1 气力输灰系统原理
火力发电厂重视环保，更重视废物综合利用。为实现电输尘下来的粉煤灰综合利用，已广泛采用气力输灰系统。图1是一个电输尘斗下，一组发送器的气力输送示意 图，共有4个工作过程：①打开半球阀，让上面的物料落下;②物料到料位计时，半球阀关闭;③半球阀充压，打开进气减压阀门，增压使物料成灰栓，送入灰 库;④当灰栓被送入灰库后，压力开始下降，被压力开关检测到下降沿后，关闭进气减压阀门，开始下一个循环。
2 气力输灰系统中PLC的作用
在以前的粉煤灰输送过程中，由于机械输送控制逻辑简单，一般采用继电器阵列控制。气力输送系统是近两年才被广泛应用的，所以控制系统的设计、制造还不完善。有的沿用了继电器阵列控制，有的采用了单片机控制，也有采用单PLC控制的，大部分是照搬国外的控制系统，或国外引进设备自带的控制系统。本文介绍自行设计、采用PLC控制、且上位机监控双机热备用，下位机为远程I/O双机热备用的气力输灰监控系统。PLC双机热备用控制的主要目的是加强设备的可靠性，提高自动化程度，增加人机界面，减轻操作人员的劳动强度，达到自动排除故障、自动报警等目的。在气力输送系统的4个工作过程中，PLC发出指令打开进 料阀;等到料位计满时，反馈至PLC输入端，进行分析判断后发出指令，打开气封阀、进气阀，进行粉煤灰输送;当输送结束时，压力开关检测到下降沿，反馈至 PLC输入端，PLC发出指令，关闭进气阀、气封阀，打开进料阀，开始下一个循环。
当多个输尘电场的灰斗同时运行时，其工艺流程如图2所示。从图中可以看出，如果使压缩机在某个瞬时耗气量小的话，首先要把各电场的发送时刻错开，由于一电场耗气量大，所以在同时发送时，一电场优先，等一电场发送完毕后，再发送其他电场。
3 气力输灰系统监控要求
某电厂气力输灰控制系统要求能处理2台 300MW燃煤机组锅炉的电输尘粉煤灰，共有4个输尘电场，64个灰头，每台机组有各自的粉煤灰气力输送系统和库顶切换阀。公用系统为空压机气源、灰库， 为冗余设计。要求在线运行的各系统一旦发生故障，其备用系统立即投入运行，以确保气力输灰系统每天24h连续自动运行。整个气力输灰控制系统需监控的现场 设备有：①l0只压力变送器监测气源压力和输送压力，以便判断系统是否堵塞，3只电流变送器监测空压机电流变化;②40个干接点，监测阀门、气源空压机启 停系统等;③380只电磁阀，气动阀。
要求整个系统实行程序控制并能对现场设备、过程参数、报警等进行实时监控，同时具备语音报警功能和打印过程参数、报警状态的实时打印功能。
4 监控系统的硬件配置与工作原理
4.1 硬件配置
根据气力输灰控制系统现场设备的开关量点数、模拟量的通道数及监控要求，设计了图3所示气力输灰控制系统。上位机采用2台IP610工控机，同时监控现场运行设备，将现场设备的工作状况实时显示在2台上位机的显示器上，人机界面采用 Intach公司的工业控制组态软件Intach7.0组态而成。上位机与下位机通过AB公司自带PLC5的以太网接口相连接，数据通过加装在上位机内的 以太网卡传输至PLC5-L40E，通信协议为TCP/IP，并通过Hub接口可远传，或上因特网。从站主要作用是控制现场设备，可以通过两线制的DH+ (data highway)网被主站遥控，距离达2km以上，这样不但节省电缆，而且布置灵活方便。各从站独立，一个从站出故障不影响另一从站。
4. 2 双机冗余和热备用
在单一主机系统中，当主机需要检修或出现故障时，整个系统将停止运行，为了避免这一情况，我们采用计算机双机冗余。当系统正常工作时，主副机都启动，但副机并不采集实时数据，而是通过网络从主机获取实时数据，同时负责对主机的监视。在主机停机后，副机采集数据，并完全取代主机的功能，主机恢复运行后，副机 停止数据采集，系统恢复到正常状况。
下位机通过1785-BCM热备模块进行双机热备，即正常情况下2台PLC同时运行，但将其一台 PLC5-L40E1设置为主控，执行控制工作，另一台 PLC5-L40E2处于热备状态，接收信号，进行监视。当主控PLC5-L40El发生故障时，备用PLC5- L40E2取得控制权，执行控制任务。直到原主控 PLC5-L40E1恢复正常为止，现场信号的采集和控制信号的输出由1771-ASB通过1771系列I/O模块实现。
热备用功能包括：①实时数据热备：正常情况下由主机采集数据，副机通过网络获得数据，并以一定时间间隔向主机发出请求，主机应答表示工作正常;如果一段时间内主机不能应答，副机将认为系统异常，切断与主机的网络传输，同时接通数据采集功能，直接从下位机设备获取数据，当主机恢复运行后，副机停止采集数据， 改由网络获取。②历史数据热备：当副机作为备机工作时，从网络获取数据的同时，也进行历史数据的备份。当主机失效时，副机代替主机进行数据采集，同时继续记录从下位机上传的数据;当主机恢复后，副机向主机的历史数据库拷贝其丢失的数据，所以历史数据库在主副机上都有完整的备份。
5 软件设计
气力输灰控制系统软件设计由上位机人机界面、PLC控制程序及热备冗余程序3部分组成。
上位机组态软件完成：①设定系统各设备的投运状态，如开关量，模拟量，压力上、下限，数值变化和柱状图等，以及物体流动、灰柱运动或堵管;②设定系统的运 行方式：如就地手动、设备软手操作、自动等;③记录现场数据，如记录历史趋势，显示实时趋势，打印报表，语音报警等。
下位机根据上位机发来的信息执行相关的操作并向上位机发送各设备的运行状态和报警信息。
热备冗余程序设计是整个气力输灰控制系统的难点，也是气力输灰系统能否成功的技术关键。对于 PLC5来讲，也就是实时数据块在PLC5主机和 PLC5副机之间的拷贝过程，如图4所示。
首先由主机把冗余数据(如现场开关状态、模拟量、计时器、计数器数值等)写入热备模块BCMl的高速缓存器内，BCMl立刻传送到BCM2的高速缓存器 内，由PLC5副机每间隔50ms实时读取，并保存。如在50ms内PLC5副机读不到PLC5主机发来的数据，则认为主机故障，PLC5副机立刻接通 BCM2至DH+，并断开BCMl至DH+，当PLC5主机恢复正常后，拷贝过程正好相反。
6 结语
本气力输灰控制系统经过近1年的设计、编程及现场安装调试，已于2000年3月通过验收，在 3 800MW的沙角电厂A厂投入使用，迄今运行情况良好。
