一、引言
電廠出灰系統(tǒng)是熱電廠的一個(gè)重要系統(tǒng)。近幾年灰渣利用率越來(lái)越高,同時(shí)干式出灰系統(tǒng)具有節(jié)約水資源、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)，因此目前電廠出灰多采用干式出灰系統(tǒng)。在干式出灰系統(tǒng)中，工況惡劣、控制點(diǎn)數(shù)多。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)由于抗干擾能力弱、可靠性差、效率低，達(dá)不到預(yù)期的控制目標(biāo)。而可編程邏輯控制器（PLC）的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，選用可編程控制器（PLC）用于某熱電廠鍋爐干式出灰系統(tǒng)可以顯著提高工程的實(shí)用性。
二、工藝流程及控制要求
1、系統(tǒng)工作流程
某熱電廠共有八臺(tái)鍋爐，每臺(tái)鍋爐包括三個(gè)電場(chǎng)集塵裝置，每個(gè)電場(chǎng)包括一組（兩個(gè)）倉(cāng)泵，每個(gè)倉(cāng)泵附近配置一個(gè)就地控制箱,利用控制箱盤面上的手動(dòng)開關(guān)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門進(jìn)行手動(dòng)操作和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。下面以單個(gè)倉(cāng)泵為例來(lái)說(shuō)明具體的工藝流程。
鍋爐煙氣中的灰塵通過電收塵收集后落入灰倉(cāng)，灰倉(cāng)下部安裝有倉(cāng)泵，灰經(jīng)輸灰管進(jìn)入倉(cāng)泵。在自動(dòng)控制運(yùn)行工況下，具體工藝流程為:倉(cāng)泵內(nèi)無(wú)灰時(shí)，打開透氣閥→延時(shí)5s→開進(jìn)料閥→延時(shí)5s→當(dāng)倉(cāng)泵進(jìn)料量達(dá)到設(shè)定值（時(shí)間/重量/人工）時(shí)→料位信號(hào)到→關(guān)閉進(jìn)料閥→延時(shí)5s→關(guān)閉透氣閥→此時(shí)判斷母管壓力是否到位/判斷灰管壓力是否到位/判斷在此系統(tǒng)中沒有其它倉(cāng)泵出灰，所有條件滿足→打開出料閥→延時(shí)5s→打開一次氣閥→延時(shí)5s→打開二次氣閥1min 后→檢查灰管壓力，當(dāng)灰管壓力低于設(shè)定值時(shí)→關(guān)閉一次氣閥→延時(shí)20s后→關(guān)閉二次氣閥→關(guān)閉出料閥完成一次出灰循環(huán)。
當(dāng)發(fā)生出灰管路堵塞時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置了排堵閥，通過負(fù)壓反抽來(lái)疏通出灰管路。關(guān)閉一次氣閥后，延時(shí)20s后關(guān)閉二次氣閥。目的是保證出灰管路暢通，避免發(fā)生管路堵塞。每臺(tái)倉(cāng)泵的出灰系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 出灰系統(tǒng)流程示意圖
2、控制要求
（1） 實(shí)現(xiàn)出灰的過程自動(dòng)化，為便于操作調(diào)整及應(yīng)急處理，應(yīng)能隨時(shí)切換到手動(dòng)控制狀態(tài);
（2） 當(dāng)操作室內(nèi)的“遠(yuǎn)程/就地”開關(guān)打到“就地”位置時(shí)，自動(dòng)停止出灰;
（3） 倉(cāng)泵的進(jìn)料重量和進(jìn)料時(shí)間雙重控制，進(jìn)料重量或進(jìn)料時(shí)間任意一個(gè)達(dá)到要求都作為倉(cāng)泵料滿對(duì)待;
（4）同一出灰管線上只能有一個(gè)倉(cāng)泵出灰，一電場(chǎng)用一根出灰管，先滿足出灰條件的優(yōu)先出灰，二、三電場(chǎng)共用一根出灰管，先滿足出灰條件的優(yōu)先出灰;
（5） 當(dāng)發(fā)生灰管堵塞后（灰管壓力大于550KPa），報(bào)警指示燈發(fā)出聲光報(bào)警，直至灰管堵塞故障排除;
（6） 當(dāng)來(lái)氣母管壓力小于400KPa時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行。
三、控制系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-300型可編程控制器和MT500型觸摸屏人機(jī)界面。MT500型觸摸屏直觀生動(dòng)地顯示PLC、PC機(jī)上的數(shù)據(jù)信息。 S7-300是模塊化中型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。該控制系統(tǒng)主要由主控制柜、現(xiàn)場(chǎng)控制箱、若干測(cè)量傳感器和輔助電器（稱重傳感器、壓力傳感器、電磁閥等由生產(chǎn)廠家配套供給）等組成，具有倉(cāng)泵運(yùn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)三種控制方式，控制方式的轉(zhuǎn)換由設(shè)置在主控制柜上的轉(zhuǎn)換開關(guān)完成。開關(guān)切換至自動(dòng)位置時(shí)，點(diǎn)擊要使用的倉(cāng)泵畫面，可選擇其中一種方式。
S7-300系列PLC作為西門子公司的新一代產(chǎn)品，具有以下特點(diǎn):
（1） 功能強(qiáng):極強(qiáng)的計(jì)算性能，完善的指令集，MPI接口和通過SIMATIC NET聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng);
（2）快速:指令處理極其快速，功能強(qiáng)大的CPU只需0.3ms就可處理1024個(gè)二進(jìn)制語(yǔ)句，在文字處理方面也同樣表現(xiàn)出色;
（3） 通用:高性能模板和六種CPU適用任一場(chǎng)合，模塊可擴(kuò)至3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，用戶友好的WINDOWS
STEP7編程;
（4）全集成:全部模塊化，運(yùn)行可靠，操作方便，特別適合于比較惡劣的工況。本系統(tǒng)PLC由電源模塊、模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊和中央處理單元組成?？刂葡到y(tǒng)組成框圖如圖2所示。
圖2 出灰控制系統(tǒng)圖
四、軟件設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)
系統(tǒng)界面分系統(tǒng)主畫面與系統(tǒng)操作畫面。在系統(tǒng)主畫面中，可以選擇要操作的倉(cāng)泵和要啟停的系統(tǒng)。
在操作畫面中，運(yùn)行人員可觀察每個(gè)倉(cāng)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，也可對(duì)每個(gè)倉(cāng)泵進(jìn)行遠(yuǎn)方操作或根據(jù)運(yùn)行工況對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行修正，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障發(fā)生后，可以在操作畫面進(jìn)行故障的處理。系統(tǒng)的操作畫面如圖3所示：
圖3 操作畫面
2、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
（1）在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，為防止在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，由于灰量大或別的原因使出灰過程受阻，引起灰管壓力上升慢，給系統(tǒng)造成倉(cāng)泵內(nèi)灰已出完的假象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)判斷失誤。為避免系統(tǒng)操作引起堵管，在程序中設(shè)置了一分鐘的延時(shí)時(shí)間，在出料閥打開一分鐘后再檢測(cè)灰管的壓力，給出灰過程的順利進(jìn)行提供可靠的保證。
（2）為防止過程參數(shù)的影響，特設(shè)定了出料時(shí)間和進(jìn)料時(shí)間。為防止重量信號(hào)出現(xiàn)故障而使控制系統(tǒng)一直處于進(jìn)料狀態(tài)，引起倉(cāng)泵灰滿特設(shè)定進(jìn)料時(shí)間，無(wú)論重量信號(hào)有無(wú)達(dá)到設(shè)定值，都將停止進(jìn)料。另外由于灰管壓力不只受出灰過程的影響，而且還受來(lái)氣母管壓力的影響，當(dāng)來(lái)氣管壓力升高時(shí)，會(huì)造成出灰過程順利，灰已全部出完，但灰管壓力長(zhǎng)時(shí)間下降不到給定值。因此在程序設(shè)計(jì)中增加了出料時(shí)間，當(dāng)出料時(shí)間大于8min時(shí)，系統(tǒng)就自動(dòng)停止出灰，進(jìn)入下輪循環(huán)，有效地避免了系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不出灰的狀況。
（3）當(dāng)系統(tǒng)的來(lái)氣壓力低于額定值400kPa或灰管壓力高于給定值（550kPa）時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)灰管易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，為防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)報(bào)警，正在運(yùn)行的系統(tǒng)會(huì)立即停下來(lái)，所有的閥門自動(dòng)關(guān)閉。此時(shí)將系統(tǒng)切換至遠(yuǎn)程控制排堵。
五、結(jié)束語(yǔ)
項(xiàng)目由于采用了PLC技術(shù)，系統(tǒng)的可靠性顯著提高。通過實(shí)際運(yùn)行可知系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，滿足工藝要求。