张水欣

摘要：随着中国电力工业的迅速发展，火电厂的装机容量和单机容量都日益增大，热工保护系统的规模也大幅度上升，对热工保护系统的控制方式、运行水平的要求也越来越高。由于微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC已发展成为新一代工业控制机。它具有编程组态方便、硬件配置灵活、高可靠性和适应工业恶劣环境等优点，已经越来越多的被应用于各个工业控制领域。

关键词：PLC控制技术;热工保护;系统改遣

热工保护的主要作用是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。热工保护是通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。发电机组的安全可靠性对本机、对电网乃至对国民经济来说都极为重要，因此，保护控制系统的安全可靠性，对保障机组的安全稳定运行显得十分关键。

1原有热工保护系统改造的必要性

保护装置在机组正常运行时是长期不动作的，而一旦出现异常情况却要求必须可靠的立即动作，因此对于热工保护装置应有必要的监视和试验手段，以确保热工保护装置本身动作的正确和可靠。

机组运行的安全可靠，不仅依赖于各设备的安全可靠性能，而且同各类保护控制装置的准确性和可靠性密切相关。电厂原有热工保护装置较落后且投运时间较长，保护系统由继电器组成控制回路，回路硬接线多，加上继电器长期带电工作，继电器触点易老化，导致接触不良，易产生拒动或误动的情况。大修期间需对继电器进行测试，以确保继电器工作正常，大大增加了热工人员的维护工作量。而且随着运行时间的越来越长，故障点相应增多，维护工作量越来越大，严重影响着机组的安全运行，因此亟待进行改造。

2改造的原则和设计思想

2.1设计系统的出发点是提供高效可靠的产品，提供保障给发电机组的经济、安全运行，使热工保护系统的控制水平有效的得以提高，使减员增效得以实现。作为新一代工业控制机PLC是随着通信技术、计算机技术、电子科技的发展而诞生的，它具有的优点包括适应工业恶劣环境、高可靠性、硬件配置灵活、编程组态方便等，在工业控制领域被应用的越来越多。“上位机+PLC”方式是系统所采用的新方式，采用PLC和计算机通讯方面的技术，进行动态实时监控很多个输出输入信号，其功能有保护联锁试验、保护动作记录、报表打印、输出输入信号状态显示等。

2.2不必改动热工保护系统的控制逻辑，因为目前它完善而且正确，在机柜、电缆、电磁阀、现场测点原则上不作变动的情况下，采用取代现有的继电器式控制装置也就是先进的计算机控制装置。在这个原则的基础上实现以下功能：无论在逻辑系统里面任何部件出现故障，都不妨碍强制性的锅炉或汽轮机跳闸;为了实现在线监视，与DCS的通信接口增加到系统中;自检功能在系统中的实现;在线实验功能增加到系统中。

3 浅析PLC的特點

3.1作为取代继电器控制逻辑设计的控制技术，PLC延续并应用的编程方法是继电器梯形图或原理图的，包括有线圈、连线、触点等方面的概念，常见的是图形梯形编程应用于PLC中，在使用现场非计算机人员就能完成，在线可以修改程序。这显示了PLC编程方便。

3.2在大同小异的通讯、编程语言、形式、结构等方面，热工保护系统中有应用在不同控制要求的PLC系列产品，具有经济合理性。

3.3功能丰富，拥有丰富的存储信息和处理信息的指令系统以及内部件，能够进行不同数据运算和逻辑问题处理。它能够实现智能控制、模拟控制，而且能完成复杂的控制逻辑;能在上位机、计算机联网、远程通讯进行监控。

4 基于PLC的热工保护系统

4.1经过改造之后，热工保护系统的主要组成部分包括上位计算机和PLC控制器，其中的通讯是由RS232电缆来实现的。扩展架和CPU机架是C200 hG PLC控制配置的主要组成部分，其中CPU包括I/O单元、电源单元、C200 hG CPU、CPU底板四项。

4.2上位机和PLC的串行通讯上位机发送来的停止和开启信号有PLC来接收，对相应输出点的控制是由梯形图编辑的逻辑回路来实现的，最后达到控制外部装置和设备的目的。两者之间的信号传递使用的是串行通讯格式。

5 基于PLC热工保护系统具有的优势

5.1用双电源供电的保护系统，系统连续、稳定的工作得到了保障。（5）使热工保护装置的技术水平得以提高，热工人员的维护量大大减少。易扩展、可靠性高、结构合理的系统能够很好的满足热工保护的需要。

5.2可靠简单的系统结构，有利于安装和维修的组件式插接，能够方便灵活进行扩充的I/O模件卡件式设计。

5.3 PLC的组态编程方式应用的是梯形图，对修改、监视、组态的进行提供了便利。并且相应的在线编辑和保护联锁功能能够得以实现，提供了系统工作的可靠安全性。

5.4记录输入信号状态，对其恢复时间或动作进行确认，从而提供准确、客观、可靠的依据给事故分析。

5.5监控中采用上位机，使保护联锁实验记录、状态监视、报警查询、报表打印等功能得

6 结语

热工保护系统肩负着保护主、辅设备，保证机组安全运行和防止事故扩大的重任，它是机组自动化控制的重要组成部分。随着机组容量的增大，热工保护的重要性已日益为人们所认识。因此，合理地设计热工保护系统，对提高机组自动控制水平，减轻运行人员的负担，增加机组运行的可靠性具有重大意义。

参考文献

[1] OMRON公司《C200HX /C2OOHG /C200HE可编程序控制器编程手册》，2004. 1修订.

[2] 王志祥.《热工保护与顺序控制》[M].北京水利电力出版社，2003.

（作者单位：保定市红鹏电力工程有限公司）