PLC控制鍋爐自動輸煤系統(tǒng)項目方案一、系統(tǒng)需求分析鍋爐輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電、集中供熱等能源生產(chǎn)的核心輔機環(huán)節(jié)，其運行效率直接影響機組穩(wěn)定出力。傳統(tǒng)輸煤依賴人工監(jiān)控，存在響應(yīng)滯后、故障處理不及時等問題。基于PLC的自動輸煤系統(tǒng)通過數(shù)字化控制與智能聯(lián)鎖，可實現(xiàn)流程自動化、管理精細(xì)化，提升系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟性。（一）工藝需求梳理輸煤系統(tǒng)涵蓋煤場取料（斗輪取料機/裝載機）、輸送（多級皮帶機、給煤機）、預(yù)處理（篩分、破碎、除鐵）、儲存（原煤倉/緩沖倉）四大流程。以某35t/h燃煤鍋爐為例，小時耗煤量5-8噸，需滿足：輸送環(huán)節(jié)：皮帶機逆煤流啟動、順煤流停止（避免帶負(fù)荷啟動）；儲存環(huán)節(jié)：煤位監(jiān)測（超聲波/射頻導(dǎo)納煤位計）實現(xiàn)“低煤位啟動、高煤位停止”；預(yù)處理環(huán)節(jié)：設(shè)備故障時，上游停機、下游空載排空（如篩分機故障，上游皮帶機停機）。（二）控制需求定義1.自動化控制：一鍵啟停、負(fù)荷自動調(diào)節(jié)（依鍋爐蒸汽壓力/負(fù)荷調(diào)整給煤量）；2.聯(lián)鎖保護(hù)：皮帶跑偏、堵煤、電機過載等故障觸發(fā)聯(lián)鎖停機并報警；3.數(shù)據(jù)監(jiān)測：實時采集皮帶速度、煤量計量、設(shè)備狀態(tài)，上傳至監(jiān)控系統(tǒng)；4.節(jié)能優(yōu)化：非運行時段休眠，運行時動態(tài)調(diào)整設(shè)備功率（如變頻調(diào)速）。二、PLC選型與系統(tǒng)配置（一）PLC控制器選型根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模（I/O點數(shù)約120點）與復(fù)雜度，選用西門子S7-1500系列PLC（CPU1515-2PN）：性能：高速計數(shù)（皮帶速度監(jiān)測）、PID調(diào)節(jié)（煤量閉環(huán)控制），掃描周期≤10ms；擴展性：PROFINET總線擴展遠(yuǎn)程I/O（如ET200SP），支持后期擴容；可靠性：冗余電源、熱插拔模塊，適應(yīng)強干擾環(huán)境。中小型項目（I/O＜60點）可選三菱FX5U系列PLC，成本優(yōu)勢顯著。（二）硬件系統(tǒng)配置1.現(xiàn)場設(shè)備層：傳感器：超聲波煤位計（煤位監(jiān)測）、速度傳感器（皮帶打滑）、稱重傳感器（煤量計量）、跑偏開關(guān)（皮帶保護(hù)）；執(zhí)行機構(gòu)：變頻電機（皮帶機/給煤機調(diào)速）、電動閘板閥（料流切換）、聲光報警器（故障報警）。2.控制層：PLC主機：DI32×DC24V（數(shù)字量輸入）、DO32×DC24V/繼電器（數(shù)字量輸出）、AI8×4-20mA（模擬量輸入）；遠(yuǎn)程I/O：輸煤棧橋末端部署ET200SP遠(yuǎn)程站，PROFINET總線通訊，減少布線；HMI：10寸觸摸屏（如西門子KP1200），本地啟停、參數(shù)設(shè)置、故障查詢。3.監(jiān)控層：上位機：WinCC組態(tài)軟件，實時監(jiān)控、歷史曲線、報警管理；通訊網(wǎng)絡(luò)：工業(yè)以太網(wǎng)（PROFINET），傳輸速率100Mbps。三、系統(tǒng)設(shè)計與控制邏輯（一）硬件架構(gòu)設(shè)計采用“三層架構(gòu)”（現(xiàn)場設(shè)備層-控制層-監(jiān)控層）：現(xiàn)場層：傳感器/執(zhí)行機構(gòu)分布于棧橋、煤倉等區(qū)域，電纜連接遠(yuǎn)程I/O或主PLC；控制層：PLC主機部署控制室，PROFINET總線管理遠(yuǎn)程I/O與HMI；監(jiān)控層：上位機與PLC通訊，全局監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理。（二）軟件控制邏輯PLC程序采用結(jié)構(gòu)化編程（SCL語言），分“主程序OB1”“功能塊FB”“數(shù)據(jù)塊DB”三層：1.皮帶機順序控制：逆煤流啟動（除塵→末端皮帶→中間皮帶→給煤機，延時2-5s），順煤流停止（給煤機→中間皮帶→末端皮帶→除塵，延時排空物料）。2.煤位閉環(huán)控制：煤位＜2m（低限）啟動上煤，＞8m（高限）停止；依鍋爐負(fù)荷，PID調(diào)節(jié)給煤機轉(zhuǎn)速（4-20mA輸出），維持蒸汽壓力穩(wěn)定。3.故障聯(lián)鎖邏輯：皮帶跑偏（DI=1）→停止該皮帶及下游設(shè)備，聲光報警，上位機顯示故障位置（如“#3皮帶跑偏”）；堵煤（速度≤額定30%）→延時5s停機。四、調(diào)試與優(yōu)化實施（一）現(xiàn)場調(diào)試流程1.硬件調(diào)試：傳感器校準(zhǔn)：空倉/滿倉標(biāo)定煤位計，誤差≤±5%；執(zhí)行機構(gòu)測試：手動/自動模式測試皮帶機、閘板閥，驗證動作；通訊測試：PROFINET診斷工具檢測總線，丟包率＜0.1%。2.程序仿真：TIAPortal虛擬調(diào)試，模擬“煤位低→上煤啟動”“皮帶跑偏→聯(lián)鎖停機”等場景，驗證邏輯。3.聯(lián)調(diào)優(yōu)化：與鍋爐DCS聯(lián)調(diào)（ModbusTCP傳輸數(shù)據(jù)）；優(yōu)化PID參數(shù)（Kp=2.5、Ti=60s），給煤調(diào)節(jié)響應(yīng)≤10s、超調(diào)＜5%。（二）節(jié)能優(yōu)化措施1.變頻調(diào)速：給煤機、皮帶機變頻驅(qū)動，依煤量動態(tài)調(diào)轉(zhuǎn)速（如負(fù)荷降，皮帶機轉(zhuǎn)速從1000rpm→800rpm），節(jié)能15%-20%；2.智能休眠：非運行時段（如鍋爐檢修），PLC切斷非必要設(shè)備電源（如除塵風(fēng)機），僅保留煤位監(jiān)測；3.預(yù)測維護(hù)：采集電機電流、軸承溫度，建立健康模型（如軸承溫度＞70℃預(yù)警），減少非計劃停機。五、項目效益分析（一）經(jīng)濟效益人工成本：原3人/班→1人巡檢，年節(jié)約15萬元；效率提升：響應(yīng)時間從3-5min→10-15s，供煤及時率99.5%；能耗降低：綜合能耗降18%，年節(jié)約電費8萬元。（二）社會效益安全保障：故障停機時間從80h→15h；環(huán)保合規(guī)：粉塵排放從50mg/m3→30mg/m3；智能化升級：為“無人值守”改造奠基，提升數(shù)字化管理水平。六、結(jié)論與展望PLC控制輸煤系統(tǒng)通過“硬件可靠配置+軟件邏輯優(yōu)化”，實現(xiàn)流程自動化、管理精細(xì)化，