基于吹灰控制系统PLC人机开放性控制功能的探究与实现

2022-09-10

随着全球经济的发展, 全球对能源的需求越来越大, 能源相对越来越短缺, 火电厂作为耗煤大户, 对煤的利用率的要求也越来越高。吹灰系统作为锅炉炉膛的清道夫, 在火电厂的节能降耗方面立下了汗马功劳。粤泷发电有限责任公司在节能降耗方面取得优越的成绩, 除了运行人员对锅炉控制得好以外, 每日对锅炉进行定期吹灰也是必不可少的。我公司的锅炉吹灰系统, 原操作平台是以触摸屏为主, 通过对触摸屏的点击来实现对吹灰系统的操作。由于触摸屏的硬件更新换代比较快, 在触摸屏出现故障后, 需要花费昂贵的资金 (约10万元) 对其进行更换;且触摸屏反映速度比较慢, 每当对相应设备进行操作或对控制画面进行切换时, 需等待几秒或数十秒, 对炉锅造成不安全因素, 亟待需要一种替代方便, 维护简单, 控制功能较为开放的吹灰程控系统, 经过努力研究, 发现在RS-232接口通讯技术的基础上实现开发性较好的PC机与吹灰P LC的通讯, 再在PC机上安装“PL7 Pro”软件能够彻底取代触摸屏, 最终能最大限度的节约了公司资源, 最大程度的提高吹灰过程中的安全系数。

1 锅炉吹灰系统由触摸屏改为PC机控制方案简述

1.1 通讯功能硬件实现

1.2 通讯功能软件实现

在PC机上安装PL7 Pro软件, 通过设置合适的波特率、数据位、校验码、停止位等通讯参数即锅炉吹灰系统所有就地设备的控制及反馈信号都先由下位机 (Modicon P LC) 采集, 后通过T S X-P C X-1 0 3 1数据线与集控室的上位机 (即改造后的PC机) 进行数据交换。

1.3 操作平台的实现

通过采用PL7 Pro软件的“Runtime screen”功能, 结合PLC控制程序, 创建“主菜单”、“吹灰运行画面”以及“吹灰系统跳步画面”三个操作画面, 通过操作界面即可对吹灰系统所有控制对象进行监控, 可对锅炉进行自动吹灰、手动吹灰, 可任意设定吹灰范围, 可对故障进自主判断并对故障进行报警显示, 可运用跳步功能对出现故障的吹灰器进行跳步 (即隔离) 。无论在自动或手动的情况下, 吹灰系统的所有信号均可在上位机上显示, 通过人机界面给运行人员提供了非常良好的了解设备运行状况的条件。

2 对吹灰系统进行PC机开放性控制功能改造的优点

2.1 可维护性显著增强

一方面原触摸屏只能实现对吹灰系统设备进行控制和观看吹灰器的工作状态无法实现对吹灰系统的逻辑进行查看、强制功能, 如果系统因某种故障原因导致吹灰系统无法正常运行的情况发生时就无法通过查看、强制的方法, 全面的剖析系统故障所在, 只能凭经验, 检修费时质量又不好。改为由PC机控制后, 由于控制软件PL7Pro能很好的对逻辑进行在线查看、强制和修改功能一应俱全, 对电气或者是机械检修人员在精确查准故障, 快速排除故障提供了最有利的工具, 方便了维护人员, 很大程度上缩减了查找设备故障时间, 大大的提高了检修的效率。另一方面, 现在市场上触摸屏的更新换代特别频繁, 使用一段时间后在市场上就很难找到可替代的备品且比较昂贵, 然而改成使用PC机控制后, 由于PC机往往都是有很强的可替代性, 在市面上容易购得, 且十分便宜, 根本不用担心买不到备品。以上完全体现了, 人机的一种开放性, 人机接口设备备品的开放性。

2.2 程序响应速度快, 安全可靠性高

往往触摸屏内CPU及内存的配置落后于当年PC机的主流配置, 触摸屏所使用内存卡容量仅有 (128M) , 而且触摸屏所使用的软件及数据传输都装在和用在内存卡上, 这就足以导致我公司原有的触摸屏就存在有操作响应速度慢, 特别是在画面的切换时, 常常需要等待几十秒, 对运行人员操作来说很不利于画面的切换、操作与监视, 特别是在发生异常的情况下, 必将给锅炉以及吹灰器带来了很大的安全隐患。改为由PC机控制后, 吹灰系统的响应速度翻了几翻, 无论是对设备的操作上, 还是对系统的画面进行切换, 几乎没有延时。PC机功能强大, 不仅有快速的CPU和容量大的硬盘做为后盾, 而且有容量高达1G的内存条, 并且很容易升级。因此在采用PC机代替原触摸屏后, 能使吹灰系统人机操作界面的反应迅速, 为运行人员提供了一个快捷的切换、操作与监视平台, 在很大程度上降低了吹灰系统隐患以及吹灰过程给锅炉所带来的安全隐患, 恰恰又体现了, 系统升级的开放性, 能更好的满足运行人员的操作要求。

2.3 有很好的经济性

在吹灰系统改造之前, 短短三年的时间, 吹灰系统已损坏了两台触摸屏, 并且吹灰系统的触摸屏已更新换代, 如要使用其换代产品还需请厂家进行调试。而这又直接影响到锅炉运行的经济性, 而更坏的情况是炉膛管壁积灰严重导致爆管。三年下来, 更换了两台触摸屏, 加之换代产品厂家调试所需的费用及调试后所需的培训费用更是一个不可估计的高额数字。而对吹灰系统改造后, 在硬件上无需增加新的PC机, 只需一条数据线与值长台PC机连接即可, 费用只需几百元。如果不对吹灰系统进行改造, 用于吹灰系统的硬件更换 (三年两台触摸屏, 3×2=6万元) 和厂家调试费 (三年一次, 每次2万元) 的费用。如果运行人员每天对锅炉进行定期吹灰, 我公司两台锅炉在吹灰之后烟温平均降低了3度, 按平均每降低1度所所节约的标煤为0.21克/每千瓦时, 我公司的年发电量为13亿千瓦时, 每吨标煤的进价为800元, 则年节约的标煤成本为:3×0.21×1.3×109×10-6×800×10-4=6 5.52万元, 加上硬件的成本, 共计为公司节约了71.526万元。以上又体现了一种可持续节约燃料资源的开放性。

3 结语

我公司依照以上方法对锅炉吹灰系统进行了改造, 运行两年来感觉系统运行平稳, 极其方便的在线维护功能, 整个系统安全稳定可靠性有了显著的提升, 系统开放性的功能得到彰显, 使用效果极佳, 在监控方面方便了运行操作人员, 更重要的是它能很顺利的实现锅炉的吹灰, 最大程度的节约了成本, 响应了国家节能减排的工作部署, 在锅炉吹灰系统乃至其他控制系统的开放性控制功能的实现方法上很有借鉴意义。

摘要：本文针对吹灰系统触摸屏控制开放性不好, 对吹灰程控系统PLC开放性的控制功能进行深入探究, 发现采用PC机控制能够实现吹灰程控系统PLC开放性功能, 对于吹灰系统运行和检修都十分便利, 打破了吹灰系统厂家对触摸屏人机控制接口的技术垄断。

关键词：吹灰系统,PC机,PLC