控制网

    3.1 控制对象

    PLC的主要监控对象有；32台AV泵、3台TD泵、6台空压机的启停及状态与电机电流监视、4台冷干机的启停及状态、库顶管路切换阀的控制及状态显示，一二电场灰斗料位计、TD泵和中间灰库的高低料位计。

    系统采用三种控制方式；自动程序控制、软手操和就地手动控制。

    3.2 联锁保护

    在两个中间灰库还各装有两个高、高高料位计，用做报警和两个灰库之间自动切换。每台炉各电场输送管路切换阀故障将停止该电场AV泵输送，并在CRT画面报警。

    3.3 硬件配置

    系统采用一台研华工控机IPC-610进行监控，40G硬盘，安装Windows2000操作系统。公用系统和4台炉的AV泵控制系统公用一套PLC，组态图见图1。

    3.4 监控计算机

    工控机的CPU与内存的配置要相对偏高，保证操作员站和PLC的CPU进行实时通讯正常。按照火力发电厂设计要求，以及从干除灰系统的重要性和系统的安全角度考虑，操作员站最少要配置2台，互为备用，防止失去监视系统。这是我厂干除灰集控系统的一个不足之处，它所隐藏的危险在以后的运行过程中已经暴露出来。操作员站的工控机安装有Intellution公司的监控软件 iFIX3.0无限点软件（iFIX软件系专业的工控软件，支持所有厂家PLC产品）。可以显示工艺流程、信息显示（包括运行参数、状态、故障情况等）和各种曲线。

    3.5 PLC系统

    PLC采用美国A-B公司的 SLC-500可编程控制器，从可靠性、特殊控制功能、抗干扰能力、扫描速度、上位机接接口以及远程通讯功能、与计算机联网和多种软件功能等方面来看，该控制器具有一定优势。系统的主要模块选择如下：

    CPU模块为1747-L552，

    电源模块为1746-P2。

    适配器模块为1746-SN和1746-ASB模块，前者是 CPU的热备通讯模块，后者是远程I/O适配器模块。

    基板为一个1746-A13和2个1746-A10模块。

    开关量输入模块为1746-IM16；

    开关量输出模块为1746-OW16；

    模拟量输入模块为1746-NI8，

    通讯电缆1746-C9。

    3.6 控制柜和就地仪表

    共有4台控制柜，一台为电源柜，一台为#1、2炉I/O控制柜，一台为公用系统I/O控制柜，一台为#3、4炉I/O控制柜。为了保证系统的安全运行，系统配置了一台UPS电源，美国山特3KVA，为监控系统和PLC控制系统提供电源。就地仪表包括射频导纳料位计、弹簧管压力表、压力控制器、压力变送器、行程开关，气动电磁阀。

    4  软件设计

    软件设计是全开放性，运行时尽量减少人工干预和操作，系统参数和工艺参数在线可调、掉电自保护和上电自恢复等，以便做到运行时不死机，监视系统故障不影响PLC程序的运行。该系统软件包括3部分：通讯软件、上位机监控软件和下位机软件。

    4.1

    为使本系统具有最大的兼容性，监控软件采用Intellution公司的iFIX3.0 软件（iFIX软件系专业的工控软件，支持所有厂家PLC产品）。软件运行于WINDOWS界面,主要用于画面的编制、数据监控、数据库管理、历史数据采集等.关闭运行画面和主机不影响除灰程序运行.编程软件使用美国A-B公司的编程软件RSLogix500，用以编写梯形图，对PLC进行参数设置，扫描远程I/O，以及上载下传已经编好的梯形图程序等。

    4.2 通讯系统

    PLC的CPU与操作员站之间的通讯采用Rslinx通讯软件，Rslinx是基于美国A-B公司CONTROLNET通讯协议的通讯软件。

    iFIX 针对 A-B 公司的PLC 的驱动程序有多种连接方式， 我厂除灰系统使用的是ABR，现使用较多，可以支持 AB 的 KT, KTC, KTX, KTXD 以及以太网卡与 PLC 通讯，还需要 AB 的 RSLinx 软件支持。

    4.3 软件设计遵循以下原则

    4.3.1 应用程序应根据各系统设备运行工艺要求，确定所有外围系统的功能需求方案，即应用程序要严格按照设备本身情况或设备运行实际需要进行开发。

    4.3.2 监控系统功能包括系统画面生成、事故追忆系统、各种曲线显示和打印、各种报表自动生成等。

    4.3.3 监视画面要符合主设备控制系统人机界面的设计风格，按照分级浏览、逐级细化的原则设计画面，采用弹出式窗口、下拉式菜单等多种广为流行的设计手段实现画面的切换和显示，单个画面的工艺流程、信息显示（包括运行参数、状态、故障情况等）和各种曲线；且布局要合理、生动，色调柔和。

    4.3.4 事故追忆系统应包括所有进入控制系统或系统输出的开关量和模拟量（如运行参数、输出指令、状态反馈等）以及控制系统本身发生的事件（如卡件或通讯故障等），所有I/O点均可以曲线的形式显示，为实现系统运行在线分析、诊断提供丰富的数据资源。

    5 系统运行方式

    5.1 AV泵系统运行过程

    每个除尘器灰斗下面挂有一台AV泵，灰斗里的灰在重力作用下直接落入AV泵，第一个AV泵带有进气组件，称为主AV泵，最后一个带有出口圆顶阀的称为出口AV泵，中间的称为副泵。

    当一电场或二电场的一组灰斗中某个灰位达到料位计高度时，该组所有的AV泵开始进灰，入口圆顶阀打开开始落灰，当达到设定时间后，入口圆顶阀关闭，同时打开该组出口圆顶阀和进气阀，用压缩空气将灰送入中间灰库。当输送管内压力达到设定值后，关闭出口阀和进气阀完成一个输送循环。三四电场没有装料位计，输送循环由时间控制。如果在设定时间内输送循环没有完成，画面有报警提示，显示某一循环超时，系统恢复正常报警自动消失。

    为了提高系统运行的经济性，保证系统工作在最大出力，同时也为了防止煤种变化引起堵管，画面上提供了一电场AV泵和TD泵的装料时间更改功能。

    5.2 TD泵运行过程

    在系统没有开始运行时，泵的入口圆顶阀保持关闭。当灰库中的灰覆盖低处料位计时，由TD泵向厂外输送循环开始，泵的入口圆顶阀、排气圆顶阀打开，灰落入泵内，TD泵顶部也装有料位计，当泵内灰位达到料位计高度时，泵的入口圆顶阀、排气圆顶阀关闭，进气阀、流化阀和输送阀打开，对TD泵快速加压，同时打开出口圆顶阀，将TD泵内的灰输送到厂外灰库，当输送管道内的压力降到设定值时，关闭出口阀和进气阀，打开排气阀，完成一个输送循环。 

    6 PLC过程控制常见故障分析及维护

    一般来讲PIC部分的故障比例约为5％，现场控制设备的故障比例约为95％。

    6.1 PLC 主机系统

    PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统和通讯网络系统，电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。在2005年9月23日因为操作员主机电源插座松动，造成主机运行中突然失电硬盘损坏，无法进入操作系统。更换新硬盘后，重新安装系统，应用程序重新安装，使系统恢复运行。为了防止以后再次出现这类问题，我们更换了电源插座，并移到操作台里面，防止运行人员误碰。

    对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使PLC的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。

    6.2 PLC的I/O端口

    PLC最大的薄弱环节在I/O端口。PLC的技术优势在于其I/O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。

    6.3 现场控制设备

    在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场 。主要有：

    (1)第一类故障点(也是故障最多的地点)在继电器、接触器。如该生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量最大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。

    (2)第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上，长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。

    (3)第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上， 对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。

    (4)第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。 根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备选型上要选质量好的设备，在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。

    (5)第五类故障点是传感器和仪表，这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，应该采用在控制盘内接地。并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PIC内部进行软件滤波。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关，发现问题应及时处理。

    (6)第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)，问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。

    要减小故障率，很重要的一点是要重视工厂工艺和安全操作规程，在日常的工作中要遵守工艺和安全操作规程，严格执行一些相关的规定，如保持集中控制室的环境等等，同时在生产中也要加强这些方面的管理。

    7 结束语：

    该控制系统自投入运行后，运行一直比较稳定，PLC运行正常。现场的反馈信号开关经过改进，故障效率大大降低，现场除了配合机务专业检修外，控制系统的维护量很小，大大减轻了维护人员的工作强度。整个控制室只设一名值班员和一名设备巡检员，真正起到了减员增效的目的，为我厂其他附属设备控制系统改造积累了经验。