可编程逻辑控制器(PLC)，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC控制系统是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是建立柔性的程控系统。因为它具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，自90年代以来，已经广泛应用于工业自动化控制、电力系统及化工系统等，具有广阔的发展前景。本文介绍的国家电网公司高级工程师王志凯，就是在PLC领域做出杰出贡献的一位科学家。
1999年，王志凯从山东工业大学毕业后，进入福州大学电力系统及其自动化专业攻读硕士学位。在1999年到2002年期间，他全力扑在PLC控制方面的课题研究上，3年里仅仅在这一个领域里就发表了11篇极具影响力的论文，显示出巨大的科研才华。他的论文完成了基于日本欧姆龙PLC的变电站电压武功综合控制系统的设计，利用PLC系统综合调节变电站内的有载调压变压器与无功补偿装置，提高了变电站电压控制水平。   2002年，王志凯进入中国电力科学研究院变电站公司，利用B&R系列PLC完成了多个变电站综合自动化系统的设计、调试工作。工程师和一般做纯粹理论研究的科学家不同，在实验室里的基础工作之外，更加注重的是自己研究的成果是否能转化为实际应用。王志凯基于PLC的变电站自动化系统设计，就是一个科技成果应用的典型。在接下来的数年间，他的设计分别应用到了锦州500kV、福州鼓山220kV枢纽变、宁波象北等多个变电站综合自动化系统，投运以来系统一直运行稳定，保证了变电站的可靠运行，保证了负荷的正常供电。这项工作实实在在影响到了千家万户居民的用电稳定——“对一个科学工作者来说，能看到自己的研究成果对社会有用，这就是我能获得的最大奖励”，王志凯如是说。 在2002 – 2007年间，王志凯在PLC研究领域不断取得技术突破。他借助PLC与DCS技术，开发出中国电力科学研究院变电站公司第一套电厂脱硫系统。要了解这项工作的重要性，就需要了解火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硫废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。因此，脱硫系统是处理这些含有大量硫的废气、保护环境的一种重要装置。在王志凯看来，节约能源、保护环境绝对是当今电力工程发展的主题，因此他一直孜孜不倦致力于电力工程为环保服务的研究。中国电力科学研究院是中国在电力科学方面最权威的学术机构，作为行业领军者，开发第一套电厂脱硫系统，对全国所有电厂应用类似系统处理含硫废气具有重大的指导价值。相对于其它自动化装置，王志凯设计的PLC电厂脱硫系统具备以下主要优势: 1、 工业现场级的高可靠性; 2、 配置灵活、扩展性强; 3. 通讯接口丰富，便于其他系统接入。 王志凯高工的这项设计在经过多轮调试后， 成功应用于华能岳阳电厂脱硫项目。华能岳阳电厂现有装机容量为132.5万千瓦，是湖南省首家进入百万大机组大厂行列的火力发电厂，是一家对整个湖南省经济和社会发展都有重大贡献的国家重点企业。为了减少二氧化硫的排放，该厂投资数十亿元用于建设脱硫工程，把节能环保作为工作的重中之重。王志凯的电厂脱硫系统在华能岳阳电厂的应用有效保证了电厂的脱硫效果，减少电厂污染，提高发电环保性能，实际上为湖南省的环保工作作出了卓越贡献。更加重要的是，这个中国电力科学研究院的第一套电厂脱硫系统为整个脱硫系统的继续发展奠定了坚实的基础。今天，工程师们在继续研究和改良王志凯的设计，使得大型电厂的脱硫系统越发完善，对环境的污染日益减少。 2006年前后，王志凯高工作为主要负责人，完成了国家电网公司科技项目—《生物质能发电厂综合自动化系统研究》。这是他另一项值得大书特书的杰出科学贡献，其中包括了生物质能发电等多项先进的研究，同时也是PLC技术的一次重大突破。这项研究利用PLC实现了双机双网等多冗余措施，有效提高了系统的稳定性与可靠性。它的第一次实际应用就一鸣惊人，在国能单县生物质发电厂中实现了我国第一套生物质发电综合控制系统。 生物质能目前是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源， 也是减排CO2的重要途径。生物质发电，作为清洁的可再生能源，对改善人类能源结构，减少对化石燃料的依赖，进而减少CO2和SO2等污染物的排放，最终缓解能源消耗给环境造成的压力有重要的意义。 针对生物质能发电的广阔应用前景及重大能源战略意义，国家电网公司于2006年立项《生物质能发电厂综合自动化系统研究》课题，对生物质能发电厂综合自动化控制系统的锅炉、汽机、电气、发电机、环境保护、辅助车间与燃料制备及输送七个子系统进行深入研究，提供整体解决方案，开发具有自主知识产权的基直燃式生物质能发电厂综合自动化系统。国能单县生物质发电厂于2006年12月1日投产发电，是国家电网公司旗下的第一个新型环保清洁燃烧机制的国家级生物发电示范项目，也是中国第一个大型生物质直燃发电厂，总装机容量为25MW， 年发电量1.6亿千瓦时。投产后，每年可减少二氧化碳排放10万吨，与同等规模燃煤火电厂相比，每年减少SO2排放量达600多t，为当地农民增加收入4000万元。该项目的建成投产，为加快我国生物质能发电事业发展积累了经验，对推动可再生能源的开发利用具有重大示范意义。 在第一套生物质能发电系统的基础上，王志凯不断对其进行优化。他通过对负荷控制器和过量空气控制器设计的技术突破，解决了因为生物质燃料的热值不固定、燃料投入量难以计算的问题, 在很大程度上提高了生物质能发电厂的运行效率。 升级后的设计于2008年年底投入黑山生物质能发电厂运行，系统稳定性优异，给电厂带来了良好的经济、社会效益。王志凯本人也因为此项工作获得国网智能电网研究院科学技术进步奖。 无论是电厂脱硫自动化控制，还是生物质能发电综合自动化系统，都是PLC技术的重要实际应用，对人们的日常生活和国民经济产生了巨大影响。王志凯高工认为，技术创新一定要服务于解决人们的实际问题，而他立志于在能源和环保方面用自己过硬的电力专业知识为社会的进步尽一份力。他的这种理想和情怀，堪称电力科学工作者的表率。 |
