GEPLC在火电厂锅炉吹灰程控中的应用

GEⅢPLC在火电厂锅炉吹灰程控中的应用

高云 高安邦

摘 要 介绍火电厂锅炉吹灰程控装置的系统组成和生产工艺流程，微机PLC控制系统的硬件构成、主要功能和控制软件的设计。 关键词 微机PLC 火电厂 锅炉吹灰 程控

The Application of GEⅢPLC in the Boiler Ash-blowing Program

Control in Thermo-electric Power Plants

Gao Yun Gao Anbang

Abstract: This paper not only dissertates the system structure and manufacture process of boiler ash-blowing program control equipment in thermo-electric power plants, but also presents hardware make-up, main functions and software design of microcomputer PLC control system.

Key words: micro-computer PLC thermo-electric power plants boiler ash-blowing program control

火电厂锅炉吹灰程控装置经历了继电器条件步进控制和半导体无触点步进控制，目前进入了微机PLC控制的新时代。美国通用电气公司GEⅢPLC属中型PLC，它不但具有逻辑运算、定时、计数步进、移位等功能，而且还具有算术运算模拟量输入输出、模拟量调节及高速计数等功能，在国内应用较为广泛。

1 系统组成和生产工艺流程

根据吹灰介质的不同和炉膛吹灰器数的不等，系统有汽吹、水吹和大套、中套、小套之分，便于用户选择。本系统具备的控制装置有(1)5个电动门：水吹——1个进水门、1个排水门、1个进汽门、2个疏水门。汽吹——1个进汽门，4个疏水门；(2)72台炉膛吹灰器；(3)10台伸缩式吹灰器；(4)16台固定旋转式吹灰器。系统分程控和远方手操作控制，全部由PLC完成。其生产工艺流程如图1和图2所示。

图1 汽吹工艺流程

图2 水吹工序流程

2 程控系统的硬件构成及主要功能

本系统采用美国通用电气公司GEⅢ系列PLC，共使用192个I/O点。系统内部采用交流稳压器和低通滤波器，输入信号用继电器隔离等措施解决干扰问题，PLC输出直接控制对象接触器，控制吹灰器电机的正反转等。

显示部分由PLC8点输出模块0020～0027的低4位0020～0023作为显示板XY矩阵的Y输入，通过4～16译码器、双向开关，送出Y0～Y10。高4位0024～0027作为显示板XY矩阵的X输入，通过4～16译码器、驱动器送出X0～X10，与Y0～Y10组成矩阵，把对象灯点亮，这样节省了大量的中间继电器。 火电厂锅炉吹灰程控装置的硬件构成系统框图如图3所示。它具有以下主要功能：

图3 控制系统框图

1. 全程自动控制：所有的吹灰器和相应的门全部自动控制。 2. 分程自动控制，部分吹灰器和相应的门投入程控。

3. 跳步设定：大跳步，某种类型吹灰器全部退出程控；小跳步，某台吹灰器退出程控。 4. 自检：每隔2s顺序将设小跳步的吹灰器对象灯点亮，顺序由炉膛吹灰器、伸缩吹灰器到固定旋转式吹灰器；每隔2s按工艺流程图顺序点亮对象灯，在自检过程中如有某台吹灰器跳步，则对象灯只点亮0.2s。

5. 远方手操：由PLC输出接点直接控制对象接触器驱动吹灰器电机的正反转，从而控制吹灰器正常动作。 6. 故障中断并有声光报警。

7. 复归：使电动门、吹灰器自动恢复原始状态。

8. 闭锁与保护：根据现场运行情况，本装置还具有程控和远操闭锁，远操和自检闭锁，进汽门没有开吹灰器不能手操闭锁，以及过流，汽压低、水压低、短路、超载等保护措施。

3 软件程序设计

控制程序按模块化设计由主程序、显示程序、手操跳步程序、自检程序及中断程序组成。汽吹和水吹只是主程序初始自检程序不同，其他程序均相同。用移位寄存器(SR)9000～9107作为炉膛吹灰器的步输出。如果吹灰器数量减少，只要相应更改9107即可。用计数器代替多输出作为伸缩式吹灰器、固定旋转式吹灰器的步输出，如果这两种吹灰器数量减少，只要改变计数器的预置值即可。 下面介绍在软件设计中用计数器代替移位寄存器作为输出的一种独特方法。在运行中吹灰器由于机身长，锅炉温度高引起变形，而在前进后退过程中被卡或者吹灰器退到位及进到行程限位开关动作不正常，都需要人工处理故障，然后把这台吹灰器设小跳步，下一次程控时该台吹灰器就退出运行。这台吹灰器的小跳步需要在停电时要求记住。GEⅢPLC机停电记忆线圈仅有64个，其中两个被用作专业线圈。该系统控制98个吹灰器，小跳步记忆线圈就需要98个，再加上大跳步记忆线圈3个，这样就需要101个记忆线圈。为解决此矛盾，采用了移位寄存器的线圈来代替停电记忆线圈，即占用39个移位寄存器线圈作为跳步记忆线圈。GEⅢPLC机只有128个移位寄存器，炉膛吹灰器已占用72个移位寄存器作为步输出，这样伸缩吹灰器，固旋吹灰器就不能全使用移位寄存器作为步输出，故用下面的梯形图程序来实现用计数器代替移位寄存器作为步输出。实现的方法是通过常数11减去计数器70的内容就是4位BCD对象码，然后把差值通过FCTN82译码指令译成0～15的十进制数暂存4300～4317和4320～4337中，再

转换成1#～10#对象码去接通0160～0137线圈。它们的接点输出驱动对象继电器而实现了上述要求，即用计数器来代替移位寄存器实现步输出。其梯形图程序如图4所示。在程序中，4025是伸吹转步单脉冲；4032是伸吹转固吹的复位单脉冲；4441是合闸清零单脉冲。

图4 用计数器代替保持继电器梯形图程序设计

4 结束语

火电厂锅炉吹灰装置采用微机PLC程控，技术先进，功能齐全，使用安全可靠，显示出这种新型工业控制器的明显优越性和应用价值。

该系统于1998年7月研制成功，经过河南省火电二公司永和铝业公司自备电厂验收并投入使用。系统运行情况良好，可提高锅炉热效率10%，节省大量的煤；节省人力，减少故障的间接效益更为突出。

作者简介：高 云 哈尔滨锅炉有限责任公司工程师(150040)

高安邦 哈尔滨理工大学动力机械工程学院教授(150040) 参考文献

1 耿文学，华熔. 微机可编程序控制原理，使用及应用实例. 北京：电子工业出版社，1992.5.

2 于常友. 集散控制系统和可编程序控制器工业应用. 北京：电子工业出版社，1996.10.

3 于常友. 自动化技术应用实践. 北京：电子工业出版社，1997.8.

修改稿收到日期：1999-03-16