摘要：介紹了基于PLC的電廠除灰集中控制的組成和功能，并從工藝要求、硬件設計、軟件編制等幾個方面闡述了PLC的優點及應注意的問題。
由于可編程邏輯控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強、可靠性高、應用范圍廣和價格低廉等特點，使其在中小型工業設備自動控制方面得以廣泛應用。火力發電廠輔助系統，如除灰系統、補給水處理系統、凝結水精處理系統、廢水處理系統、輸煤系統等，也普遍應用了PLC控制技術。
本文主要介紹為華能井岡山電廠水力除灰系統開發的基于PC和PLC的控制系統。該系統具有編程簡單、運行可靠、使用方便、可移植性好等優點。
一、控制系統簡介
除灰系統工藝流程如圖1所示。系統控制要求應具有系統切換、自動程序控制和成組或單組操作功能，此外，還應具備跳步、中斷和閉鎖等功能。
（1）控制 各電場灰斗下的電動鎖氣器、電動三通、電動攪拌器及入口電動門的動作由PLC程序控制；三級灰漿泵轉速由PLC實現自動控制，當灰漿池液位低時，閉鎖灰漿泵的轉速；三級灰漿泵及進出口閥門的運行由PLC按設置條件自動投切；高、低壓水泵及其有關閥門的運行由PLC程序控制。
（2）聯鎖保護 除灰系統的運行泵事故跳閘時，備用泵自動啟動，并關閉其出口電動門；當三級泵有一級出現問題時，關閉其它兩級泵并事故報警。
二、硬件配置
采用2臺工業控制計算機（工控機）進行監控，實現監控系統的雙機熱備用，每臺工控機均可對2臺爐的除灰系統進行控制。2臺爐分別獨立設置PLC，每臺爐PLC的CPU模塊和通訊模塊分別為雙機熱備用，以保證除灰系統的可靠運行。詳細組態見圖2。
2.1 網絡系統
PLC的CPU與操作員工作站之間采用RSlinx進行通訊，RSlinx是基于美國A-B公司CONTROL-NET通訊協議的通訊軟件。操作員工作站與主控室工作站之間通過電廠MIS（管理信息系統）的網通訊，MIS網的通訊協議是TCP/IP協議，符合OSI 7層模型結構，與常用的互聯網協議一致。因此，操作員工作站就與互聯網有機地聯在一起，只要有的管理員權限，就能在互聯網的任意位置查看監控畫面的信息。
2.2 監控計算機
工控機的CPU與內存的配置應相對偏高，因為操作員工作站不僅要與PLC的CPU進行實時通訊，同時還要與工控室工作站交換數據，如果配置低會經常死機，導致嚴重后果，因此采用2臺研華工控機。
每臺工控機的PLC插槽中安裝了A-B公司的CONTROLNET網絡接口卡KTC（X），用于和PLC的CPU組成CONTROLNET網絡，該網絡的通訊介質為銅軸電纜。
在編程階段，有1臺工控機上安裝A-B公司的編程軟件RSLogix5，用以編寫梯形圖，對PLC進行參數設置，掃描程序I/O，以及上載下傳已編好的梯形圖程序等。在運行階段，作為操作員工作站的2臺監控計算機上都安裝有A-B公司的監控軟件RS-View32，它可以顯示除灰系統的運行信息，監視、控制除灰系統的運行情況；提供參數越限、設備故障的報警顯示和聲音提示；顯示實時曲線、歷史趨勢，并有報表打印等功能。任意1臺監控計算機都能完成2臺爐的監控功能，當其中1臺監控計算機出現故障時，另1臺機可以不受影響地對2臺爐進行操作。
2.3 PLC系統
PLC采用A-B公司的PLC-5系列，從可靠性、特殊控制功能、抗干擾能力、掃描速度、上位機接口以及遠程通訊功能、與計算機聯網和多種軟件功能等方面來看，該控制器均有一定優勢。系統主要模塊的選型如下。
（1）CPU模塊為1785-L80C。CPU模塊上有一個鑰匙開關，開關有3個模式：RUN（運行）模式、PROG（編程）模式和REM（遠程）模式。在運行模式時，不能創建或刪除數據文件，輸出有效，能強置I/O；在編程模式時，可以創建、修改、刪除梯形圖文件，但是禁止輸出；當鑰匙打在遠程模式時，可以通過軟件進行遠程編程、遠程測試、遠程運行狀態的改變。
（2） 電源模塊為1771-P6S、1771-P7。前者是220V（AC）、8A電源，安裝在本地的PLC柜中；后者是220V（AC）、16A電源，安裝在遠程I/O柜中。
（3）適配器模塊為1785-BCM和1771-ASB。前者是CPU的熱備通訊模塊；后者是遠程I/O適配器模塊。
（4）基板模塊為1771-A1B（4槽機架）和1771-A4B（16槽機架）。
（5）開關量輸入模塊為1771-IMD（220V（AC），16點輸入）。
（6）開關量輸出模塊為1771-OW16B（16點繼電器輸出模塊）。
（7）模擬量輸入模塊為1771-IFE（12位、8路差分/16路單端），插入機架以前需要跳線。
（8）模擬量輸出模塊為1771-OFE2（12位、4路、電流型），插入機架以前需要跳線。
2.4 電氣柜及就地儀表
共有6臺電氣柜，其中1臺電源柜，1臺PLC柜，1臺三級泵本地控制柜，1臺水泵房遠程控制柜，2臺灰斗遠程控制柜（1號、2號機各1臺）。為了保證系統的穩定運行，電源柜內配備了2臺不間斷電源（UPS，山特公司），1臺給監控系統供電，1臺給就地儀表供是；PLC柜中布置了PLC的CPU模塊；三級泵本地控制柜和PLC柜并排放在控制室中，水泵房遠程控制柜和灰斗遠程控制柜安放在水泵房和灰斗下。
就地儀表包括超聲波物位測量儀、溫度控制器、壓力控制器、彈簧管隔膜壓力表和射頻導納料位計。
三、軟件設計
軟件設計的原則是：全開放，運行時盡量減少人工干預和操作，系統參數和工藝參數在線可調、掉電自保護和上電自恢復等，以便做到運行時不死機，信號采集顯示無干擾。
該系統的軟件主要包括3部分：通訊軟件、上位機監控軟件和下位機軟件。上、下位機軟件分別采用A-B公司的RSView32監控軟件和RSLogix5編程軟件編寫。
3.1 通訊軟件
首先要在操作員工作站工控機上安裝A-B公司的通訊軟件RSLink（基于CONTROLNET協議），這樣才能檢測到PLC的CPU和其它操作員工作站，然后對工作站進行編號。
3.2 上位機監控軟件
3.2.1 RSView32監控軟件的主要特性
（1）標簽數據庫可再利用 使用RSView32可方便地打殯葬標簽數據庫瀏覽，并從Allen-Bradley PLC或SIC數據庫中選擇所需的梯形邏輯標簽，而不必導入整個數據庫。
（2）圖形和動畫 RSView32支持許多標準的圖形格式，因此可以利用原有的Windows圖元文件、AutoCAD圖形文件，將它們轉到RSView32的顯示畫面中，而不必重新創建它們。
（3）強大的圖形庫 RSView32帶有成百種圖形文件，可以限時到網上更新的圖庫。
（4）便于擴展和更新 可以方便地對RSView32軟件進行點數升級，zui多可到100000個標簽。
（5）附加資源工具箱 RSView32還裝載有能提供工具的資源工具箱。其中包括工程文檔編輯器、工程傳送向導、調色板定制工具等。
3.2.2 本控制系統實現的主要功能
（1）實時運行參數監測 各監控系統采集實際運行的工況參數，可以采用圖形、報表的形式顯示系統的實時工況。
（2）設備故障及模擬量超限報警 當設備故障或模擬量超限時，生產監測及管理網絡同步顯示故障設備名稱，并可實現語音報警和實時打印故障功能。服務器將該故障信息存入故障信息數據庫，供以后統計分析。
（3）歷史數據查詢 以上生產實時監測數據均可存貯于生產實時數據歷史數據庫中，可實現歷史回顯、歷史趨勢分析，并可用直方圖、餅圖等進行綜合分析。
（4）記錄功能 可以將操作、報警、數據記錄到數據庫中，以便以后查詢，例如可以查到前一日所有操作員的每一步操作，以操作后各儀表的所有記錄值。
（5）分權限使用 根據人員的職能設定不同的使用權限，各司其職。工程師能利用修改權限及時調整程序和參數；操作人員有操作權限，可以操作控制系統；沒有權限的人員只能監視不能控制。
3.3 下位機編程軟件
利用RSLogix5軟件進行應用軟件開發的流程如下：
（1）設置PLC的CPU類型 在安裝好RSLink通訊軟件后，就能檢測到PLC的CPU，正確選擇其型號后CPU模塊上的通訊綠燈就會正常顯示。
（2）掃描遠程站點 CPU模塊與遠程站的適配器模塊是通過雙絞線連接的，啟動自動掃描功能就可找到遠程站點的適配器模塊。
（3）配置遠程站上的模塊 逐一配置機架上的每一模塊，開關量模塊不需要特殊配置，但模擬量模塊需要一一配置，例如要選擇（4～20）mA類型。
（4）編寫梯形圖 梯形圖是整個控制系統運行的核心軟件，程序量大，邏輯復雜，需要根據工藝要求編寫，以達到聯鎖、閉鎖、軟手操、成組、半自動、全自動等要求。
（5）下載程序 程序經過查錯后，將其從工控機下載到PLC的CPU內存中。
四、結 論
結能井岡山電廠除灰控制系統于2000年初投運，四年多來，系統運行可靠，功能完善，操作簡便，維護量小，得到用戶的好評，為PLC控制系統在電廠中的廣泛應用積累了經驗。