摘 要：熱電廠皮帶輸煤系統是電廠十分重要的支撐系統，是保證機組正常工作的重要條件。本文通過對熱電廠皮帶輸煤系統流程控制的分析，應用西門子PLC為控制核心，研制了熱電廠皮帶輸煤監控制系統。實踐表明，該系統使用運行可靠、維護工作量小、自動化程度高，且具有遠程監控功能。

關鍵詞：熱電廠  皮帶輸煤系統  監控系統  MCGS  PLC

0 引言

      熱電廠皮帶輸煤系統是電廠十分重要的支撐系統，是保證機組穩發滿發的重要條件。青島膠南易通熱電廠輸煤系統包括振動給料機、皮帶機、回轉篩、破碎機、電動三通等設備，構成電廠輸煤系統的設備比較多，位置分散，依靠現場工作人員手動控制設備的啟停，不僅需要大量的工作量，而且對短路、過載、跑偏、堵塞等事故發生的應變能力弱，易造成煤堆積等事故。同時，電廠輸煤系統設備的啟停順序具有嚴格的要求，需加強各設備間的連鎖關系。本文以西門子PLC為控制核心，MCGS組態為上位機軟件，根據輸煤系統的實際要求，實現了電廠輸煤系統的就地控制、遠程手動控制和遠程監控，并對設備電流、皮帶跑偏開關等參數進行實時監測，設計了過載、短路、皮帶跑偏等故障處理程序，確保了輸煤系統的安全性和可靠性。

1 電廠輸煤系統分析

      膠南易通熱電廠輸煤系統如圖1所示，輸煤系統由兩條輸煤線路組成，每條輸煤線路包括振動給料機、皮帶機、回轉篩、碎煤機、除鐵器、電動三通等設備。煤流進入電動三通后煤流方向發生了改變，根據煤流的方向，電廠輸煤系統有四條輸煤線路。

      為增加設備的使用壽命，防止在啟動停止過程中過載對設備造成的損害，要求在設備啟動和停止時，設備必須處于空載狀態。供煤時，各設備啟動停止必須遵循特定的順序，即對設備進行連鎖控制。系統啟動時按照逆煤流的方向啟動，即先開啟系統下游的設備，再開啟系統上游的設備。系統停止時，按照順煤流的方向停止，先停止上游的設備，再停止下游的設備。系統運行過程中，當某個設備出現故障時，必須立即停止該設備。同時為防止在故障設備處出現堆煤的情況，故障設備上游的設備必須立即停止，其下游的設備延時停止或正常運行，待故障消失后，從故障點處延時啟動設備。為保證煤流不殘留在設備上，設備連鎖停止過程中都要設置相應的延時時間。

圖1 電廠輸煤系統圖

2 控制系統構成

      控制系統構成如圖所示，主要包括計算機、PLC控制主站，電氣控制箱、電流變送器、皮帶跑偏限位開關。

圖2 系統構成

      控制系統采用工業控制計算機、可編程控制器和就地控制箱的三級控制結構方式。

      工業控制計算機作為輸煤控制系統的監控中心，與可編程控制器以上位機和下位機的關系進行通信，實現對現場設備運行狀態和皮帶跑偏狀態的實時監測，并且直觀的表述輸煤系統的運行狀態。

      本文中，可編程控制器選用西門子PLC S7-226，外圍配備數字量擴展模塊EM222、模擬量采集模塊EM231和以太網模塊CP243。系統利用PLC對整個輸煤系統進行數據采集和控制，并通過工業控制計算機的人機接口對系統設備發出控制命令。上位機運用MCGS組態軟件，與下位機配合，完成系統的自動控制和遠方手動控制功能，并對系統的運行狀態進行監視，實現工作區的無人操作。

      就地控制箱放在設備附近，完成設備的手自動選擇和手動開停控制，并作為PLC的執行機構，實現對設備的手自動控制。

      皮帶跑偏開關、電動三通到位開關、電流互感器等用于實現對現場設備的數據采集，供PLC進行數據處理和分析，并交由上位機進行數據顯示等操作。

3 系統功能

（1) 自動控制：煤流進入三通后，可進行變向，選擇向A皮帶機或B皮帶機，依據煤流的方向，設置四種工作方式，對設備進行連鎖控制，操作人員通過上位機組態運行界面選擇工作方式后，選擇系統自動啟動，設備按預定順序自動啟動：

①啟動時按逆煤流方向，從最后一條皮帶（及相關設備）開始依次啟動，設置合理的延時時間，直到所有的設備都啟動以后，才開始供煤，每條皮帶啟動前響鈴30s。

②停運時按順煤流方向，先停供電設備，然后從第一臺至最后一臺依次停止，每臺設備見按預定的延時時間發停機命令，即要求設置合適的延時時間，待設備的余煤清除后再停止其運行。

③故障時，故障點及上游的設備瞬時停機，故障點下游設備保持原工作狀態不變。待故障解除后，可從故障點向上游重新啟動設備，也可以在故障未解除時，從故障點向下游開始延時停設備，連鎖能阻止任何設備超出順序的啟動。

（2）遠方遙控：通過PLC和工控機對全部輸煤設備實現一一對應的操作。

（3）就地控制：不經過PLC，在現場實現設備的手動控制。

（4）當設備運行過程中存在危及人身安全及損壞設備的可能，而操作人員來不及判斷怎樣處理的情況下，可以通過急停按鈕來停止所有現場設備的運行。

（5）監視功能：監視系統的運行情況，包括設備的電流大小，設備工作模式，皮帶運行情況等，并對故障信息進行報警、報表存儲等處理，供工作人員進行處理。

（6）保護功能：設置設備短路、過載、跑偏、堵塞等保護動作、連鎖跳停相關設備。

4 可視化軟件設計

      本文選用MCGS組態軟件作為系統的上位機軟件。MCGS是由北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司推出的用于快速構建計算機監控系統的軟件系統。由于其在系統構造方面的靈活性和運行的穩定性，并且系統內部設定了通用設備、PLC設備、數據采集板卡、網絡設備、用戶定制設備等大量與底層設備連接的驅動程序，同時，MCGS組態軟件在軟件接口方面提供了OPC、ODBC、OLE、DDE、ActiveX等與其他應用程序交互的多種交換方式，使得MCGS組態軟件具有很強的通用性，在自動化領域得到了廣泛的應用。

     MCGS是作為系統的人機界面主要完成，系統設備的狀態顯示，故障報警、下達控制命令等工作，是系統的監控中心。

（1）主控畫面

     MCGS主控畫面如圖3所示，主要由系統模擬運行狀態監視、設備狀態監視、手自動選擇、連鎖控制、電動三通監控等部分組成。

圖3 系統主控畫面

      系統模擬運行狀態監視部分根據實際采集的設備參數，實時的顯示系統的運行狀態，當設備開啟時，相應設備處會有煤流流過，從而使工作人員可以實時的觀察系統的運行狀況；設備狀態監視部分主要包括設備工作模式（遠程/就地）顯示，工作狀態顯示、設備電流等；手自動選擇部分提供一選擇開關，當開關打在自動擋時，各設備運行時進行連鎖控制，只有下游的設備啟動后，上游的設備才能開啟。若某個設備停止，則其上游設備立即停止，當開關打在手動檔時，系統會彈出一個手動控制畫面，工作人員可根據需要隨意的開啟任何一個設備；連鎖控制由線路選擇和啟停控制兩部分組成，根據電動三通的方向有四條輸煤線路，點動啟動按鈕后，系統根據線路選擇狀態，按照逆煤流的方向啟動設備，點動停止按鈕，按照順煤流的方向停止設備；電動三通控制部分是電動三通A和電動三通B的監控部分，主要完成系統電動三通的遠程控制功能。

（2）輔助監視畫面

     輔助監視畫面主要由電流歷史曲線、歷史數據報表組成，通過歷史曲線和歷史數據報表的觀察，工作人員可以對設備的最近運行情況有個大致的了解，過流過載情況的出現可使工作人員對給煤量的控制有一個提前的預判。

（3）故障報警處理

      故障報警由畫面報警和語音報警兩部分組成，當設備出現短路、過載、皮帶跑偏等故障時，系統進行畫面提示和語音報警操作，并提供報警處理策略。故障報警策略由兩個選擇，一是從故障點延時停機；而是從故障點啟動，從故障點啟動要確定設備故障排除的情況下執行。

（4）一鍵停止處理

      系統提供一鍵停止功能，當有意外情況發生時，可瞬時停止所有設備。

5 結語

      本文以西門子PLC和MCGS為控制核心，設計了一套火力發電廠輸煤控制系統，系統功能全面，操作簡單，監控畫面生動逼真且貼近現場，為工作人員監控輸煤系統提供了很大的方便，大大降低工作人員的工作量。系統在膠南易通熱電廠進行了具體實施，自投入使用至今，系統運行穩定，完全滿足實際需要，受到了用戶的好評。