可編程控制器(PLC)用以取代繼電器控制系統(tǒng)，把計算機功能完備、靈活性強、通用性好的優(yōu)點與繼電器控制系統(tǒng)簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。
PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，在電力工業(yè)的應(yīng)用更加普遍，比如，化學(xué)水程控、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)以及除灰除渣系統(tǒng)等，銅陵電廠300MW機組，ETS系 統(tǒng)是安徽省首臺采用PLC實現(xiàn)其邏輯功能的機組。
1 系統(tǒng)簡介
危急遮斷系統(tǒng)(ETS)由一塊模擬試驗盤、一塊操作指示盤、機頭試驗?zāi)K和一個控制柜組成。ETS的功能是接受現(xiàn)場設(shè)備的信號，在汽輪機參數(shù)發(fā)生越限情況 時，發(fā)出報警信號.并通過AST電磁閥泄放EH高壓油，關(guān)閉全部進汽閥門，實施緊急停機。
當(dāng)汽輪機某一參數(shù)達到跳閘值時，作用于跳閘柜的檢測信號閉合，經(jīng)跳閘柜邏輯處理后，驅(qū)動四只AST電磁閥，將自動停機跳閘母管高壓油泄放掉，從而使高中壓 主汽門、調(diào)門快速關(guān)閉。若汽機超速到103%時，由DEH送出OPC保護信號，使高壓油系統(tǒng)危急遮斷模塊中的兩只OPC電磁閥動作，0PC高壓油泄放，使 高中壓調(diào)門關(guān)閉。由于在自動停機跳閘母管與OPC母管之間設(shè)有兩只逆止門，故高中壓主汽門仍處于運行狀態(tài)。當(dāng)超速達到110%時，危急遮斷系統(tǒng)(ETS) 動作，迅速關(guān)閉高中壓主汽門和調(diào)門，實現(xiàn)緊急停機。
系統(tǒng)提供雙通道保護，允許進行在線試驗，以使在試驗時仍具有連續(xù)的保護功能。
本工程ETS設(shè)計停機項目有15項：EH油壓低、潤滑油壓低、低真空、軸向位移大、超速110%、振動大(#1-8瓦)、發(fā)電機故障、高排溫度高、透平壓比低、脹差大、鍋爐MFT、高排壓力高、手動停機以及ATC透平遮斷、 DEH失電等，如表1。
每一組信號都可以給出“首出”記憶信號，即第一個到來的信號可以單獨記憶。每一組信號給出二路輸出，一路信號到SOE，另一路到BTG盤。
2 邏輯功能的實現(xiàn)
該系統(tǒng)由兩塊OMRON公司的SYSMAC C200HE(CPU42)可編程控制器A、B以及相應(yīng)的I/O模塊組成，分別形成兩個獨立的通道A和通道B，從而實現(xiàn)在線通道試驗功能。 A、B通道各包括3塊開關(guān)量輸入模塊和5塊輸出模塊。所有開關(guān)量輸入均為無源接點。另外，每組跳閘信號送出2組無源接點，一組提供給DAS系統(tǒng)作SOE， 一組給BTG盤光字牌報警顯示。
跳閘首出原因在操作指示盤上閃光顯示，后續(xù)跳閘信號用平光指示。該系統(tǒng)具有ETS失電及PLC故障報警及首出跳閘信號記憶功能。
系統(tǒng)工作電源容量為220V 2KVA，由冗余的UPS電源和保安電源進行供電。AST電磁閥(常帶電常開電磁閥)電源為IIOVAC，是通過控制柜內(nèi)的變壓器將220VAC變成 110VAC。
圖1是潤滑油壓低跳閘的梯形圖。 00000、00001、00100、00101是PIC的輸入接點;03000、03003、03006、03010、00600是PLC的線圈，用它 們代替硬繼電器。在PLC中，用線圈作輸出元件，以控制外部設(shè)備或PLC內(nèi)部其它接點。正常運行時，現(xiàn)場潤滑油壓壓力開關(guān)接點是斷開的，一旦油壓低到跳機值，壓力開關(guān)接點閉合，則線圈03000、03003帶電，該線圈的常開接點閉合，使03006線圈通電。如此類推，最終00600線圈失電，導(dǎo)致 AST電磁閥斷電，從而關(guān)閉汽機進汽門，達到停機目的。可以看出，PLC中的軟繼電器是一個看不見、摸不著的器件，不必擔(dān)心因觸點積灰或老化粘連帶來的誤動作，使該保護系統(tǒng)的安全性大大提高。其他保護邏輯類似，不再贅述。
3 系統(tǒng)試驗
系統(tǒng)應(yīng)用了雙通道概念，這就允許進行在線試驗，以使在試驗時仍具有連續(xù)的保護功能。PLC內(nèi)部邏輯設(shè)計采用了試驗回路。外部輸出設(shè)備上也具有獨立的兩路通 道，從而保障了周期性保護通道試驗的運行規(guī)程要求。
3.1 試驗塊
本系統(tǒng)設(shè)計了三塊試驗塊，即EH油壓試驗塊、潤滑油壓試驗塊、真空試驗塊。每個試驗塊的原理是一樣的，原理如圖2：
節(jié)流孔的作用是將兩路隔離開。試驗時，互不干擾。試驗可以手動就地試，也可以在主控室通過試驗按鈕遠方試。用按鈕試驗時，電路上有閉鎖，保證不會兩路同時試驗，如果同時試驗，將會引起誤跳機。手動試驗 時，尤其要注意：
正常情況下，壓力油通過節(jié)流孔送到壓力開關(guān)和指示表，一旦油壓降低，兩邊的四只壓力開關(guān)只要各有一個開關(guān)動作，將引起跳機。邏輯關(guān)系如圖3：
如圖3所示，為“兩或一與”關(guān)系，既可以防止誤跳，又可以防止拒跳。試驗時，打開F1或S1，則B1上指示將緩慢下降，達到設(shè)定值時，K1、K3將動作。 在試驗盤上指示燈亮。試驗塊電磁閥電源為220VAC。試驗完畢后，要注意表壓是否恢復(fù)到正常值，否則不準(zhǔn)試驗另一路。
跳閘塊上共有六個電磁閥，兩個OPC電磁閥是110VDC常閉電磁閥;四個AST電磁閥是110VAC常開電磁閥。正常情況下，AsT電磁閥是常帶電結(jié) 構(gòu)。
3. 2 通道在線試驗
機組正常運行中，可通過ETS操作盤完成在線通道試驗。此時，操作盤上的鑰匙開關(guān)應(yīng)位于“試驗”位置。
通道1：對應(yīng)ASTl、AST3
通道2：對應(yīng)AST2、AST4
當(dāng)系統(tǒng)潤滑油壓、EH油壓、真空已建立時，可對機頭試驗?zāi)K進行手動或遙控試驗,目的是檢查機頭試驗?zāi)K對沖壓介質(zhì)的泄放速度以及保護通道的可靠性。單通 道試驗時不論在就地進行手操或遙控試驗，都需要機頭模塊泄放沖壓介質(zhì)的速度應(yīng)不小于規(guī)定要求。做通道試驗時，按操作盤上的通道1或通道2按鈕，ETS輸出信號至機頭試驗?zāi)K上的電磁閥，通過電磁閥動作使相應(yīng)的試驗通道信號閉合,引起ASTl/AST3或AST2/ AST4動作，實現(xiàn)通道在線試驗功能。在試驗過程中應(yīng)檢查現(xiàn)場跳閘電磁閥AST的動作情況，從而確認(rèn)通道試驗狀態(tài)的正確性，此外在做通道試驗時，兩個通道 應(yīng)互不影響,在線試驗只能單通道試驗，既可發(fā)信號又可使相應(yīng)的AST電磁閥動作而不跳機,試驗結(jié)束后，將鑰匙開關(guān)置“運行”位。
3.3 模擬試驗盤試驗
模擬試驗盤與現(xiàn)場來的跳閘信號并聯(lián)后送入可編程控制器，其功能是模擬現(xiàn)場來的信號，完成ETS靜態(tài)試驗工作;檢查可編程控制器的輸入/輸出情況，動作狀態(tài) 是否符合要求。
3. 4 操作盤試驗
讓模擬試驗盤處于斷開位置，在跳閘柜內(nèi)將系統(tǒng)中來自現(xiàn)場的各開關(guān)量輸入信號依次瞬時短接，操作盤上相應(yīng)的燈光應(yīng)閃爍， ETS跳閘光字牌報警。按操作盤上的復(fù)位按鈕可將跳閘信號復(fù)歸。同時按下操作盤上的“跳閘”和“確認(rèn)”按鈕，機組跳閘且ETS跳閘光字牌報警。在試驗過程 中每次“掛閘”、“跳閘”時應(yīng)檢查現(xiàn)場跳閘電磁閥(AST)的動作情況，從而確認(rèn)“掛閘”或“跳閘”狀態(tài)的正確性。
4 改進措施
在實際使用過程中，我們做了以下幾個方面的改動：
(1)“透平壓比低?保護在汽機沖轉(zhuǎn)時反復(fù)動作，影響了汽機沖轉(zhuǎn)，而在汽機沖轉(zhuǎn)過程中，透平壓比低是正常的。因此，在該信號到跳閘柜之間加裝了保護投切小開關(guān)，在機組并網(wǎng)后再投入該保護。
(2)ETS原設(shè)計只有輸出到機頭試驗塊電磁閥關(guān)閉信號，當(dāng)接通試驗按鈕時，可實現(xiàn)相應(yīng)通道的信號試驗，而無輸出至AST電磁閥信號，后調(diào)試中增加通道試 驗至AST電磁閥信號，即在線試驗時既可發(fā)信號至機頭試驗塊電磁閥，又可使相應(yīng)的AST電磁閥動作而不跳機。
(3)應(yīng)注意信號的抗干擾措施。該系統(tǒng)在機組試運行中，曾發(fā)生誤發(fā)一次發(fā)電機故障單通道報警和三次發(fā)電機故障引發(fā)的跳機事故，后對該信號加裝中間繼電器隔離，問題得以解決。
另外，可編程控制器中后備電池用于保存程序及相關(guān)設(shè)置，電源電壓不足就會造成數(shù)據(jù)丟失。本系統(tǒng)設(shè)計了后備電池電壓不足報警，熱工人員應(yīng)注意巡檢。
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用可編程控制器具有相當(dāng)?shù)南冗M性，其優(yōu)點顯而易見。體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、安裝維護方便。更重要的是編程簡單、程序修改容易、組成系統(tǒng)方便靈活：盡管PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，但我省尚屬首次在300MW機組上使用。從系統(tǒng)調(diào)試及運行結(jié)果看，系統(tǒng)設(shè)計功能和實用方面都是成熟的。在邏輯設(shè)計上采用了“兩或一與”關(guān)系，既可以防止誤跳，又可以防止拒跳，提高了系統(tǒng)的可靠性。
