基于PLC實(shí)現(xiàn)的火電廠小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)

1、基于PLC實(shí)現(xiàn)的火電廠小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)第2】卷第6期2006年11月熱能動力T程JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDI)WERNOV.2(X)6艾章編:100l一2060(2OO6)O6056105基于PLC實(shí)現(xiàn)的火電廠小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)李大中,倪瑋強(qiáng),李錦賢,郭召偉.(1.華北電力大學(xué)自動化樂,河北保定071003;2_大唐許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司,河南禹州461690)摘要:針對300MW機(jī)組給水泵小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用PLC(可編程序控制器)設(shè)計(jì)了新的控制系統(tǒng),替代了原繼電器控制邏輯.該系統(tǒng)采用雙CPU冗余熱備和雙電源供電設(shè)計(jì),硬件結(jié)構(gòu)簡單,控制邏

2、輯由梯形圖軟件編程實(shí)現(xiàn),替代了原繼電囂控制邏輯,大大提高了系統(tǒng)的平安可靠性,同時(shí)控制邏輯軟件中新增設(shè)計(jì)了小汽機(jī)事故跳閘首出記憶功能,為系統(tǒng)的事故分析提供了依據(jù).現(xiàn)場投運(yùn)說明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,符合設(shè)計(jì)要求關(guān)鍵詞:火電廠;小汽機(jī)保護(hù);PI,C控制中圖分類號:TK264文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1引言火電廠給水泵小汽輪機(jī)系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)組的重要組成局部,對于小汽機(jī)運(yùn)行的安牟=保護(hù)地位十分重要,日前圍內(nèi)的一些大機(jī)組的小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)還是基于常規(guī)繼電器邏輯控制,由于繼電器接點(diǎn)在長時(shí)間使用情況下,將會出現(xiàn)接點(diǎn)的粘連,打火放電或勵磁線圈燒毀等現(xiàn)象,造成繼電器接點(diǎn)誤動或拒動,控制邏輯能靜執(zhí)行,使得系統(tǒng)的平安町靠性差,事故隱

3、患潛在,給整個發(fā)電機(jī)組的平安運(yùn)行構(gòu)成小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用PLC控制器對原繼電器保護(hù)控制系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì).2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成小汽機(jī)保護(hù)PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖l所示,PLC采用OmronCS1D系列模件¨.J,其中32點(diǎn)DO模件2個,32點(diǎn)DI模件3個,整個硬件系統(tǒng)使用了一個PLC主機(jī)架,為了提高PIJC系統(tǒng)的可靠性,采用雙CPU冗余熱備運(yùn)行和雙電源模件供電.收稿日期:20060417;修訂日期:2(1060714作者簡介:李人中(1961一),山西朔州人,牛北電力人學(xué)教授D0lD0IDIIDIIDI模l模I模I模l模件l件I件I件l件CPUI雙機(jī)ICPUl電源l電源單元l控制l單元l模件l模件

4、A單元lBlAlB給水泵小汽輪機(jī)系統(tǒng)PIC編程器圖1小汽機(jī)PI保護(hù)控制系統(tǒng)構(gòu)成2,2I/O信號配置系統(tǒng)I/O信號包括兩大類,即開關(guān)量輸入DI信號和開火暈輸出DO信號,其中DI信弓36點(diǎn),DO信號26點(diǎn).3保護(hù)控制邏輯軟件設(shè)計(jì)小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)控制流程如圖2所示,基于該流程采用PLC編程軟件設(shè)計(jì)的梯形控制邏輯主要包括以.F幾局部.當(dāng)1.2交流潤滑油泵flj口力低(0.01,2.01)的時(shí),延時(shí)5s(防止信號誤動),發(fā)H交流潤滑主油泵切換失敗信號(6.03);潤滑油供油母管油壓低Il值A(chǔ).B.c(o.02,2.02,4.00)3個測點(diǎn),采用三取二邏輯,只要兩個滿足條件將發(fā)跳閘信號(6.05)的同時(shí)聯(lián)肩

5、排煙風(fēng)機(jī)(6.06)和直流泉EOP(8.04),并且產(chǎn)生事故追憶(8.05).如果潤滑油箱油位低(0.00)將禁止投加熱器(8.O0);交流潤滑油泵出fJ母管油壓低(2.oo)將聯(lián)啟1號泵(6.02),2幾.泵(8.01)和啟直流油泵EOP(8.02).如果直流油泵出口油壓低?562?熱能動力工程2006年(4.05)將聯(lián)動排煙風(fēng)機(jī)(8.03)同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(6.04).隔膜閥上部潤滑油壓低II值A(chǔ).B.C(0.04,2.o4.4.04)3個測點(diǎn)也是三取二的邏輯,從而來確認(rèn)小汽機(jī)跳閘卸隔膜ll卸潤滑閥油壓ll油壓出記出記,/出記,/,出記出記BFPT已跳閘(6.07),證實(shí)小汽機(jī)已跳閘.其中

6、W0.證實(shí)小汽L已經(jīng)跳閘的巾間點(diǎn).YESYESMEH請求跳閘潤滑油壓低跳閘啟排煙風(fēng)機(jī)啟EOP圖2小汽機(jī)保護(hù)控制流程圖小汽機(jī)排汽壓力高II值A(chǔ).B.C(0.03,2.03,4.02)3個測點(diǎn),采用三取二邏輯,將報(bào)警信號(6.08)送至DCS,同時(shí)產(chǎn)生小汽機(jī)排汽壓力高II值中問點(diǎn)(W0.02).小汽機(jī)排汽壓力高(0.10)將報(bào)警,如果小汽機(jī)排汽壓力高超馳指令(4.10)發(fā)出,將產(chǎn)生排汽壓力跳閘超馳指令(W0.03),該信號同時(shí)自鎖.小汽機(jī)復(fù)位運(yùn)行二二上下壓主汽門關(guān)到位一上Q集控室手動停機(jī)上就地手動停機(jī)上QMCS請求跳閘二二匹小汽機(jī)振動達(dá)跳閘值二二衛(wèi)二小汽機(jī)偏心達(dá)跳閘值上排氣壓力高于大氣壓lQMEH

7、請求跳閘上Q電超速上Q軸向位移2個信號達(dá)跳閘值上Q1號2號交流潤滑油泵油壓都低上一小汽機(jī)排氣壓力高值在第l3步第l6步控制中,主要是塒上下壓主汽門截止閥的開關(guān)控制,其中證實(shí)小汽機(jī)已經(jīng)跳閘(W0.o4)的條件必須有,否那么無條件的操作將塒設(shè)備形成損害,當(dāng)小汽機(jī)上下壓主汽門截止閥關(guān)到位將產(chǎn)生小汽機(jī)高,低壓主汽¨關(guān)到位(wo.07)信號,該信號起到一個小汽機(jī)排汽壓力高跳閘信號(W0.08).一一一一一一一一妣釉一一母值呈_J一個壓一兩管第6期李大中,等:基于PLC實(shí)現(xiàn)的火電廠小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng).563.根據(jù)小汽機(jī)軸向位移達(dá)跳閘值A(chǔ).B.c(0.07,2.07,4.07)3個信號采用三取二邏

8、輯產(chǎn)生小汽機(jī)軸向位移大跳閘(W0.09)信號,小汽機(jī)振動達(dá)跳閘值信號(2.08)和小汽機(jī)偏心達(dá)跳閘值信號(4.08)分別產(chǎn)生小汽機(jī)振動達(dá)跳閘值跳閘(W0.10)信號和偏心種信號出現(xiàn)非正常狀態(tài)都將導(dǎo)致小汽機(jī)跳閘.T一卜+O7l卜.07l-當(dāng)MEH請求跳閘A.B(0.09,2.10)和電超速A.B(0.08,2.09)任意一個信號發(fā)出,都將產(chǎn)牛MEH跳閘請求信號(gO'0.12),而集控室DCS下發(fā)的MCS請求跳閘信號(4.09)和集控室手動停機(jī)按鈕信號(4.06)和就地手動停機(jī)按鈕信號(2.o4)都分別產(chǎn)生跳閘條件W0.13,W0.14和W0.15.2598一卜一一卜一一一一卜一一卜一以

9、上的12個跳閘條件均為或邏輯關(guān)系,任何一邏輯中我們把引起跳閘的條件全部引出,防止誤動.由于小汽機(jī)跳閘將會導(dǎo)致整個機(jī)組的跳閘,為了便于小汽機(jī)跳閘后進(jìn)行事故分析和原因查找,控制邏輯中設(shè)計(jì)了將l2個小機(jī)跳閘條件進(jìn)行首出記一一一一一一日邕一一二-?564?熱能動力上程2006征設(shè)計(jì)中采用了Keep模塊,該模塊實(shí)現(xiàn)的是一個功能增強(qiáng)型Rs觸發(fā)器,并具有掉電保持功能.M口.E一KEEP(01.151.KEEP(011)"155'KEEP(0.l59i_'0fIKEEP(0l1)iW.1?O.強(qiáng)9.這里第38步和39步是小汽機(jī)跳閘指令至電磁閥(8.11,6.11)和小汽機(jī)跳閘指令至W

10、DPF顯示(8.12),其中的FIRSTOUTZ(W1.13)是小汽機(jī)跳閘的一個閉鎖條件,也是首出邏輯必須要用到的,因?yàn)楫?dāng)跳閘后,W1.13的常閉點(diǎn)將斷開,以后引起的跳閘條件將不會在出現(xiàn)在邏輯中,這樣就可以把跳閘的第一原因找出來.控制邏輯中12個首出跳閘信號,在同一PLC掃描周期內(nèi),假設(shè)有多個首出條件滿足,那么從第一個首出之后的其它滿足跳閘條件的首出都可以發(fā)出,且動作順序就是程序的執(zhí)行順序,據(jù)此可看出之后的第二個掃描周期中產(chǎn)生的跳閘信號那么不能被苗出記憶,即進(jìn)入下一掃描周期后,所有未發(fā)出首出的跳閘條件即使?jié)M足也將均被FIRSTOUTZ閉鎖.在第38步巾,將小汽機(jī)復(fù)位(O.06)指令置于s端,而

11、將小汽機(jī)跳閘(W1.oo)條件置于R端,因?yàn)樾C(jī)跳閘電磁閥為常帶電,這兩個跳閘電磁閥分別控制:潤滑油壓電磁閥,隔膜油壓電磁閥,在正常運(yùn)行時(shí)是常開的,當(dāng)小汽機(jī)跳閘后,將用來卸掉回路油壓.4現(xiàn)場調(diào)試與投運(yùn)(1)將雙機(jī)/單機(jī)模式開關(guān)設(shè)定成DPL(雙機(jī))(2)根據(jù)實(shí)際情況對運(yùn)行CPU單元開關(guān)設(shè)定,右側(cè)CPU運(yùn)行狀態(tài)就將開關(guān)撥到ACTRIGHT,左側(cè)CPU運(yùn)行狀態(tài)就將開關(guān)撥到ACTLEFT.(3)將兩個CPUUSE/NOUSE開關(guān)設(shè)定成USE,從而對應(yīng)的CPU的供電就是ON.(4)設(shè)定雙機(jī)單元上的通信開關(guān),如果我們選用網(wǎng)絡(luò)類型為ToolBus,將CXProgrammer連接到運(yùn)行CPU的RS一232C端

12、n時(shí),將雙機(jī)模塊的SYSMAC.WAY時(shí),COMM開關(guān)沒定成OFF.(1)檢杏供電配線和電壓沒有問題,然后給電源模塊加電.(2)確認(rèn)雙機(jī)單元上的DPLSTATUS指示器是否為綠色.(3)確認(rèn)運(yùn)行CPU單元的ACTIVE指示器為綠色.當(dāng)PLC在PROGRAM模式時(shí),通過Pc機(jī)或?qū)Ｓ镁幊唐髦械腃XProgrammer軟件將控制軟件下裝到PLC的CPU單元.數(shù)據(jù)傳送到運(yùn)行CPU單元后,表示雙機(jī)系統(tǒng)F在初始化,如,傳送到運(yùn)行CPU單出兩個CPU單元之間有不一致,將發(fā)生雙機(jī)確認(rèn)錯的不一致,其它錯誤應(yīng)能被去除.完成4.3之后,將PLC在PROGRAM模式時(shí),強(qiáng)制開關(guān)各種數(shù)字量,并確認(rèn)相應(yīng)的輸出運(yùn)行是否正(

13、下轉(zhuǎn)第581頁)第6期蘇志剛,等:灰色軟測量在球磨機(jī)料位檢測中的應(yīng)用?581?表3測試結(jié)果及誤差(2)機(jī)理分析,且反映了球磨機(jī)大滯后的特性.數(shù)據(jù)1穩(wěn)1-念le由表2和表3實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果并結(jié)合實(shí)際工程,該軟測量建模方法用于球磨機(jī)料位的預(yù)測效果是比較理想的,最大相對誤差小于3%,相對誤差平均值小于1.7%.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真通過球磨機(jī)全負(fù)荷試驗(yàn)獲得大量的不同給煤工況下的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)樣本,用于訓(xùn)練非線性PIS模型的PLS的球磨機(jī)料位灰色軟測量模型,用于無錫某電廠的球磨機(jī)制粉系統(tǒng),試驗(yàn)時(shí)間為2005年1月24日,起始時(shí)間為09:24:43,數(shù)據(jù)采樣問隔為3S,得到的由虛擬料位控制給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的變化趨勢曲線,如圖4

14、所示.由圖4可以發(fā)現(xiàn),用已建立的灰色軟測量模型所預(yù)測到的球磨機(jī)虛擬料位隨給煤機(jī)轉(zhuǎn)速趨勢符合萼愛圖4料位隨給煤機(jī)轉(zhuǎn)速變化仿真曲線圖6結(jié)論在分析了制粉系統(tǒng)球磨機(jī)筒1人J存煤量所受各種影響因素的情況下,本文提出了/火色一致關(guān)聯(lián)法,運(yùn)用非線性PLS回歸方法首次實(shí)現(xiàn)了對料位的灰軟測量建?？?實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明,采用一致關(guān)聯(lián)度法對輔助變量的選擇是可行的;運(yùn)用非線性PLS作為軟測量建模方法其精度滿足工程實(shí)際要求參考文獻(xiàn):1王東風(fēng).韓璞.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的球磨機(jī)負(fù)荷軟測量J.儀器儀表,2002,23(3):31l313.2屈耀紅,閏健圍.曲線擬合濾波存無人機(jī)導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理?I?的州J.系統(tǒng)上程與電子技術(shù),2004(12):19121914.meAelingJ.ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems,1989.7:5356.(輝編輯)(上接第564頁)確.程序正常運(yùn)行,小汽機(jī)各種信號有效,最后將PLC切換到MONITOR模式測試PLC運(yùn)行,在此模式下,不能對程序強(qiáng)制.5結(jié)束語大型汽輪發(fā)電機(jī)組給水泵小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)是關(guān)系到整個機(jī)組能否平安穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分,采用PLC控制器替代小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中常規(guī)繼電器控制邏輯是一種有效的控制方案.本文針對300MW機(jī)組小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng),采用于系統(tǒng)采用了雙CPU冗余熱備運(yùn)行和雙電源供電設(shè)計(jì),大大提高了保護(hù)控制系