一種基于PLC和組態(tài)王的油庫無人監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1 引言

大型火力發(fā)電廠油庫系統(tǒng)在機(jī)組啟停及機(jī)組低負(fù)荷時用于向鍋爐提供燃油。傳統(tǒng)運(yùn)行方式由值長下達(dá)用油命令，油庫值班人員啟動設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行管理，需要人員長期在油庫值班，浪費(fèi)大量人力，本文將介紹廈門某4*300mw電廠采用組態(tài)王軟件及plc進(jìn)行油庫控制系統(tǒng)改造，實現(xiàn)油庫設(shè)備無人職守。

2 工藝流程分析

燃油系統(tǒng)共有兩個油罐通過閥門切換可以選擇#1油罐、#2油罐進(jìn)行用油，在供油母管安裝有一個氣動閥門，通過控制閥門開度，可以控制供油母管回油數(shù)量，從而調(diào)節(jié)供油母管的壓力，以確保鍋爐用油在正常壓力范圍內(nèi)。

2.1 主機(jī)監(jiān)控要求

主機(jī)在鍋爐需要用油時啟動一臺油泵電機(jī)向鍋爐供油，同時打開油泵循環(huán)冷卻水閥門。當(dāng)供油管壓力小于3mpa時，調(diào)小供油母管氣動閥，當(dāng)氣動閥調(diào)到最小時還無法達(dá)到母管所需壓力要求時，系統(tǒng)啟動另一臺油泵電機(jī)及其油泵循環(huán)冷卻水閥門。

2.2 輔機(jī)控制要求

輔機(jī)包括控制一臺污油回收泵電機(jī)及凈化油回收泵電動機(jī)，當(dāng)油庫污油池達(dá)到高油位時啟動污油回收泵，進(jìn)行污油回收，到低油位時停止電機(jī)運(yùn)行;油庫凈化油池達(dá)到高油位時啟動凈化油回收泵，進(jìn)行污油回收，到低油位時停止電機(jī)。

2.3 上位機(jī)監(jiān)控要求

模擬量信號主要包括兩個油罐溫度測點(diǎn)共22個、供油母管壓力、供油母管回油氣動閥開度、兩臺油泵電機(jī)電流信號、油罐油位;數(shù)字量信號——兩臺油泵電機(jī)狀態(tài)(包括運(yùn)行、停機(jī)、跳閘)、污油回收泵電機(jī)及凈化油回收泵電動機(jī)狀態(tài)(包括運(yùn)行、停機(jī)、跳閘)、兩臺油泵出口壓力狀態(tài)(包括低壓力、高壓力)、污油池高低油位、凈油池高低油位、plc通信狀態(tài)等。

2.4 硬件架構(gòu)體系

plc主機(jī)采用日本歐姆龍c200he-cpu42單元。執(zhí)行系統(tǒng)邏輯控制，運(yùn)算及通過軟件編程實現(xiàn)模擬量輸入信號的采樣、濾波、pid控制等功能，上位機(jī)通過rs-232c/rs422通信接口轉(zhuǎn)換實現(xiàn)與plc通信。硬件系統(tǒng)有2個數(shù)字量輸入模塊、2個數(shù)字量輸出模塊實現(xiàn)現(xiàn)場各開關(guān)狀態(tài)采集及執(zhí)行元件驅(qū)動，6個溫度采集模塊用于兩個油罐本體溫度的采集，ad002模塊用于氣動閥控制，da002用于油泵電動機(jī)電流、母管油壓、油罐油位、供油回油閥開度信號采集。

3 plc程序流程設(shè)計

3.1 油泵電機(jī)控制

當(dāng)接到啟動油泵指令時，操作人員在上位機(jī)上進(jìn)行啟動操作，可選擇啟動a油泵電機(jī)或b油泵電機(jī)并啟動相應(yīng)的油泵冷卻水系統(tǒng)，對油泵進(jìn)行水冷卻，避免油泵溫度過高。啟動一臺油泵無法達(dá)到母管壓力工作要求(大于3mpa)時，首先對回油氣動閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)到氣動閥最小形程時，仍無法達(dá)到3mpa以上，啟動另一臺油泵，并進(jìn)行判斷油壓是否大于3mpa，如果還小于3mpa，系統(tǒng)進(jìn)行報警處理，通知運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查。當(dāng)母管油壓大于工作壓力最大值6mpa時，調(diào)整氣動閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，如果氣動閥已調(diào)整到最大值仍無法滿足工作壓力要求，進(jìn)行報警，通知運(yùn)行人員處理。程序流程如圖1所示。

圖1 油泵電機(jī)控制流程

3.2 油庫輔助系統(tǒng)

油庫輔助系統(tǒng)主要根據(jù)油池的油位控制兩臺電機(jī)的啟停，以及時回收廢油，避免環(huán)境污染。其工作流程分別如圖2、圖3所示。

圖2 油位控制流程

圖3 回收廢油流程

3.3 模擬量數(shù)據(jù)采集處理

為了避免現(xiàn)場干擾，模擬量采集在plc中采用平均值濾波方法進(jìn)行抗干擾處理。連續(xù)采集五次數(shù)，并剔除其中最高及最低兩個數(shù)，然后在對其余的三個數(shù)作平均，并以其值作為采集數(shù)。

3.4 氣動閥控制

由plc模擬量模塊輸出控制信號4~20ma，閥門控制器把電流信號轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的行程信號，電機(jī)轉(zhuǎn)動，由杠桿帶動閥桿運(yùn)作，實現(xiàn)直行程。電機(jī)運(yùn)行，通過齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由三接頭的滑動變阻器輸出閥門的定位信號，此外還有全開，全關(guān)數(shù)字量限位信號?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)上位機(jī)的給定值及反饋開度信號，通過pid運(yùn)算進(jìn)行控制。

4 監(jiān)控軟件設(shè)計

上位機(jī)監(jiān)控軟件采用組態(tài)王5.1版本，該系統(tǒng)運(yùn)行于windows 系統(tǒng)，系統(tǒng)功能完善、穩(wěn)定，其內(nèi)嵌的可編程控制器通信協(xié)議有廣泛的硬件支持，并采用dll通信方式，采樣速度快，可靠性高，使用方便。上位機(jī)組態(tài)王主要功能設(shè)計：

4.1 油庫設(shè)備動態(tài)顯示

通過與plc進(jìn)行通信，采集油庫各設(shè)備狀態(tài)，并通過程序組態(tài)，可以直觀顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)電流、調(diào)節(jié)閥開度、溫度等數(shù)值，操作人員在控制室就能獲得設(shè)備狀況并及時做出反應(yīng)，如圖4所示。

圖4 油庫設(shè)備動態(tài)顯示畫面

4.2 遠(yuǎn)程控制

在供油泵運(yùn)行主窗口上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)備控制窗口，系統(tǒng)彈出該設(shè)備操作畫面，就可以對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，包括兩臺油泵根據(jù)母管油壓狀態(tài)進(jìn)行連鎖/解鎖運(yùn)行、油泵啟動/停運(yùn)、污油泵、回收泵啟動/停運(yùn)，氣動閥開度設(shè)置等。

4.3 實時曲線及歷史曲線

實時曲線可以實時反應(yīng)各模擬量參數(shù)變化情況，以方便運(yùn)行人員及時掌握設(shè)備運(yùn)行趨勢。通過歷史曲線查詢，設(shè)備管理人員可以掌握現(xiàn)存設(shè)備運(yùn)行情況，以便為計劃檢修提供依據(jù)，同時可以在設(shè)備發(fā)生故障時，查找原因提供數(shù)據(jù)。

4.4 報警功能

包括實時報警功能及歷史報警記錄。當(dāng)出現(xiàn)新的報警數(shù)據(jù)時，彈出報警窗口及聲響，報警窗口包括

4.5 安全管理

組態(tài)王提供操作權(quán)限分級管理功能，為不同人員提供分級操作功能，并把各項操作記錄操作日志上，以方便管理人員查找設(shè)備操作情況，提供整套系統(tǒng)安全保障。

5 結(jié)束語

通過改造解決舊系統(tǒng)靠繼電回路控制，自動化水平低下，需要運(yùn)行人員長期職守等問題，新系統(tǒng)提高設(shè)備自動化水平及生產(chǎn)可靠性，同時為電廠減員增效做出貢獻(xiàn)，提高生產(chǎn)效率。