PLC在锅炉点火控制系统中的设计及应用_张耀亮

第25卷第2期 青 海 电 力 Vol. 25No. 22006年6月 QINGHAI ELECT RIC POWER Jun. , 2006

PLC 在锅炉点火控制系统中

的设计及应用

张耀亮

(青海桥头铝电股份有限公司, 青海大通810010)

摘 要:P LC 在电力系统自动化控制方面得到了广泛应用, 文章以锅炉点控制系统为例, 着重介绍了锅炉点火的步骤, PLC 控制器的软、硬件设计及其功能实现。通过现场应用说明了锅炉点控制系统由于采用了以PLC 为核心的可编程控制器, 使点火系统得到了简化, 可靠性大为增强。关键词:点火步骤; PLC; 控制器; 梯形图; 功能模块

中图分类号:T K 32 文献标识码:A 文章编号:1006-8198(2006) 02-0035-04

Design and Application of PLC on Boiler

Ignition Control System

ZHANG Yao-liang

Abstract:PL C has been applied broadly in electr ic pow er system automatic control work, the paper intr oduces the ignition steps of boliler , software and hardware desig n of PL C controller and its function r ealization using boiler ign-i tion control system as an ex ample. T hroug h field application, the bo iler ignition control system that adopts the P LC programmable controller can simplify the ignition system, and its r eliability streng thens further. Keywords:ignition steps; P LC; controller; tr apezoidal pattern; function module

0 前言

火力发电厂的锅炉点火控制系统原来多采用常规继电器组成回路进行控制。在系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器, 使控制系统较为复杂。由于中间环节较多, 导致控制系统的故障点增多, 降低了系统运行的可靠性。随着PLC(可编程控制器) 在各个领域的广泛应用, 其经济实用、可靠性高、易编程和便于维护等特点, 在自动控制系统中越来越发挥着重要作用, 为广大用户所接受。本文以锅炉一个角的点火控制为例, 着重探讨PLC 在锅炉点火控制系统中的应用及设计。

点火器组成。对于不同的推进器, 其驱动装置有电动和气动之分(本文以气动电磁阀控制为例) 。由于点火枪和油枪分别固定在各自的推进器上, 因此控制相应的推进器即可完成对油枪和点火枪的操作。其具体操作步骤为:进油枪y 开吹扫阀

y 吹扫延时y 关吹扫阀y 进点火枪y 开油角阀同时点火。

此时通过可见光火检探头检测该油枪是否被点燃。如果已被点燃, 则此次点火成功, 退出点火枪, 点火结束; 如果该油枪未被点燃, 则点火失败, 随即可执行如下操作:关油角阀y 开吹扫阀y 吹扫延时y 关吹扫阀y 退油枪y 退点火枪。此次点火结束, 准备下一次点火。

1 锅炉点火过程

电厂锅炉的点火系统一般由点火枪、油枪、点火枪推进器、油枪推进器、油角阀、吹扫阀和高能

2 PLC 控制系统的组成

2. 1 系统组成

点火控制系统的组成如图1所示。其核心是

作者简介:张耀亮(1973-) , 男, 安徽灵璧人, 工程师, 从事电力系统热工自动化研究工作。

收稿日期:2005-06-05

36 青 海 电 力 第25卷1台可编程控制器(PLC) , 它主要完成锅炉点火时系统所需的各种逻辑控制和运算。由点火设备发出的每一个位置信号均接入PLC, 此位置信号除参与逻辑控制以外, 还将通过PLC 梯形图输出为点火设备到位指示灯信号:一路用于就地操作面板位置显示; 另一路则送至集控室作为远程控制时的依据。驱动电路接受PLC 输出的控制信号, 经交流接触器或继电器驱动后控制点火设备的电磁阀。无论是就地控制方式或远程控制方式, 点火设备只接受由PLC

控制器发出的控制指令。

即每一个模块化程序完成某一个特定的功能。各程序模块的具体功能如下。

表1 P LC 输入地址分配表

地 址[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]

输入点名称进油枪退油枪油枪进位油枪退位进点火枪退点火枪点火枪进位点火枪退位开油角阀关油角阀油角阀开位油角阀关位自动/手动远控/就地自动点火停止投油远程层控(层投油) 远程单角程控

图1 PLC 控制器的组成框图

该点火控制系统在控制方式上可分为就地自动点火及停止、就地手动(单步) 点火及停止; 远程单角控制和远程层控制点火及停止。2. 2 PLC 的配置及I/O 分配

系统PLC 选用OMRON CQM1-CPU21-E 型可编程控制器。该型号PLC 配置最少16点、最多128点输入/输出, 输出形式选为继电器输出。输入位自IR00000开始, 输出位自IR10000开始。512个计时器/计数器, 由T IM /CN000至T IM/CN511。系统I/O 点地址分配如表1、表2所示。

3. 1 自动点火模块

该模块是PLC 的最主要部分。在就地自动点火和远程单角控制点火时, 都将执行该程序模

块。当按下/自动点火0键时, 系统即会按照点火步骤自动执行相应操作, 程序如图2(虚线框以外) 所示。程序每执行一步都会检查相应的被控, 3 PLC 梯形图逻辑设计

在进行PLC 梯形图设计时, 考虑到使用的方,

第2期 张耀亮:PLC 在锅炉点火控制系统中的设计及应用 37 火模块并报警, 提醒运行人员注意进行故障排除。

表2 PL C 输出地址分配表

地 址[***********][***********][***********][***********]01410015

输出点名称点火进油枪退油枪进点火枪退点火枪开油角阀关油角阀开吹扫阀关吹扫阀系统报警油枪进位指示灯油枪退位指示灯点火枪进位指示灯点火枪退位指示灯油角阀开位指示灯油角阀关位指示灯

至锅炉4个角的点火控制器。点火控制器接受指令后立即执行PLC 内置计时器确定每角的启动顺序。时间可根据具体情况设定为Ñ角0s, Ò角10s, Ó角20s, Ô角30s 。计时器触发后, 控制器即执行与/自动点火模块0相同的程序步骤控制每角下层点火设备实现自动投油点火。其程序流程如图2所示。最终各角下层是否投运, 经火检探头检测后将信号反馈到集控室显示。

3. 2 停止投油模块

点火成功以后, 锅炉进入正常投粉燃烧, 此时应将油枪退出炉膛。/停止投油模块0即执行此功能。按/停止投油0键程序将执行如下操作步骤:关油角阀y 开吹扫阀y 吹扫延时y 关吹扫阀y 退油枪y 退点火枪y 结束。3. 3 单步点火模块

在就地点火模式下, 该控制系统可实现手动单步点火。即每按一键控制器发出一个指令, 执行相应操作。与自动点火步骤对应, 该模块分为进油枪、退油枪、开吹扫阀、关吹扫阀、进点火枪、退点火枪、开油角阀(同时点火) 和关油角阀8个相对独立的单步操作。之所以设计单步点火模块是因为, 在实际生产现场, 点火设备往往由于工作环境恶劣如高温、积灰等导致故障, 出现点火设备不到位、行程开关未闭合而无法提供反馈信号等现象。而在执行自动点火程序时, 需要有上一步操作的反馈信号才能使自动过程连续执行。因此, 在系统出现上述故障时, 自动点火将无法顺利执行。此时, 单步点火就十分必要。3. 4 远程层投油

该点火系统可根据需要在集控室实现远程层投油操作。例如对于下层油, 按/下层投油0键, 该

图2 远程层控程序流程图

38 青 海 电 力 第25卷3. 5 远程层投油停止

按/停止投油0按钮, 按钮信号通过继电器扩展为/角停止指令0送到每个就地PLC 控制器中, 使锅炉4个角的层投油操作同时停止。其停止步骤与/停止投油模块0相同。通过检测, 最终各角下层是否停运信号反馈到集控室显示。3. 6 远程单角控制

在集控室可对点火设备进行远程单角控制点火和停止。其程序与/自动点火模块0相同。3. 7 报警模块

点火设备接受控制器指令后, 在一定时间内未完成相应操作, 如设备出现故障或设备到位后而行程开关未闭合等, 系统则发出报警信号以提醒运行人员注意并及时排除故障。3. 8 联锁保护

由于上述各功能模块均在接受手动指令后方能启动执行, 为防止运行人员误操作, 在点火设备(上接第27页)

Debug. Print daymax

End If

If val

daymin=(Worksheets(sheet ) name). Cells(i, col ) num-1). Value)

End If Next i

If min=9999Then min=0

Worksheets (sheet ) name). Cells (32, col )

num) =max(最大值)

Worksheets (sheet ) name). Cells (33, col )

num) =daymax(当天最大值)

Worksheets (sheet ) name). Cells (34, co1)

num) =min(最小值)

Worksheets (sheel ) name) . Cells (35, co1)

num) =daymin(当天最小值)

col ) num=col ) num+2Loop

通过以上过程就可获得月、年的最大值、最小值发生的时间。

运行过程中均设置了联锁条件, 这样, 在推进器前进(或退出) 时, 即使误操作了退出(或前进) 键, PLC 控制器也不会输出退出(或前进) 信号而导致推进器电磁阀或电机同时带电, 引起设备损坏。同样, 对油角阀的开关操作也是如此。

4 结束语

点火控制系统由于采用了以PLC 为核心的可编程控制器, 取消了大量的中间继电器等环节, 不但使系统得到简化, 而且其可靠性也相应提高。此外, 点火控制系统还可以接受FSSS(锅炉炉膛安全保护系统) 的指令, 作为FSSS 的子系统运行。对于检修人员来说, 该系统易于维护和修改, 因而受到了广泛好评。参考文献:

112omro n 可编程控制器sysmac CQ M 1操作手册1Z 2.

4 小结

上述方法很好地解决了青海电网负荷的考核统计问题, 适合于报表中的数据按类型归整(报表中需要计算的数据排列比较整齐的情况) 。该程序中所用到的变量比较少, 而且和Excel 中的函数配合使用, 共同完成数据的统计任务, 其程序简单短小, 易于修改。该方法在青海电网调度自动化系统报表子系统中应用效果良好, 有效地解决了电量的累计处理慢的问题。对电压及无功电度的考核也用此种方法, 收到了良好的效果, 为并网电厂的调度管理提供了技术支持, 提高了电网的安全运行水平。