基于PLC的火电厂输煤控制系统设计研究

作者简介：任学明（1996年03月—），男，河北省张家口市尚义县人，助理工程师，从事力发电厂热工仪表二级热控工程师方向，邮箱：1774608283@qq.com

摘要：如今，火电厂输煤系统在自动化领域取得了显著进步，其中，PLC系统的应用日益普及，其不仅具备实现复杂继电器逻辑控制的功能，而且拥有智能控制及模拟量调控的能力，对于提升输煤系统的智能化与自动化程度起到了显著作用。鉴于此，本文首先阐述了PLC在火电厂输煤控制系统中的控制模式，进而着重研究了PLC输煤控制系统的设计，旨在进一步提升火电厂的工作效率。

关键词：PLC；火电厂；输煤系统

随着我国电力行业的迅猛进步，火电厂的单机装机容量和生产规模持续扩大，运行参数不断攀升，所采用的设备与系统也日益复杂化。输煤系统作为燃料供应的核心保障，其工作效率对火电厂整体生产工艺具有至关重要的影响。将PLC技术融入输煤程序控制系统，实现了输煤系统的自动化运作。借助PLC系统，控制人员能够执行远程操控和网络化控制，为全厂实现计算机化管理和自动化运营奠定了坚实基础[1]。

1.基于PLC的火电厂输煤控制系统的控制模式

火电厂应依据自身实际情况，运用PLC技术研发出最适宜的控制程序，输煤控制系统的控制模式主要分为三种，这些模式在控制层级上存在差异，并非全部需在上位机中操作，以下将对这三种控制模式进行详尽阐述。

1.1手动就地控制模式

此为一种最基础的控制模式，通常应用于输煤系统设备的维修、调试环节，或在突发紧急情况下，由工作人员在控制箱处实施就地手动操作。

1.2远程手动控制模式

需通过上位机来实现，包含连锁手动操控与解锁手动操控。连锁手动模式下，操作人员应遵循逆煤流的方向依次启动各设备，在停止设备时，则需按照煤流的自然流向逐一进行，这样可以显著减轻煤炭传输过程中的拥堵。在对比解锁手动模式与连锁手动模式时，可以发现后者缺乏设备间的连锁联动，因此，操作人员可对任意单一设备进行独立停机操作。

1.3自动程序控制模式

操作人员通过上位机实现对整个系统的全面控制，依据输煤系统的实际状况，选择最为适宜的运行路线。系统内置的检测机制将评估该路线是否为最优选择，一旦确认为最优，将进一步检查相关设备的运行状态是否良好，待所有准备工作均确认无误后，操作人员发出启动指令，系统将依据指令顺序启动各设备。若输煤过程中有设备突发故障，自动控制系统将立即自动停止该设备。若需紧急停止所有设备，则需操作人员执行关闭操作。

2.基于PLC的火电厂输煤控制系统的设计探究

2.1方案规划设计

本控制系统核心为PLC，通过组态王与PLC通信，实现了数据交互、系统监控、自动/手动模式切换、参数配置、实时信息显示、历史数据曲线绘制以及报警信息查询等多重功能。启动/停止按钮、急停开关及手动/自动转换开关均与PLC输入端口相连，确保设备安全高效运行。电机故障反馈线路接入PLC，增强系统稳定性，PLC发出信号，经继电器、接触器控制给料马达启动。电机运行时，电磁振动器送料至磁选机筛选，系统中其余电机及磁选器的控制均由PLC通过继电器实现，继电器控制接触器，再由接触器驱动相关设备运作。PLC负责输出设备的启动和停止信号，并在异常时发出警报。电流传感器和变送器将给料器电流转为电压信号，再转为整数值供PLC计算。同样，煤流量传感器和变送器转换信号，PLC运算得出准确煤流量[2]。

2.2硬件设计

2.2.1器件选定

（1）PLC的选型。经过分析，系统共计需18个数字输入端、10个数字输出端、7个模拟输入端，且无需模拟输出端，总计35个输入输出端口。鉴于系统规模较小，故选用小型PLC进行操控为宜。在对此控制系统进行程序编制时，应依据不同的被控对象，选择相适配的硬件装置。

（2）模拟输入模块选定。可考虑采用EM231模块，其具备4路模拟输入功能；或选择EM235模块，该模块集成4路输入与1路输出。由于本系统无需模拟输出功能，因此决定采用两个EM231模块，共计提供8路模拟输入通道，不仅充分满足系统7路模拟输入的需求，还预留1路作为备用。

2.2.2主电路设计

三相380V交流电源通过L1、L2、L3及N线供给各设备使用。鉴于设备采用三相变压器设计，一旦发生单相运行异常，需切断三相电源方能恢复正常供电。QF1作为总电源开关，负责管控整套设备的电力供应；M1代表供料机电动机，其驱动供料机正常运行；QF2则是供给器的电源开关，用于接通供给器电动机的电力；KM1是喂料电动机的启动接触器，控制其启动；FR1为喂料电动机配置的热继电器，以防过载导致损坏。YA1用作磁选材料的电磁断路器；QF则担任磁选材料的总断开器；KM2是磁选材料启动的接触器，负责其启动操作；FR2为磁选材料系统设置的热继电器，同样用于防止过载损害。M2代表送煤机的电动机，负责驱动送煤机正常运行；QF4作为送煤机的电源开关，用于控制送煤机电动机的启闭；KM3是送煤机启动的接触器，实现其启动功能；FR3则为送煤机配备的热继电器，以预防过载造成的损害。设备的管理和监控可通过远程遥控实现，例如，在远程端安装温度监测装置，当温度出现异常时即发出警报。

2.3网络架构设计

输煤控制系统采用三层网络架构进行设计。顶层为输煤综合控制室内的上位机系统，承担着管理与控制的核心职责。中层由各PLC控制主站构成，作为输煤系统的主控设备，负责与从站及其他现场设备的通信。下层结构包含了远程I/O从站及多种相关的控制装置，这些组件共同负责在现场执行各类控制指令与任务。上位机、PLC远程输入输出控制站点与煤炭输送现场的各类设备，借助工业以太网交换机、通讯模组、接口单元及光纤等连接设施，并遵循相应的协议规范，实现设备信息的传递与交互，从而构建起输煤系统的网络通信体系[3]。

2.4组态设计

2.4.1通信配置

首先，启动“组态王”，在COM1端口下新增驱动程序。选择PLC，并确定使用PPI通信协议，在通信端口设置中，指定使用COM1端口，并将PLC的地址设置为2，该地址依据预先的规划数值进行设定。完成上述设置后，添加PPI通信驱动。

对COM1端口执行双击操作，进入其参数设置界面。在此界面中，将COM1的配置标准设定为RS232，波特率设置为9600，数据位长度设为8位，奇偶校验方式选定为偶校验，停止位设定为1位。这些参数的精准设置，对保障通信稳定与数据传输的准确性至关重要。

2.4.2变量定义与数据交换设计

为实现组态王与PLC之间的数据交互，需完成驱动连接、变量定义、PLC地址关联、数据类型匹配（需与PLC类型一致）、保存属性设置、报警属性配置、数据范围限定以及历史记录属性设定等步骤。在编程过程中，需根据具体需求编写相应程序，以确保上述功能得以实现。此外，还需进行报警属性配置，依据项目需求设定合理的报警阈值与方式，以便及时发现异常。同时，限定数据范围，避免超出PLC处理能力的无效数据传输。最后，对历史记录属性进行设定，为后续数据分析与故障排查留存数据。

3结语

综上所述，伴随着工业化的推进及能源需求的不断攀升，输煤系统的自动化发展已成为不可逆转的趋势。火电厂输煤控制系统采用PLC作为核心设计技术，该系统展现出卓越的稳定性、高度的可靠性以及出色的抗干扰性能等多项优点，应高度重视其设计，持续为后续工程提供借鉴。

参考文献：

[1]蒋志飞，张娟娟，吕雪晴.火电厂输煤电气控制系统研究与设计[J].丝路视野，2022（35）：181-183.

[2]詹昌义.基于PLC的火电厂输煤控制系统设计[J].黄山学院学报，2022，24（5）：12-16.

[3]刘辉.基于PLC技术的火电厂输煤翻车机电控系统改造设计[J].科技资讯，2024，22（4）：107-109.