基于PLC實現(xiàn)的火電廠小汽機保護控制系統(tǒng)

1、基于PLC實現(xiàn)的火電廠小汽機保護控制系統(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實現(xiàn)的火電廠小汽機保護控制系統(tǒng)李大中,倪瑋強,李錦賢,郭召偉.(1.華北電力大學自動化樂,河北保定071003;2_大唐許昌龍崗發(fā)電有限責任公司,河南禹州461690)摘要:針對300MW機組給水泵小汽機保護系統(tǒng)采用PLC(可編程序控制器)設計了新的控制系統(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計,硬件結構簡單,控制邏

2、輯由梯形圖軟件編程實現(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,同時控制邏輯軟件中新增設計了小汽機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)場投運說明,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,符合設計要求關鍵詞:火電廠;小汽機保護;PI,C控制中圖分類號:TK264文獻標識碼:A1引言火電廠給水泵小汽輪機系統(tǒng)是發(fā)電機組的重要組成局部,對于小汽機運行的安牟=保護地位十分重要,日前圍內的一些大機組的小汽機保護控制系統(tǒng)還是基于常規(guī)繼電器邏輯控制,由于繼電器接點在長時間使用情況下,將會出現(xiàn)接點的粘連,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)電機組的平安運行構成小汽機保護系統(tǒng)采用PLC控制器對原繼電器保護控制系統(tǒng)進行的設計.2系統(tǒng)結構組成小汽機保護PLC控制系統(tǒng)構成如圖l所示,PLC采用OmronCS1D系列模件¨.J,其中32點DO模件2個,32點DI模件3個,整個硬件系統(tǒng)使用了一個PLC主機架,為了提高PIJC系統(tǒng)的可靠性,采用雙CPU冗余熱備運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,牛北電力人學教授D0lD0IDIIDIIDI模l模I模I模l模件l件I件I件l件CPUI雙機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給水泵小汽輪機系統(tǒng)PIC編程器圖1小汽機PI保護控制系統(tǒng)構成2,2I/O信號配置系統(tǒng)I/O信號包括兩大類,即開關量輸入DI信號和開火暈輸出DO信號,其中DI信弓36點,DO信號26點.3保護控制邏輯軟件設計小汽機保護系統(tǒng)控制流程如圖2所示,基于該流程采用PLC編程軟件設計的梯形控制邏輯主要包括以.F幾局部.當1.2交流潤滑油泵flj口力低(0.01,2.01)的時,延時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.B.c(o.02,2.02,4.00)3個測點,采用三取二邏輯,只要兩個滿足條件將發(fā)跳閘信號(6.05)的同時聯(lián)肩

5、排煙風機(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)動排煙風機(8.03)同時產(chǎn)生報警信號(6.04).隔膜閥上部潤滑油壓低II值A.B.C(0.04,2.o4.4.04)3個測點也是三取二的邏輯,從而來確認小汽機跳閘卸隔膜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),證實小汽機已跳閘.其中

6、W0.證實小汽L已經(jīng)跳閘的巾間點.YESYESMEH請求跳閘潤滑油壓低跳閘啟排煙風機啟EOP圖2小汽機保護控制流程圖小汽機排汽壓力高II值A.B.C(0.03,2.03,4.02)3個測點,采用三取二邏輯,將報警信號(6.08)送至DCS,同時產(chǎn)生小汽機排汽壓力高II值中問點(W0.02).小汽機排汽壓力高(0.10)將報警,如果小汽機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),該信號同時自鎖.小汽機復位運行二二上下壓主汽門關到位一上Q集控室手動停機上就地手動停機上QMCS請求跳閘二二匹小汽機振動達跳閘值二二衛(wèi)二小汽機偏心達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個信號達跳閘值上Q1號2號交流潤滑油泵油壓都低上一小汽機排氣壓力高值在第l3步第l6步控制中,主要是塒上下壓主汽門截止閥的開關控制,其中證實小汽機已經(jīng)跳閘(W0.o4)的條件必須有,否那么無條件的操作將塒設備形成損害,當小汽機上下壓主汽門截止閥關到位將產(chǎn)生小汽機高,低壓主汽¨關到位(wo.07)信號,該信號起到一個小汽機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實現(xiàn)的火電廠小汽機保護控制系統(tǒng).563.根據(jù)小汽機軸向位移達跳閘值A.B.c(0.07,2.07,4.07)3個信號采用三取二邏

8、輯產(chǎn)生小汽機軸向位移大跳閘(W0.09)信號,小汽機振動達跳閘值信號(2.08)和小汽機偏心達跳閘值信號(4.08)分別產(chǎn)生小汽機振動達跳閘值跳閘(W0.10)信號和偏心種信號出現(xiàn)非正常狀態(tài)都將導致小汽機跳閘.T一卜+O7l卜.07l-當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)和集控室手動停機按鈕信號(4.06)和就地手動停機按鈕信號(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.由于小汽機跳閘將會導致整個機組的跳閘,為了便于小汽機跳閘后進行事故分析和原因查找,控制邏輯中設計了將l2個小機跳閘條件進行首出記一一一一一一日邕一一二-?564?熱能動力上程2006征設計中采用了Keep模塊,該模塊實現(xiàn)的是一個功能增強型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9.這里第38步和39步是小汽機跳閘指令至電磁閥(8.11,6.11)和小汽機跳閘指令至W

10、DPF顯示(8.12),其中的FIRSTOUTZ(W1.13)是小汽機跳閘的一個閉鎖條件,也是首出邏輯必須要用到的,因為當跳閘后,W1.13的常閉點將斷開,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,假設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,將小汽機復位(O.06)指令置于s端,而

11、將小汽機跳閘(W1.oo)條件置于R端,因為小機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,在正常運行時是常開的,當小汽機跳閘后,將用來卸掉回路油壓.4現(xiàn)場調試與投運(1)將雙機/單機模式開關設定成DPL(雙機)(2)根據(jù)實際情況對運行CPU單元開關設定,右側CPU運行狀態(tài)就將開關撥到ACTRIGHT,左側CPU運行狀態(tài)就將開關撥到ACTLEFT.(3)將兩個CPUUSE/NOUSE開關設定成USE,從而對應的CPU的供電就是ON.(4)設定雙機單元上的通信開關,如果我們選用網(wǎng)絡類型為ToolBus,將CXProgrammer連接到運行CPU的RS一232C端

12、n時,將雙機模塊的SYSMAC.WAY時,COMM開關沒定成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)確認雙機單元上的DPLSTATUS指示器是否為綠色.(3)確認運行CPU單元的ACTIVE指示器為綠色.當PLC在PROGRAM模式時,通過Pc機或專用編程器中的CXProgrammer軟件將控制軟件下裝到PLC的CPU單元.數(shù)據(jù)傳送到運行CPU單元后,表示雙機系統(tǒng)F在初始化,如,傳送到運行CPU單出兩個CPU單元之間有不一致,將發(fā)生雙機確認錯的不一致,其它錯誤應能被去除.完成4.3之后,將PLC在PROGRAM模式時,強制開關各種數(shù)字量,并確認相應的輸出運行是否正(

13、下轉第581頁)第6期蘇志剛,等:灰色軟測量在球磨機料位檢測中的應用?581?表3測試結果及誤差(2)機理分析,且反映了球磨機大滯后的特性.數(shù)據(jù)1穩(wěn)1-念le由表2和表3實驗分析結果并結合實際工程,該軟測量建模方法用于球磨機料位的預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實驗結果仿真通過球磨機全負荷試驗獲得大量的不同給煤工況下的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)樣本,用于訓練非線性PIS模型的PLS的球磨機料位灰色軟測量模型,用于無錫某電廠的球磨機制粉系統(tǒng),試驗時間為2005年1月24日,起始時間為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轉速的變化趨勢曲線,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測到的球磨機虛擬料位隨給煤機轉速趨勢符合萼愛圖4料位隨給煤機轉速變化仿真曲線圖6結論在分析了制粉系統(tǒng)球磨機筒1人J存煤量所受各種影響因素的情況下,本文提出了/火色一致關聯(lián)法,運用非線性PLS回歸方法首次實現(xiàn)了對料位的灰軟測量建?？?實驗結果說明,采用一致關聯(lián)度法對輔助變量的選擇是可行的;運用非線性PLS作為軟測量建模方法其精度滿足工程實際要求參考文獻:1王東風.韓璞.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的球磨機負荷軟測量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導航數(shù)據(jù)處理?I?的州J.系統(tǒng)上程與電子技術,2004(12):19121914.meAelingJ.ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems,1989.7:5356.(輝編輯)(上接第564頁)確.程序正常運行,小汽機各種信號有效,最后將PLC切換到MONITOR模式測試PLC運行,在此模式下,不能對程序強制.5結束語大型汽輪發(fā)電機組給水泵小汽機保護控制系統(tǒng)是關系到整個機組能否平安穩(wěn)定運行的重要組成部分,采用PLC控制器替代小汽機保護系統(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機組小汽機保護系統(tǒng),采用于系統(tǒng)采用了雙CPU冗余熱備運行和雙電源供電設計,大大提高了保護控制系