基于歐姆龍PLC的油庫無(wú)人監控系統設計

1 引言

大型火力發(fā)電廠(chǎng)油庫系統在機組啟停及機組低負荷時(shí)用于向鍋爐提供燃油。傳統運行方式由值長(cháng)下達用油命令，油庫值班人員啟動(dòng)設備進(jìn)行運行管理，需要人員長(cháng)期在油庫值班，浪費大量人力，本文將介紹廈門(mén)某4*300mw電廠(chǎng)采用組態(tài)王軟件及plc進(jìn)行油庫控制系統改造，實(shí)現油庫設備無(wú)人職守。

2 工藝流程分析

燃油系統共有兩個(gè)油罐通過(guò)閥門(mén)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(gè)氣動(dòng)閥門(mén)，通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)度，可以控制供油母管回油數量，從而調節供油母管的壓力，以確保鍋爐用油在正常壓力范圍內。

2.1 主機監控要求

主機在鍋爐需要用油時(shí)啟動(dòng)一臺油泵電機向鍋爐供油，同時(shí)打開(kāi)油泵循環(huán)冷卻水閥門(mén)。當供油管壓力小于3mpa時(shí)，調小供油母管氣動(dòng)閥，當氣動(dòng)閥調到最小時(shí)還無(wú)法達到母管所需壓力要求時(shí)，系統啟動(dòng)另一臺油泵電機及其油泵循環(huán)冷卻水閥門(mén)。

2.2 輔機控制要求

輔機包括控制一臺污油回收泵電機及凈化油回收泵電動(dòng)機，當油庫污油池達到高油位時(shí)啟動(dòng)污油回收泵，進(jìn)行污油回收，到低油位時(shí)停止電機運行;油庫凈化油池達到高油位時(shí)啟動(dòng)凈化油回收泵，進(jìn)行污油回收，到低油位時(shí)停止電機。

2.3 上位機監控要求

模擬量信號主要包括兩個(gè)油罐溫度測點(diǎn)共22個(gè)、供油母管壓力、供油母管回油氣動(dòng)閥開(kāi)度、兩臺油泵電機電流信號、油罐油位;數字量信號——兩臺油泵電機狀態(tài)(包括運行、停機、跳閘)、污油回收泵電機及凈化油回收泵電動(dòng)機狀態(tài)(包括運行、停機、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 硬件架構體系

plc主機采用日本歐姆龍c200he-cpu42單元。執行系統邏輯控制，運算及通過(guò)軟件編程實(shí)現模擬量輸入信號的采樣、濾波、pid控制等功能，上位機通過(guò)rs-232c/rs422通信接口轉換實(shí)現與plc通信。硬件系統有2個(gè)數字量輸入模塊、2個(gè)數字量輸出模塊實(shí)現現場(chǎng)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集及執行元件驅動(dòng)，6個(gè)溫度采集模塊用于兩個(gè)油罐本體溫度的采集，ad002模塊用于氣動(dòng)閥控制，da002用于油泵電動(dòng)機電流、母管油壓、油罐油位、供油回油閥開(kāi)度信號采集。

3 plc程序流程設計

3.1 油泵電機控制

當接到啟動(dòng)油泵指令時(shí)，操作人員在上位機上進(jìn)行啟動(dòng)操作，可選擇啟動(dòng)a油泵電機或b油泵電機并啟動(dòng)相應的油泵冷卻水系統，對油泵進(jìn)行水冷卻，避免油泵溫度過(guò)高。啟動(dòng)一臺油泵無(wú)法達到母管壓力工作要求(大于3mpa)時(shí)，首先對回油氣動(dòng)閥進(jìn)行調節，調到氣動(dòng)閥最小形程時(shí)，仍無(wú)法達到3mpa以上，啟動(dòng)另一臺油泵，并進(jìn)行判斷油壓是否大于3mpa，如果還小于3mpa，系統進(jìn)行報警處理，通知運行人員進(jìn)行現場(chǎng)檢查。當母管油壓大于工作壓力最大值6mpa時(shí)，調整氣動(dòng)閥進(jìn)行壓力調節，如果氣動(dòng)閥已調整到最大值仍無(wú)法滿(mǎn)足工作壓力要求，進(jìn)行報警，通知運行人員處理。程序流程如圖1所示。

圖1 油泵電機控制流程

3.2 油庫輔助系統

油庫輔助系統主要根據油池的油位控制兩臺電機的啟停，以及時(shí)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 模擬量數據采集處理

為了避免現場(chǎng)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。連續采集五次數，并剔除其中最高及最低兩個(gè)數，然后在對其余的三個(gè)數作平均，并以其值作為采集數。

3.4 氣動(dòng)閥控制

由plc模擬量模塊輸出控制信號4~20ma，閥門(mén)控制器把電流信號轉換為步進(jìn)電機的行程信號，電機轉動(dòng)，由杠桿帶動(dòng)閥桿運作，實(shí)現直行程。電機運行，通過(guò)齒輪運轉，由三接頭的滑動(dòng)變阻器輸出閥門(mén)的定位信號，此外還有全開(kāi)，全關(guān)數字量限位信號?？刂葡到y根據上位機的給定值及反饋開(kāi)度信號，通過(guò)pid運算進(jìn)行控制。

4 監控軟件設計

上位機監控軟件采用組態(tài)王5.1版本，該系統運行于windows 系統，系統功能完善、穩定，其內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。上位機組態(tài)王主要功能設計：

4.1 油庫設備動(dòng)態(tài)顯示

通過(guò)與plc進(jìn)行通信，采集油庫各設備狀態(tài)，并通過(guò)程序組態(tài)，可以直觀(guān)顯示現場(chǎng)設備運行狀態(tài)、電機電流、調節閥開(kāi)度、溫度等數值，操作人員在控制室就能獲得設備狀況并及時(shí)做出反應，如圖4所示。

圖4 油庫設備動(dòng)態(tài)顯示畫(huà)面

4.2 遠程控制

在供油泵運行主窗口上用鼠標點(diǎn)擊設備控制窗口，系統彈出該設備操作畫(huà)面，就可以對設備進(jìn)行相應操作，包括兩臺油泵根據母管油壓狀態(tài)進(jìn)行連鎖/解鎖運行、油泵啟動(dòng)/停運、污油泵、回收泵啟動(dòng)/停運，氣動(dòng)閥開(kāi)度設置等。

4.3 實(shí)時(shí)曲線(xiàn)及歷史曲線(xiàn)

實(shí)時(shí)曲線(xiàn)可以實(shí)時(shí)反應各模擬量參數變化情況，以方便運行人員及時(shí)掌握設備運行趨勢。通過(guò)歷史曲線(xiàn)查詢(xún)，設備管理人員可以掌握現存設備運行情況，以便為計劃檢修提供依據，同時(shí)可以在設備發(fā)生故障時(shí)，查找原因提供數據。

4.4 報警功能

包括實(shí)時(shí)報警功能及歷史報警記錄。當出現新的報警數據時(shí)，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備操作情況，提供整套系統安全保障。

5 結束語(yǔ)

通過(guò)改造解決舊系統靠繼電回路控制，自動(dòng)化水平低下，需要運行人員長(cháng)期職守等問(wèn)題，新系統提高設備自動(dòng)化水平及生產(chǎn)可靠性，同時(shí)為電廠(chǎng)減員增效做出貢獻，提高生產(chǎn)效率。