基于PLC和組態(tài)王的油庫無人監(jiān)控系統(tǒng)
1 引言
大型火力發(fā)電廠油庫系統(tǒng)在機組啟停及機組低負荷時用于向鍋爐提供燃油。傳統(tǒng)運行方式由值長下達用油命令,油庫值班人員啟動設備進行運行管理,需要人員長期在油庫值班,浪費大量人力,本文將介紹廈門某4*300mw電廠采用組態(tài)王軟件及plc進行油庫控制系統(tǒng)改造,實現(xiàn)油庫設備無人職守。
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 主機監(jiān)控要求
主機在鍋爐需要用油時啟動一臺油泵電機向鍋爐供油,同時打開油泵循環(huán)冷卻水閥門。當供油管壓力小于3mpa時,調(diào)小供油母管氣動閥,當氣動閥調(diào)到最小時還無法達到母管所需壓力要求時,系統(tǒng)啟動另一臺油泵電機及其油泵循環(huán)冷卻水閥門。
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機,當油庫污油池達到高油位時啟動污油回收泵,進行污油回收,到低油位時停止電機運行;油庫凈化油池達到高油位時啟動凈化油回收泵,進行污油回收,到低油位時停止電機。
2.3 上位機監(jiān)控要求
模擬量信號主要包括兩個油罐溫度測點共22個、供油母管壓力、供油母管回油氣動閥開度、兩臺油泵電機電流信號、油罐油位;數(shù)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(gòu)體系
plc主機采用日本歐姆龍c200he-cpu42單元。執(zhí)行系統(tǒng)邏輯控制,運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程序流程設計
3.1 油泵電機控制
當接到啟動油泵指令時,操作人員在上位機上進行啟動操作,可選擇啟動a油泵電機或b油泵電機并啟動相應的油泵冷卻水系統(tǒng),對油泵進行水冷卻,避免油泵溫度過高。啟動一臺油泵無法達到母管壓力工作要求(大于3mpa)時,首先對回油氣動閥進行調(diào)節(jié),調(diào)到氣動閥最小形程時,仍無法達到3mpa以上,啟動另一臺油泵,并進行判斷油壓是否大于3mpa,如果還小于3mpa,系統(tǒng)進行報警處理,通知運行人員進行現(xiàn)場檢查。當母管油壓大于工作壓力最大值6mpa時,調(diào)整氣動閥進行壓力調(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(tǒng)
油庫輔助系統(tǒng)主要根據(jù)油池的油位控制兩臺電機的啟停,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)換為步進電機的行程信號,電機轉(zhuǎn)動,由杠桿帶動閥桿運作,實現(xiàn)直行程。電機運行,通過齒輪運轉(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,全關數(shù)字量限位信號??刂葡到y(tǒng)根據(jù)上位機的給定值及反饋開度信號,通過pid運算進行控制。
4 監(jiān)控軟件設計
上位機監(jiān)控軟件采用組態(tài)王5.1版本,該系統(tǒng)運行于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。上位機組態(tài)王主要功能設計:
4.1 油庫設備動態(tài)顯示
通過與plc進行通信,采集油庫各設備狀態(tài),并通過程序組態(tài),可以直觀顯示現(xiàn)場設備運行狀態(tài)、電機電流、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備狀況并及時做出反應,如圖4所示。
圖4 油庫設備動態(tài)顯示畫面
4.2 遠程控制
在供油泵運行主窗口上用鼠標點擊設備控制窗口,系統(tǒng)彈出該設備操作畫面,就可以對設備進行相應操作,包括兩臺油泵根據(jù)母管油壓狀態(tài)進行連鎖/解鎖運行、油泵啟動/停運、污油泵、回收泵啟動/停運,氣動閥開度設置等。
4.3 實時曲線及歷史曲線
實時曲線可以實時反應各模擬量參數(shù)變化情況,以方便運行人員及時掌握設備運行趨勢。通過歷史曲線查詢,設備管理人員可以掌握現(xiàn)存設備運行情況,以便為計劃檢修提供依據(jù),同時可以在設備發(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(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,需要運行人員長期職守等問題,新系統(tǒng)提高設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,提高生產(chǎn)效率。