止。
　　
　　2.2.3撈渣機具有下列聯鎖保護報警功能：
　　
　　＊撈渣機緊急停止按扭報警；
　　
　　＊馬達馬達過載報警；
　　
　　＊電機啟動失敗報警；
　　
　　＊控制回路故障報警；
　　
　　＊撈渣機水槽溫度高報警；
　　
　　＊撈渣機水槽低水位報警；
　　
　　＊撈渣井密封水槽水位低報警；
　　
　　＊撈渣機鏈條zui大延伸限制報警；
　　
　　＊撈渣機尾部液壓鏈條張力低/高壓力報警；
　　
　　＊鏈條偏心報警；
　　
　　＊動力站油溫高、低報警；
　　
　　＊動力站油壓報警；
　　
　　＊渣倉料位高報警；
　　
　　＊動力站綜合故障報警。
　　
　　2.3渣倉系統
　　
　　渣倉系統采用就地繼電器控制，渣倉設有裝車操作室，位于距地面2.2m處，卸料設備的控制盤布置在裝車操作室內，由運行人員在操作室就地操作。
　　
　　每臺渣倉設1套連續料位計、l套高位料位計。連續料位計采用數字顯示，并確保動作靈敏，指示正確。當渣堆至高料位時發出報警信號，報警信號送至渣倉操作室，并送入撈渣機程控系統。
　　
　　此外渣倉排渣門反饋信號、渣倉料位信號送人撈渣機遠程站，進行遠方顯示。該系統在就地運行。重要的信號通過硬接線I/O接入除灰渣程控系統的撈渣機遠程站。
　　
　　2.4尾部張緊裝置
　　
　　鏈條尾部張緊裝置采用液壓自動張緊方式。撈渣機尾部設有鏈條張緊裝置，當鏈條由于磨損被拉長，可進行自動調整。該裝置采用就地繼電器控制，只有尾部張緊裝置張緊高、低壓信號、壓力信號、故障信號等送入料機組撈渣機遠程站，進行遠方顯示。該系統在就地自動運行。重要的信號通過硬接線I/O接入＃4機組除灰渣程控系統的＃4機組撈渣機遠程站。
　　
　　2.5撈渣機動力站及撈渣機本體系統
　　
　　撈渣機由進口低速大扭矩內曲線液壓馬達直接驅動（雙驅動、不帶減速箱），并采用與之配套的進口液壓油站。撈渣機尾部設有鏈條張緊裝置，當鏈條由于磨損被拉長，可進行自動調整。鏈條尾部張緊裝置采用進口液壓自動張緊方式。
　　
　　撈渣機刮板有可靠的過載、掉鏈、斷鏈、卡鏈的保護裝置；鏈條自動拉緊裝置和停車、自動報警裝置。
　　
　　撈渣機動力站保留就地PLC控制，所有需要監視的信號通過硬接線，接入料機組撈渣機遠程站。撈渣機動力站采用就地和遠方二種方式啟動。方式切換方式開關設在撈渣機動力站就地PLC控制盤上。保留撈渣機就地電氣啟、停控制動力柜。
　　
　　就地方式下通過撈渣機就地控制柜控制撈渣機主電機啟、停；通過撈渣機動力站就地PLC控制盤的人機觸模屏進行撈渣機動力站啟、停控制。
　　
　　遠方方式下通過料除灰渣程控器控制，由灰渣主程控發出指令并通過硬接線控制撈渣機及其輔機的啟、停控制。所有操作通過設在單元機組集中控制室內和脫硫控制室內輔控網操作員站完成。
　　
　　三、控制系統軟件配置
　　
　　3.1操作員站（包括工程師站）
　　
　　輔助系統集中監控上位機網絡和各PLC控制系統之間通過冗余的以太網接口進行通訊，共設置有6臺操作員站，可任意定義一臺為工程師站。*實現對各PLC控制系統監控功能，即不僅能顯示各系統風機、泵、閥門等系統設備的運行狀態、過程參數、報警等，還可以進行各運行方式的選擇和切換，進行自動程控操作，同時還具有模擬量參數顯示、棒狀圖顯示、聲光報警、打印制表等功能。上位機軟件均采用Ifix4.0軟件編寫。其中除灰渣工程師站采用Ifix3.5軟件編寫。
　　
　　四、硬件配置
　　
　　遠程站至＃4除灰渣PLC控制系統主通訊電纜均采用鎧裝光纜。通訊介質應能防止外界機械損傷，且不應要求獨立的敷設通道。
　　
　　4.1供電電源
　　
　　撈渣機遠程控制柜應在220VAC單相50Hz下連續運行。電源變化范圍為190～250V,49～51Hz，對稱短路電流10000A有效值。
　　
　　4.2設備布置及防護等級
　　
　　提供的遠程I/O機柜安裝在現場，防護等級為IP56。
　　
　　所有硬件均是制造廠的標準產品或標準配置。所有設備均能在強電場、強磁場和振動環境中連續穩定運行，能在環境溫度－20℃～50℃，相對濕度10～95％（不結露）的環境中連續運行。所有程控裝置硬件是施耐德公司ModiconTSXQuantum系列。系統中所有模件應是接插式的，便于更換。所有模擬量和開關量的I/O模件應有隔離裝置。數字量、開關量輸入信號應有抗浪涌保護。所有DO模件均應設置中間繼電器隔離。
　　
　　五、結束語
　　
　　平電公司＃3、＃4爐撈渣機控制系統改造后，系統穩定性得到的大大的提高，準確有效地提供了系統運行的參數，從而為運行人員的監控和操作提供了有力的參考保障。