基于歐姆龍PLC的電廠氣力除灰裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、 基于歐姆龍PLC的電廠氣力除灰裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)Using OMRON PLC to Control the Fly Ash Pneumatic Removing Device in Power Plant張峰摘要: 本文介紹了電廠氣力除灰裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。文中首先對(duì)該氣力除灰裝置進(jìn)行了介紹,然后將IDEFO 方法和功能圖方法相結(jié)合,對(duì)該氣力除灰裝置的功能及工作過程進(jìn)行了分析,最后得到總體功能圖,并給出了相應(yīng)的PLC 控制程序。關(guān)鍵詞: 氣力除灰PLC 功能圖Abstract : The design procedure of control system for the fly ash

2、 pneumatic removing device in power plant is presented. Firstly the fly ash pneumatic removing device is introduced. Then the IDEFO and function chart are integrated to analyze the function and the detailed activities of the device , at last the overall function chart is acquired and the PLC control

3、 program is also provided.Key words : fly ash pneumatic removing PLC function chart1.引言除灰裝置是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備。發(fā)電廠在發(fā)電過程中,將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢棄物(飛灰或粉煤灰 。為了保證鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行,必須及時(shí)將這些工業(yè)廢棄物運(yùn)走。除灰裝置就是實(shí)現(xiàn)這一目的的設(shè)備。到目前為止,主要有三種除灰方式:水力除灰、氣力除灰和機(jī)械式除灰。根據(jù)我國電力部門的統(tǒng)計(jì)資料,在20 世紀(jì)50 、60 年代,我國電廠幾乎全部是采用水力除灰。這種除灰方式的主要缺點(diǎn)是耗水量大,灰水處理困難,粉煤灰受潮后品質(zhì)發(fā)生變化,不利于其綜

4、合利用。從20 世紀(jì)70 年代開始,我國一些電廠已經(jīng)采用氣力除灰技術(shù),到了80 年代以后,一些新建電廠在引進(jìn)國外大容量機(jī)組的同時(shí),也全套引進(jìn)了國外的氣力除灰設(shè)備。氣力除灰方式以其不耗水、輸送過程中可保持粉煤灰的原有特性、輸送管路占用空間小、線路布置靈活、安全性高、可以滿足不同用戶的需求等優(yōu)勢(shì),逐步為我國電廠所接受。在我國投產(chǎn)的氣力除灰裝置主要有正壓氣力除灰裝置、低正壓氣力除灰裝置、負(fù)壓氣力除灰裝置和空氣輸送槽4 種。另外,機(jī)械式除灰方式在我國電廠也還有一定程度的應(yīng)用1。本文主要涉及低正壓氣力除灰裝置。該種除灰裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)氣源壓力要求低、粉煤灰集中、輸送集于一體以及轉(zhuǎn)運(yùn)灰?guī)煸试S遠(yuǎn)離廠房。

5、2.低正壓氣力除灰裝置概述2.1 低正壓氣力除灰裝置組成某電廠共有# 1 # 5 共5 座鍋爐(每座鍋爐的除灰裝置完全相同 。圖1 給出了# 1 鍋爐除灰裝置示意圖。圖1 #1鋼爐除灰裝置示意圖從圖1 可以看出,該除灰裝置主要由六部分組成:電除塵器、灰斗、氣鎖閥、灰斗汽化管路、氣鎖閥汽化管路、輸灰管路。安裝電除塵器的目的是將鍋爐煙道中的粉煤灰收集起來,收集到的粉煤灰儲(chǔ)存在電除塵器下方的灰斗中。每個(gè)灰斗對(duì)應(yīng)1個(gè)氣鎖閥,氣鎖閥是該除灰裝置的核心部件。該除灰裝置共有三條主管路。第1 條主管路為灰斗汽化管路。加熱后的壓縮空氣通過該管路進(jìn)入灰斗,然后進(jìn)行汽化?；叶菲哪康挠袃蓚€(gè):一是防止灰斗中粉煤灰結(jié)

6、塊;二是使粉煤灰在除灰過程中容易落入氣鎖閥中。第2 條管路為氣鎖閥汽化管路。壓縮空氣通過該管路進(jìn)入氣鎖閥,對(duì)氣鎖閥內(nèi)的粉煤灰進(jìn)行汽化,汽化后的粉煤灰呈流態(tài)狀。第3 條主管路為輸灰管路。氣鎖閥的出料閥打開后,粉煤灰流出氣鎖閥,與壓縮空氣混合,被運(yùn)往灰?guī)臁?. 2 工作過程每個(gè)氣鎖閥有12 個(gè)相關(guān)的輸入/ 輸出信號(hào)。其輸入信號(hào)分別是:進(jìn)料閥關(guān)到位(R 、出料閥關(guān)到位(S 、進(jìn)料閥密封( T 、出料閥密封(X 、電除塵器隔離閥開到位( Y 共5 個(gè);輸出信號(hào)分別是:進(jìn)料閥開(A 、出料閥開(B 、平衡閥開(C 、進(jìn)料閥密封(D 、出料閥密封( E 、汽化閥開( F 、電除塵器隔離閥開( G 共7 個(gè)

7、。氣鎖閥采用循環(huán)工作方式,工作過程可以分成3 個(gè)階段:第一個(gè)階段是進(jìn)料階段,粉煤灰從灰斗落入氣鎖閥。各個(gè)控制閥的狀態(tài)為:進(jìn)料閥去密封,進(jìn)料閥打開,平衡閥打開,出料閥關(guān)閉,出料閥密封,汽化閥關(guān)閉,電除塵器隔離閥關(guān)閉。第二個(gè)階段是氣鎖閥汽化階段,粉煤灰被流態(tài)化。各個(gè)控制閥的狀態(tài)為:汽化閥打開,進(jìn)料閥關(guān)閉,進(jìn)料閥密封,平衡閥關(guān)閉,出料閥關(guān)閉,出料閥密封,電除塵器隔離閥關(guān)閉。第三個(gè)階段是出料階段,粉煤灰被壓縮空氣運(yùn)走。各個(gè)控制閥的狀態(tài)為: 出料閥去密封,出料閥打開,平衡閥打開,電除塵器隔離閥打開,進(jìn)料閥關(guān)閉,進(jìn)料閥密封,汽化閥關(guān)閉。為了提高氣鎖閥的工作效率,在通常情況下,一個(gè)氣鎖閥處于進(jìn)料階段,另一個(gè)

8、氣鎖閥則處于出料階段,兩個(gè)氣鎖閥交替工作。3.制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)除灰裝置的控制系統(tǒng)選用歐姆龍PLC 作為控制器。CPU1歐姆龍征文集2007 2歐姆龍征文集2007模塊選用C200 HG- CPU63 - E ,開關(guān)量輸入模塊選用C200H - OC225 ,繼電器輸出模塊選用C200H - OC225 ,電源模塊選用C200HG -PA204 ,CPU 底板選用C200H - BC101 ,擴(kuò)展底板選用C200H - BI101 ,連接電纜選用C200H - CN711。合理使用這些模塊,完成硬件設(shè)計(jì)。3.2 軟件設(shè)計(jì)除灰裝置共有600 多個(gè)輸入/ 輸出信號(hào),其功能非常復(fù)雜。因此,在

9、設(shè)計(jì)PLC 控制程序之前,必須先分析該除灰裝置的各項(xiàng)功能。對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行分析,通常采用的是自頂向下方法。自頂向下方法的原則是從抽象到具體,從頂層到底層,將各個(gè)功能模塊分解為更加具體的子功能模塊,通過層層分解,可以得到系統(tǒng)各個(gè)層次的功能。常用的分析工具是IDEFO1 。IDEFO 的特點(diǎn)是不必考慮煩瑣的各個(gè)具體動(dòng)作,而只從輸入、輸出和控制的角度對(duì)系統(tǒng)各個(gè)層次的功能進(jìn)行抽象分析,從而從整體上把握系統(tǒng)。 圖2b 氣鎖閥IDEFO 功能模型圖2a 給出了氣力除灰裝置頂層IDEFO 功能模型;圖2b 給出了氣力除灰裝置氣鎖閥IDEFO 功能模型。IDEFO 工具只適合于系統(tǒng)功能的抽象分析,而不適合于描

10、述各種具體的動(dòng)作。然而設(shè)計(jì)PLC 控制程序必須掌握各個(gè)具體動(dòng)作。為了解決這一問題,本文采用了功能圖工具3-5 。功能圖工具的特點(diǎn)是只考慮各個(gè)功能單元的具體動(dòng)作,根據(jù)控制信號(hào)狀態(tài)的不同,將某一功能單元的功能分解為一系列工步,一個(gè)工步完成一個(gè)具體的動(dòng)作。 圖3a 裝料功能圖 圖3b 汽化功能圖圖3c 出料功能圖氣鎖閥的裝料、汽化和出料過程的功能圖如圖3所示。除了氣鎖閥功能圖外, 還可以畫出壓縮空氣控制單元功能圖和灰?guī)爝x擇單元功能圖。根據(jù)圖2中的功能分析, 將各個(gè)功能圖組裝起來, 就可以得到整個(gè)除灰裝置的總體功能圖。兩個(gè)氣鎖閥交替工作的功能圖如圖4 所示。該除灰裝置的總體功能圖如圖5 所示。根據(jù)圖5

11、 可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的PLC 控制程序。圖5 低正壓氣力除灰裝置PLC 控制程序4.結(jié)束語通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,該氣力除灰裝置控制系統(tǒng)運(yùn)行良好,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。如果在PLC 控制程序或上位機(jī)監(jiān)控程序中加入故障診斷模塊,還可以進(jìn)一步提高整個(gè)除灰裝置的可靠性。參考文獻(xiàn)1鮑哲榮. 我國干除灰系統(tǒng)現(xiàn)狀與展望. 中國電力,1994 , (1 :272H. - F. Lai , C. - E. Lee. A Hybrid Specification Method for theDesign of a Workcell Controller in Manufacturing SystemsJ . IntJ Adv Manuf Technol ,2001 , (17 :9289383 D. W. Pessen. Ladder - diagram Design for Programmable ControllersJ . Automatic ,1989 ,25 (3 :4074124James H. Christensen , Odo J . Struger. Programmable Con