一、引言
電廠出灰系統是熱電廠的一個重要系統。近幾年灰渣利用率越來越高,同時干式出灰系統具有節約水資源、保護環境等特點，因此目前電廠出灰多采用干式出灰系統。在干式出灰系統中，工況惡劣、控制點數多。傳統的控制系統由于抗干擾能力弱、可靠性差、效率低，達不到預期的控制目標。而可編程邏輯控制器（PLC）的抗干擾能力強、可靠性高，選用可編程控制器（PLC）用于某熱電廠鍋爐干式出灰系統可以顯著提高工程的實用性。
二、工藝流程及控制要求
1、系統工作流程
某熱電廠共有八臺鍋爐，每臺鍋爐包括三個電場集塵裝置，每個電場包括一組（兩個）倉泵，每個倉泵附近配置一個就地控制箱,利用控制箱盤面上的手動開關，可以對現場閥門進行手動操作和現場調試。下面以單個倉泵為例來說明具體的工藝流程。
鍋爐煙氣中的灰塵通過電收塵收集后落入灰倉，灰倉下部安裝有倉泵，灰經輸灰管進入倉泵。在自動控制運行工況下，具體工藝流程為:倉泵內無灰時，打開透氣閥→延時5s→開進料閥→延時5s→當倉泵進料量達到設定值（時間/重量/人工）時→料位信號到→關閉進料閥→延時5s→關閉透氣閥→此時判斷母管壓力是否到位/判斷灰管壓力是否到位/判斷在此系統中沒有其它倉泵出灰，所有條件滿足→打開出料閥→延時5s→打開一次氣閥→延時5s→打開二次氣閥1min 后→檢查灰管壓力，當灰管壓力低于設定值時→關閉一次氣閥→延時20s后→關閉二次氣閥→關閉出料閥完成一次出灰循環。
當發生出灰管路堵塞時，系統設置了排堵閥，通過負壓反抽來疏通出灰管路。關閉一次氣閥后，延時20s后關閉二次氣閥。目的是保證出灰管路暢通，避免發生管路堵塞。每臺倉泵的出灰系統如圖1所示。
圖1 出灰系統流程示意圖
2、控制要求
（1） 實現出灰的過程自動化，為便于操作調整及應急處理，應能隨時切換到手動控制狀態;
（2） 當操作室內的“遠程/就地”開關打到“就地”位置時，自動停止出灰;
（3） 倉泵的進料重量和進料時間雙重控制，進料重量或進料時間任意一個達到要求都作為倉泵料滿對待;
（4）同一出灰管線上只能有一個倉泵出灰，一電場用一根出灰管，先滿足出灰條件的優先出灰，二、三電場共用一根出灰管，先滿足出灰條件的優先出灰;
（5） 當發生灰管堵塞后（灰管壓力大于550KPa），報警指示燈發出聲光報警，直至灰管堵塞故障排除;
（6） 當來氣母管壓力小于400KPa時，系統自動停止運行。
三、控制系統構成
本系統選用西門子公司的S7-300型可編程控制器和MT500型觸摸屏人機界面。MT500型觸摸屏直觀生動地顯示PLC、PC機上的數據信息。 S7-300是模塊化中型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。該控制系統主要由主控制柜、現場控制箱、若干測量傳感器和輔助電器（稱重傳感器、壓力傳感器、電磁閥等由生產廠家配套供給）等組成，具有倉泵運行遠程自動、遠程手動、現場手動三種控制方式，控制方式的轉換由設置在主控制柜上的轉換開關完成。開關切換至自動位置時，點擊要使用的倉泵畫面，可選擇其中一種方式。
S7-300系列PLC作為西門子公司的新一代產品，具有以下特點:
（1） 功能強:極強的計算性能，完善的指令集，MPI接口和通過SIMATIC NET聯網能力強;
（2）快速:指令處理極其快速，功能強大的CPU只需0.3ms就可處理1024個二進制語句，在文字處理方面也同樣表現出色;
（3） 通用:高性能模板和六種CPU適用任一場合，模塊可擴至3個擴展機架，用戶友好的WINDOWS
STEP7編程;
（4）全集成:全部模塊化，運行可靠，操作方便，特別適合于比較惡劣的工況。本系統PLC由電源模塊、模擬量輸入模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊和中央處理單元組成。控制系統組成框圖如圖2所示。
圖2 出灰控制系統圖
四、軟件設計
1、系統界面設計
系統界面分系統主畫面與系統操作畫面。在系統主畫面中，可以選擇要操作的倉泵和要啟停的系統。
在操作畫面中，運行人員可觀察每個倉泵的運轉情況，也可對每個倉泵進行遠方操作或根據運行工況對系統的參數進行修正，以保證系統的正常運行。故障發生后，可以在操作畫面進行故障的處理。系統的操作畫面如圖3所示：
圖3 操作畫面
2、系統程序設計
（1）在系統程序設計中，為防止在自動運行狀態下，由于灰量大或別的原因使出灰過程受阻，引起灰管壓力上升慢，給系統造成倉泵內灰已出完的假象，從而導致系統判斷失誤。為避免系統操作引起堵管，在程序中設置了一分鐘的延時時間，在出料閥打開一分鐘后再檢測灰管的壓力，給出灰過程的順利進行提供可靠的保證。
（2）為防止過程參數的影響，特設定了出料時間和進料時間。為防止重量信號出現故障而使控制系統一直處于進料狀態，引起倉泵灰滿特設定進料時間，無論重量信號有無達到設定值，都將停止進料。另外由于灰管壓力不只受出灰過程的影響，而且還受來氣母管壓力的影響，當來氣管壓力升高時，會造成出灰過程順利，灰已全部出完，但灰管壓力長時間下降不到給定值。因此在程序設計中增加了出料時間，當出料時間大于8min時，系統就自動停止出灰，進入下輪循環，有效地避免了系統長時間不出灰的狀況。
（3）當系統的來氣壓力低于額定值400kPa或灰管壓力高于給定值（550kPa）時系統自動停止運行，因為此時灰管易出現堵管現象，為防止事故的進一步擴大。系統會自動出現報警，正在運行的系統會立即停下來，所有的閥門自動關閉。此時將系統切換至遠程控制排堵。
五、結束語
項目由于采用了PLC技術，系統的可靠性顯著提高。通過實際運行可知系統性能穩定可靠，滿足工藝要求。