第３４卷第１８期 企业技术开发 ２０１５年６月 Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１８ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ Ｊｕｎ．２０１５ 电厂ＰＬＣ控制系统分析与设计 李兆岭 （大唐山东检修运营电力有限责任公司，山东青岛２６６５００） 摘要：在电厂中存在着大量的开关量和模拟量信号，如电磁阀、气阀的开闭，电动机的启动停止，设备的电流、电压，气体的压力，液 体的液位和流量等。应用可编程控制器（ＰＬｃ）可以方便的对这些信号进行控制和检测，ＰＬＣ已经成为电厂自动控制系统中非常方便可 靠的控制手段之一。文章讨论了电厂中ＰＬｃ设计中常见的ｆ＊－ｌ￣，并对ＰＬＣ在电厂中的实际应用进行了简单的介绍。 关键词：ＰＬＣ；干扰处理；自动输煤 中图分类号：ＴＭ６２１．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１５）１８—００１３—０２ １ ＰＬＣ的选择 兼容性最优的ＰＬＣ产品。 ②根据应用场合的环境和重要性，对于环境比较恶劣和比 当今市场中ＰＬＣ品牌众多，国内外知名品牌如台达、西门 较重要的场合，由于国际主流品牌的ＰＬＣ产品可靠性比较高，应 子、欧姆龙、ＧＥ、ＬＧ等。不同型号的ＰＬＣ往往应用于不同的场 尽量选择大品牌ＰＬＣ。 合之中。其选择原则往往从以下几方面考虑。 ③而对于一些环境较好，应用要求较低的场合，由于国产 １．１系统的结构和规模 品牌质量也在不断提升，从经济性和支持民族产业的角度，应 对于控制点数较少且控制逻辑比较简单的系统，一般选用 适当选用部分国产ＰＬＣ产品。 简易ＰＬＣ单机加直接扩展模块即可完成。但是对于点数比较 多，控制对象比较分散且距离相对较远的系统，就需要外加远 ２ ＰＬＣ的抗干扰处理 程通讯进行扩展模块。在系统设计过程中特别要详细计算系统 电厂中往往存在大量大功率高频干扰源，其对ＰＬＣ系统往 中输入、输出点的类型和数量，从而合理选择数字量和模拟量 往有着很大的影响，很容易造成ＰＬＣ系统的误动作，甚至造成 输入输出模块的数量。需要注意的是，ＰＬＣ控制系统要预留一 ＰＬＣ的损坏。为了增强系统的可靠性，我们必须对ＰＬＣ系统进行 定数量的备用点，用来应对调试过程中可能增加的新功能和新 抗干扰处理。 设备。 ２．１电源的处理 １．２负载的类型 电源中的谐波和感应电是ＰＬＣ干扰的重要干扰源。对于谐 对于ＰＬＣ的负载信号大致分为开关量和模拟量两种，分别 波干扰我们可以采用在ＰＬＣ电源端加装电子滤波器或者隔离 对应使用开关量和模拟量模块。而开关量模块又分为继电器输 变压器的方式来对其进行消除，而当电源中存在感应电时，则 叭输出和晶闸管输入输出两种输出形式。当某些负载必须采用 应选用带屏蔽层电源线，并且电缆屏蔽层应可靠接地。 晶闸管输入输出时，如某些数显仪表，我们必须选用晶闸管类 ２．２输入输出回路的处理 型的模块；当继电器类型和晶闸管类型的模块均可满足要求 对于信号电缆距离较长或者与强电有连接时，数字量输入 时，从经济性考虑，我们优先选择继电器类型模块。而对应模拟 输出端口应加装中间继电器，进行信号隔离。 量负载，对于需要采集的数据可能是系统电压、流量、温度以及 对于模拟量信号，信号线应选用屏蔽双绞线，屏蔽层应可 位置等，其输人输出信号类型可能是电压、电流、格雷码或者 靠接地。 ＡＳＣ １Ｉ码等，这时我们需要根据负载信号类型和数量，对应选 对于干扰较大的场合，信号线应外套金属管，金属管应采 择适合的模拟量模块。 取多点接地保护。 ‘ １．３ ＰＬＣ的处理器速率和存储器容量 同时还可以在信号端口处加装信号隔离器，对ＰＬＣ系统进 比较简单的系统，往往控制程序比较简单，对ＰＬＣ的运算 行隔离保护。另外，从所选取的信号类型上，对于信号传输较远 速率和存储器大小要求比较低，从而可以选择对应的低性能简 的场合，ＰＬＣ信号应选择４—２０ ｍＡ电流信号，而不应该选择容 易ＰＬＣ产品；对于系统规模比较庞大，控制比较复杂，要求响应 易受到影响的电压信号。 速度快的系统，往往ＰＬＣ程序的容量比较大，配置比较复杂，因 ２．３系统的安装和线路的布置 而对所选用的ＰＬＣ产品的内存和处理器能力要求比较高，就需 ＰＬＣ模块的安装应远离高频大功率器件，对于无法回避强 要选择对应的运算速率快，存储空间大的高性能ＰＬｃ产品。同 干扰源的场合，应对ＰＬＣ进行屏蔽隔离保护措施。ＰＬＣ的控制线 时，在型号选择时，应尽量避免资源的浪费，在满足控制要求的 和通讯线应单独布置，并且远离动力线等大功率干扰源，避免 前提下，应当避免选择性能太高的ＰＬＣ。 与动力线近距离平行排布，以免对信号造成干扰。 １．４ ＰＬＣ品牌的选择 ２．４系统接地 ①应该对应系统硬件选择组网最方便和系统各部分硬件 ＰＬＣ控制系统接地应与外部系统接地网分开，形成单独接 作者简介：李兆岭（１９８４一），男，山东青岛人，大学本科，助理工程师， 地，避免外部干扰从接地系统引入。对于ＰＬＣ系统接地其接地 研究方向：电厂热控设备的工程施工和电气设备 电阻应小于４ ｎ，ＰＬＣ系统各个模块接地端子应与地可靠连接。 １４ 企业技术开发 ２０１５年６月 ３ ＰＬＣ在电厂中的应用 ３．１ ＰＬＣ在在供配电网络中的应用 作为一种新型的微机控制器，ＰＬＣ可以用内部软件式的继 电器代替传统的硬件继电器，同时应用编程的形式，用内部逻 最终通过控制中心工业计算机对系统数据进行分析处理， 完成输煤系统中心站对系统所有设备的监视和控制。在该系统 中，ＰＬＣ和工业计算机是以下位机和上位机的关系进行数据通 信的，输煤控制中心完成了设备传送带跑偏信号和设备运行状 态的实时监控，并且可以把整个系统的运行状态显示在工业计 辑运算代替传统硬件逻辑组合。因此，ＰＬＣ在继电保护中的引 入，一方面，它避免了由于传统继电器本身触电以及线圈算坏 或者失效，造成的系统误动作或者不动作；另一方面，ＰＬＣ兼容 传统接触器继电器的控制思想和设计方案，特别对于逻辑关系 非常复杂的情况，应用ＰＬＣ进行编程控制，可以使系统设计和 算机显示屏上，从而可以直观的观察到输煤设备的运行情况。 而现场ＰＬＣ的动作由自动开关的输入信号控制，从而使相应的 程序工作得以完成，并将设备的实时工作信息传输给上位机； 同时，ＰＬＣ也可以接受上位机发出的控制信号和操作命令，如 故障停机和系统报警等功能。根据以上功能得出，只有实现上 施工变得十分简便。下面我们介绍ＰＬＣ控制系统在低频减载和 自动投入备用电源中的应用。 功能框由多功能继电器构成，其与微处理器保护的典型图 基本相同，它们之间的差别是，该设备把常用的微处理器继电 器逻辑电路划分为ＰＬＣ和保护继电器组两部分。依据不尽相同 的保护对象（线路保护、电容保护、变压器差动保护等）。由保护 功能不同的继电器组构成，把设备划分为几个常用的型号，其 中每个单独功能的器件都符合正逻辑原则，在ＰＬＣ里设定动作 节点。 例如，当某个欠电压机构动作时，就有一个对应的ＰＬＣ开 关量输入点接通，而当某个过电压机构动作时，也会有另外一 个ＰＬＣ的开关量输入点接通。 当用ＰＬＣ编写低频减载程序时，梯形图把常规继电器的返 回系数和响应时问理想化了。其主要原因是ＰＬＣ的微处理器功 能，程序在ＰＬＣ中是不断循环扫描的。其扫描周期由整个程序 的逻辑构成决定，往往整个程序的扫描周期以微秒为单位计 算，因此扫描时间可以直接忽略。 因此把继电器放在梯形图对应的线圈后，继电器的响应时 间可以近似为零。这样就使低频减载功能和备用电源的投入和 切除可以简单快速的完成。继电保护装置内置ＰＬＣ在电厂从设 计到安装调试可以看出，ＰＬＣ强大的灵活编程能力可以方便及 时地解决调试过程中遇到的问题。 ３．２ ＰＬＣ在电厂自动输煤控制系统中的应用 电厂的输煤系统一般由卸煤、上煤和配煤三个工艺流程组 成。整个系统依靠上级工控机完成输送带带中心度检测和设备 运行情况监测等功能，应用ＰＬＣ完成现场设备的自动控制。整 个输煤自动控制系统由本地控制结构、现场ＰＬＣ控制站和输煤 控制中心三部分组成。 由于输煤系统中的各种设备在功能上相互关联，设备安装 的物理位置比较分散，自动输煤系统需要在ＰＬＣ主站基础上增 加若干个远程控制分站。整个系统利用ＰＬＣ：￣程站对输煤现场 的运行状况进行监测，并且把现场设备的运行数据连接到对应 的ＰＬＣ主站，再通过工业以太网或者ＰＲＯＦＩＢＵＳ—ＤＰ网络把数据 传输到输煤远程控制中心。 位机和ＰＬＣ之间的良好配合，才能实现整个电厂电厂输煤的自 动控制功能。 ＰＬＣ的连锁控制和本地手动功能： Ｑ￣）ＰＬＣ的连锁控制。自动输煤系统中的每个设备的运行和 停止都是按照相应的工艺流程进行的，彼此间相互问互相影响 互相制约，存在一些连锁条件。例如输煤设备的运行和停止，当 启动延时时间设置为１０ ｓ时，停车延时时间的设定应当根据设 备的实际运行状况进行，可能设５ ｓ或１５ Ｓｏ如果设备运行过程 中发生了故障，系统应故障报警，并且应同时自动停车，然后上 料设备和后续设备都应按照要求顺序联锁停止运行。 ②远程手动控制。远程手动控制是电厂自动化控制的重要 补充，当控制按钮安装的位置比较远时，就需要在现场对应设 置一个远程控制开关，来控制输煤设备，而当开关本来距离较 近时，就必须本地手动控制。此时，程序中应该有对应的连锁切 换控制，以及必要的安全保护。 ４结语 ＰＬＣ的编程技巧简单易学，而控制思路本身和常规继电器 保护相当吻合，并且自由度高，方便技术人员自由发挥，使配置 ＰＬＣ的继电保护装置更加简单易操作，型号选择和使用更加方 便。随着ＰＬＣ制造成本的不断降低，ＰＬＣ的应用逐渐大众化，更 多的工厂企业把ＰＩ℃应用于生产线中，而ＰＬＣ在各个电厂各生 产环节中的应用也越来越广泛。随着我国经济水平的不断提高 和自动化控制程度的迅速提升，ＰＬＣ的应用将持续保持快速增 长的趋势。 参考文献： 【１】丘迎辉．浅谈火电厂ＰＬｃ安装调试的注意事项【ＪＪ广东科技，２０１２，（１３）． 【２】史宏俊．￣ＶＰＬＣ应用中的抗干扰技术叨．河南科技２ｏ１３’（６）． 【３】王胜．电网自动发电控制机器运行管理研究川．工艺与技术，２０１３，（３６）． 『４１孙振强．可编程控制器原理及应用教程【Ｍ】．北京：清华大学出版社， ２００５． ［５】马豹．ＰＬＣ：Ｉ￣术在火电厂各系统中的应用叽．科技创新－￣ＯｌＯ，（２５）．
