1756-IV16 AB PLC

1756-IV16 AB PLC

泉州金盛源電子貿(mào)易有限公司

張洛杰

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AB-PLC系列在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

1 引 言

汽輪機(jī)熱工監(jiān)視和保護(hù)裝置以及由其所組成的信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)和保護(hù)控制系統(tǒng)，是保護(hù)汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要設(shè)備。隨著機(jī)組容量的增大，汽輪機(jī)安全監(jiān)視和保護(hù)就顯得更加重要，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)安全監(jiān)視和保護(hù)裝置的準(zhǔn)確性和可靠性也提出了更高的要求。原有及早期設(shè)計(jì)的保護(hù)系統(tǒng)大多為繼電器及硬件邏輯搭接的，它的系統(tǒng)可靠性較差，維護(hù)量較大。因此，采用可編程控制器（PLC）對(duì)汽輪機(jī)熱工監(jiān)視和保護(hù)裝置進(jìn)行控制顯得十分重要和必要。以下所介紹的為應(yīng)用PLC控制的汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。

2 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)概述

　　汽輪機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)用戶(hù)用電量來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，為了防止調(diào)節(jié)系統(tǒng)因故障失靈，和汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)引起超速危險(xiǎn)，以備在機(jī)組出現(xiàn)某些異常時(shí)迅速動(dòng)作停機(jī)，防止發(fā)生事故。汽輪機(jī)必須設(shè)置轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子的軸向位移、軸瓦振動(dòng)、機(jī)缸相對(duì)膨脹、汽輪機(jī)各軸承的油壓和油溫、凝汽器的真空度、發(fā)電機(jī)的主保護(hù)動(dòng)作等參數(shù)的保護(hù)，在這些參數(shù)中的任何一個(gè)超過(guò)所規(guī)定的允許值時(shí)，要求自動(dòng)發(fā)出信號(hào)使磁力斷路油門(mén)動(dòng)作，泄掉安全油，切斷進(jìn)汽，進(jìn)行強(qiáng)制停機(jī)，并且同時(shí)聲光報(bào)警，記錄停機(jī)原因，向DCS控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖信號(hào)，聯(lián)鎖調(diào)節(jié)門(mén)、發(fā)電機(jī)和油泵，使整個(gè)系統(tǒng)迅速回到安全狀態(tài)，達(dá)到保護(hù)汽輪機(jī)的目的。

3 系統(tǒng)組成

　　汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備部分、PLC控制系統(tǒng)部分、人機(jī)界面（觸摸屏）和外圍聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)組成?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要包括：汽輪機(jī)本體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（檢測(cè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、軸向位移、軸承瓦振動(dòng)、汽缸相對(duì)膨脹等）、壓力檢測(cè)系統(tǒng)（檢測(cè)潤(rùn)滑油壓力、安全油壓油、凝汽器真空度）、油溫檢測(cè)系統(tǒng)（檢測(cè)各軸承回油的溫度）、磁力油路遮斷停機(jī)系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)包括：冗余的PLC控制器、信號(hào)隔離繼電器、驅(qū)動(dòng)繼電器和接觸器；外圍聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)包括：DCS控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。整體系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理、監(jiān)視和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制。

4 硬件設(shè)計(jì)

　　由于汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的重要性，決定了該系統(tǒng)在任何時(shí)候不容許出現(xiàn)誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，因此作為邏輯控制單元的PLC一般選用國(guó)內(nèi)外品質(zhì)高、穩(wěn)定性好的產(chǎn)品AB-ControLogix系列產(chǎn)品。

系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備冗余配置，控制核心部件（CPU）配置兩套，分別安裝在兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)架，兩個(gè)機(jī)架的CPU通過(guò)光纖連接的同步模塊同步熱備運(yùn)行，在任一套CPU及相關(guān)部件出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)無(wú)擾動(dòng)切換到另一套CPU，保證了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。PLC的IO模塊安裝在獨(dú)立的IO機(jī)架，IO與CPU的通訊方式為冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)。PLC的開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)都選用繼電器隔離，*防止了現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的不良影響，保證了系統(tǒng)能夠*可靠運(yùn)行。

圖1 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　人機(jī)交互單元選用Allen-Bradley 公司的PV1000 彩色工業(yè)觸摸屏產(chǎn)品，在觸摸屏上可以進(jìn)行監(jiān)視、操作和運(yùn)行參數(shù)記錄，觸摸屏是系統(tǒng)的操作員站,人機(jī)對(duì)話簡(jiǎn)單方便、系統(tǒng)組態(tài)便于修改和擴(kuò)充，并且觸摸屏具有不死機(jī)可以*穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏與CPU的通訊方式也是通過(guò)冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)。

　　汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的PLC結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。由圖可以看出，在保護(hù)系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后，如果一套CPU出現(xiàn)故障或一條通訊介質(zhì)接觸不良，不會(huì)影響保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖2 PLC結(jié)構(gòu)示意圖

5 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)包括兩部分：PLC控制保護(hù)邏輯和觸摸屏監(jiān)視、操作記錄畫(huà)面組態(tài)。PLC控制保護(hù)邏輯采用梯形圖編寫(xiě)，保護(hù)邏輯程序選擇連續(xù)性任務(wù)在全部時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，使保護(hù)邏輯程序始終運(yùn)行。保護(hù)邏輯程序主要包括各項(xiàng)保護(hù)投退部分，報(bào)警與顯示部分，跳閘動(dòng)作部分，事件記錄和SOE記錄等幾個(gè)部分。

　　由于采用了觸摸屏，保護(hù)投退由一個(gè)總保護(hù)開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展為每一項(xiàng)保護(hù)設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)開(kāi)關(guān)，各分項(xiàng)保護(hù)開(kāi)關(guān)在觸摸屏上組態(tài)實(shí)現(xiàn)。各項(xiàng)保護(hù)投退相當(dāng)于汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)運(yùn)行或閉環(huán)運(yùn)行的選擇鑰匙，在保護(hù)退出時(shí)，汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)運(yùn)行，此時(shí)保護(hù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)異常，保護(hù)系統(tǒng)只發(fā)出報(bào)警，不會(huì)動(dòng)作跳閘；在保護(hù)投入時(shí)，汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)屬于閉環(huán)運(yùn)行，此時(shí)保護(hù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)異常，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)動(dòng)作跳閘，關(guān)閉主汽門(mén)。分項(xiàng)保護(hù)開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，使得保護(hù)系統(tǒng)更靈活，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以根據(jù)運(yùn)行情況投入部分zui重要的保護(hù)功能，不滿足條件的保護(hù)暫時(shí)不投入。

　　PLC采集到的現(xiàn)場(chǎng)汽輪機(jī)報(bào)警信號(hào)、跳閘信號(hào)分別在觸摸屏報(bào)警畫(huà)面和跳閘畫(huà)面顯示，取代了以前用大量光字牌顯示報(bào)警跳閘的方法，大大減少了日常維護(hù)量。跳閘動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行*跳閘記錄，為分析汽輪機(jī)跳閘原因提供了很好的依據(jù)。PLC保護(hù)邏輯與觸摸屏之間通過(guò)對(duì)應(yīng)的CotrolNet通訊協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，從而保證了汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)在觸摸屏上顯示和進(jìn)行事件記錄，在觸摸屏上進(jìn)行的操作實(shí)時(shí)被PLC掃描，并在程序中執(zhí)行。

　　SOE記錄要求達(dá)到毫秒級(jí)別，需要在PLC中通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，并在PLC中記錄，把記錄結(jié)果在觸摸屏上顯示。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)上述的思路和方法，由PLC控制的汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)已先后在沈陽(yáng)新北熱電廠、壽光巨能熱電廠、通遼盛發(fā)熱電廠等數(shù)十個(gè)用戶(hù)單位的汽輪機(jī)設(shè)備上投入運(yùn)行，結(jié)果表明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理的，系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不僅提高了設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行水平，減輕了現(xiàn)場(chǎng)人員的維護(hù)量，而且延長(zhǎng)了汽輪機(jī)的運(yùn)行壽命，有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

AB系列PLC在電廠中的應(yīng)用說(shuō)明

1、引言
　　可編程邏輯控制器PLC進(jìn)入國(guó)內(nèi)工業(yè)控制領(lǐng)域己近十年了，早期的PLC由于受硬件的構(gòu)成及軟件環(huán)境的局限，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。近幾年來(lái)，隨著微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，PLC產(chǎn)品高度融合了計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)控制的經(jīng)典理論，在其功能及性能上指標(biāo)上得以大大的豐富和完善，從而突破了傳統(tǒng)PLC的概念，在中、小型控制領(lǐng)域內(nèi)*的擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。在特定的范圍內(nèi)，高性能價(jià)格比己成為新型PLC的zui突出的特點(diǎn)。
　　A-B公司是的工業(yè)產(chǎn)品制造廠商，其工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品以其高性能、高可靠性在工業(yè)控制領(lǐng)域有著其特定的地位。A-B公司的PLC產(chǎn)品更是該產(chǎn)品領(lǐng)域的*。本文將通過(guò)介紹A-B公司的型PLC產(chǎn)品在南方某3X125MW機(jī)組電廠輔助裝置中的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，來(lái)介紹新型PLC產(chǎn)品的*功能與性能。　　　
　　2、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
　　美國(guó)A-B公司的型的SLC500/03 PLC系統(tǒng)，是PLC產(chǎn)品領(lǐng)域中較*的機(jī)型之二，除具有常規(guī)PLC產(chǎn)品的基本性能外，它還具有以下的*功能：
　　強(qiáng)大的輸入/輸出信號(hào)支持能力，I/O接口部分支持960離散點(diǎn)；
　　豐富簡(jiǎn)單的集成化指令，處理器指令集71條，簡(jiǎn)單易學(xué)便于系統(tǒng)的應(yīng)用及推廣；
　　多級(jí)工作狀態(tài)指示顯示，便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)一目了然；
　　高可靠性的性能設(shè)計(jì)，確保正常工作條件下，系統(tǒng)的維護(hù)量zui小?！　?/span>
　　3、工藝流程
　　作為電廠工藝流程中二個(gè)重要的環(huán)節(jié)，化學(xué)水處理部分在整個(gè)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。它的工作狀態(tài)將直接影響整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，并影響到整個(gè)電廠的工作穩(wěn)定性與可靠性。化學(xué)水電氣控制部分的各種控制閥門(mén)和聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)較多，其中任一環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性都將對(duì)整個(gè)化學(xué)水自動(dòng)控制部分產(chǎn)生相送連的影響。
　　針對(duì)這樣的實(shí)際狀況，我們?cè)诨瘜W(xué)水的控制部分采用了由PLC系統(tǒng)構(gòu)成的程序控制，選用了A-B公司高性能的PLC產(chǎn)品SLC-500/03，從而完成化學(xué)水處理部分的啟動(dòng)、停止、暫停、再啟動(dòng)以及相關(guān)電磁閥箱、風(fēng)機(jī)、泵的控制?；瘜W(xué)水部分的運(yùn)行（送水）和再生指令全部自動(dòng)進(jìn)行。當(dāng)某種水處理設(shè)備失效后，由檢測(cè)儀表發(fā)出信號(hào)，把該設(shè)備從制水系統(tǒng)中解列，經(jīng)過(guò)判斷，確認(rèn)具備再生條件時(shí)，自動(dòng)投入再生。再生程序完畢，水質(zhì)合格后自動(dòng)把該設(shè)備并入到制水系統(tǒng)，恢復(fù)送水。
　　　　選用PLC系統(tǒng)構(gòu)成了以下幾個(gè)分系統(tǒng)：
　　　　*機(jī)械過(guò)濾器的程序控制系統(tǒng)
　　　　*一般除鹽系統(tǒng)的程序控制系統(tǒng)
　　　　*混合離子交換器的程序控制系統(tǒng)
　　　　
　　下面以化學(xué)水處理部分一般除鹽系統(tǒng)的程序控制為例，介紹其工藝及系統(tǒng)構(gòu)成。
　　對(duì)于電廠的化學(xué)水處理部分，除鹽系統(tǒng)為系統(tǒng)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，供往鍋爐的水中含有微量的懸浮物、膠體物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，它們的存在會(huì)直接影響鍋爐的使用壽命和傳輸管道的安全，所以必須作前期的處理。
　　它的處理過(guò)程為在化學(xué)水處理的過(guò)程中，加入特定的化學(xué)物質(zhì)，從而與水中的有害成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)沉淀、過(guò)濾等方式將這些特質(zhì)從水中分離出來(lái)。PLC系統(tǒng)主要自動(dòng)控制并完成整個(gè)除鹽過(guò)程的中的閥門(mén)的啟、停及相關(guān)管路中的開(kāi)、閉等。　　
　　4、實(shí)際應(yīng)用
　　根據(jù)上述的化學(xué)水一般除鹽過(guò)程的工藝流程，選用相對(duì)應(yīng)的PLC構(gòu)成程序控制系統(tǒng)。除鹽過(guò)程所涉及的開(kāi)關(guān)量信號(hào)計(jì)有除鹽水導(dǎo)電度、陽(yáng)床鈉離子、陽(yáng)床NaOH等相關(guān)的輸入、輸出點(diǎn)，故選用了SLC500/03中的離散量輸入模塊1746-IB32計(jì)三塊，離散量輸出模塊1746-IB32計(jì)二塊，繼電器輸出模塊1746-0X08計(jì)八塊，構(gòu)成的整個(gè)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　按照上述的程序，通過(guò)PLC系統(tǒng)的程序軟件包進(jìn)行系統(tǒng)程序的生成，并投入正常的使用。
　　
　　5、使用效果及經(jīng)濟(jì)效益
　　按照常規(guī)電廠輸助設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，化學(xué)水處理自動(dòng)控制部分常常采用傳統(tǒng)的按鈕及繼電器組組成。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)，早期投入的費(fèi)用相對(duì)較低，但由于所使用的元、器件和設(shè)備較多，相互之間的連接線及關(guān)系也較繁瑣，無(wú)法從每二個(gè)環(huán)節(jié)上確定保證每一個(gè)獨(dú)立部分性能的良好發(fā)揮和其可靠性，因而從長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行的角度考慮，后期設(shè)備的維護(hù)上所發(fā)生的費(fèi)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)選用PLC構(gòu)成系統(tǒng)所發(fā)生的費(fèi)用，這里還不包括由于這部分工作的不可靠因素從而造成對(duì)整個(gè)電廠的正常生產(chǎn)所帶來(lái)的影響。我們?cè)谀戏侥畴姀S3*125MW機(jī)組化學(xué)水處理部分設(shè)計(jì)中采用了PLC系統(tǒng)構(gòu)成，由于該產(chǎn)品的優(yōu)良特性，不僅在極短的工期時(shí)間內(nèi)完成了該程序控制部分的安裝與系統(tǒng)調(diào)試，而且由于產(chǎn)品的高可靠性，從而使該輔助系統(tǒng)投入運(yùn)行一年多來(lái)，基本處于免維護(hù)工作狀態(tài)，保證了整個(gè)運(yùn)行機(jī)組的安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，受到業(yè)主等多方面的好評(píng)。
　　對(duì)于中、小型的控制系統(tǒng)，在條件允許的情況下，我們*選用新一代的PLC產(chǎn)品。

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