畢業(yè)論文---plc在火電廠輸煤控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的一個重要組成部分，是電廠內(nèi)工作環(huán)境差，勞動強(qiáng)度大的一個系統(tǒng)。有效地提高輸煤系統(tǒng)的自動控制和管理水平是國內(nèi)眾多火電廠急待解決的問題。根據(jù)電廠的實際情況，在輸煤系統(tǒng)自動化改造工程中一般采用可編程邏輯控制器 (programmable logic controller，簡稱PLC)實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的自動檢測與控

2、制。再配以工業(yè)電視、模擬屏等輔助系統(tǒng)對輸煤全線進(jìn)行直接監(jiān)視；采用自動廣播系統(tǒng)實現(xiàn)報警及生產(chǎn)組織；利用上位計算機(jī)實現(xiàn)全面管理功能，完成對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的顯示和控制，以及智能化配煤、燃煤堆取計量、各種統(tǒng)計報表的生成以及與工業(yè)電視系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　本文基于S7-200系列PLC，設(shè)計了某大型鍋爐輸煤控制電氣系統(tǒng)。各機(jī)械之間均設(shè)計安全的聯(lián)鎖保護(hù)控制功能,系統(tǒng)中的輸煤電機(jī)啟停是有嚴(yán)格控制順序的，彼此間有相應(yīng)的

3、聯(lián)鎖互動關(guān)系，當(dāng)啟動某臺輸煤設(shè)備時，從該設(shè)備下面流程的最終輸煤設(shè)備開始向上逐級啟動，最后才能使該臺設(shè)備啟動；當(dāng)停止某臺輸煤設(shè)備或某臺設(shè)備故障時，從該設(shè)備上面流程的源頭給煤設(shè)備開始向下逐級停車，最后才能使該臺設(shè)備停止。這樣，就保證了上煤傳輸?shù)恼＿\(yùn)行在線控制煤流量，避免了皮帶上煤的堆積，也保護(hù)了皮帶。PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計布局合理，工作可靠，操作、維護(hù)方便，工作良好。用PLC輸煤程控系統(tǒng)，不但實現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的自動化管理和監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的

4、可靠性和安全性，而且改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和工作效率。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 可編程控制器PLC，輸煤，火電廠</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The coal-transfer system is an importance part of the thermal power pl

5、ant, is a system that work environment bad and the labor strength big inside the power plant. Increases availably automatic control and management level of the coal-transfer system is a problem that legion local steam po

6、wer stations need exactly to solve. According to the actual instance of the power station, adopt the programmable logic controller generally reform engineering in coal-transfer system automation, realize to the</p>

7、<p>　　This paper takes SIEMENS S7-200 PLC as designing the some large boiler provide warm losing the coal control electricity system. The system can work reliably with property of easy operation and maintenance. T

8、he safety locks protection control function: In the system of losing the coal electrical engineering have the strict control in moving and stopping, each other has the homologous lock interaction relation, being start

9、some set to lose the coal equipments, from that equipments below process </p><p>　　Key words PLC,transfer of coal, power plant</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要

10、I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p>　　1.1 選題意義與課題背景1</p><p>　　1.2 輸煤系統(tǒng)控制方式及其功能特點1</p><p>　　1.3 輸煤控制系統(tǒng)概況及工藝要求2&l

11、t;/p><p>　　1.4 輸煤控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展趨勢3</p><p>　　2 可編程控制器5</p><p>　　2.1可編程控制器的定義5</p><p>　　2.2 可編程控制器的特點5</p><p>　　2.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及功能6</p><p>　　2.4 可編

12、程控制器的工作模式7</p><p>　　2.5 可編程控制器的工作原理7</p><p>　　2.6 S7-200概述7</p><p>　　2.7 S7-200的編程和使用10</p><p>　　3 輸煤控制系統(tǒng)的程序設(shè)計13</p><p>　　3.1 輸煤控制系統(tǒng)簡介13</p>

13、<p>　　3.2輸煤控制系統(tǒng)的主要組成部分15</p><p>　　3.3 輸煤控制系統(tǒng)的功能16</p><p>　　3.4輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝與實現(xiàn)要求17</p><p>　　3.5輸煤控制的程序設(shè)計19</p><p>　　3.6 輸煤控制主程序框圖20</p><p>　　4火電廠輸煤控

14、制系統(tǒng)程序設(shè)計22</p><p>　　4.1控制程序I/O地址分配22</p><p>　　4.2設(shè)計內(nèi)容22</p><p>　　4.3部分控制程序23</p><p>　　4.3.1葉輪給煤機(jī)的控制程序23</p><p>　　4.3.2犁煤器的控制程序23</p><p>　

15、　4.3.3輸煤皮帶的控制程序23</p><p><b>　　結(jié) 論24</b></p><p><b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附 錄28</b></p>

16、;<p>　　A1.1控制程序28</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　1.1 選題意義與課題背景</p><p>　　隨著工業(yè)自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的進(jìn)一步深入改革，電廠對輔控系統(tǒng)自動化程度也不斷的提高 。在火力發(fā)電廠的輔機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計中，一般是根據(jù)輔控設(shè)備的功能，按照“水”、“灰”、“煤

17、”三個系統(tǒng)設(shè)立了獨(dú)立的集中監(jiān)控網(wǎng)。而為了保證設(shè)備優(yōu)質(zhì)高效的運(yùn)行、提高勞動生產(chǎn)率、提高運(yùn)行人員整體素質(zhì)，滿足減員增效的要求，也有取消一般的“水”、“灰”、“煤”三個獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)，而構(gòu)建一個電廠集中輔控網(wǎng)的思路。 目前，在我國大型熱電廠中所采用的絕大部分燃料是燃煤。煤的分布具有及其顯著的地域特性，正是由于煤產(chǎn)地和電廠之間地理位置或地域不同，于是電廠需要通過汽車、火車或輪船把煤運(yùn)往其煤廠，再通過卸煤系統(tǒng)、堆煤系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)以及配煤系統(tǒng)

18、等組成的輸煤程控系統(tǒng)輸送到指定的煤倉或煤筒?；痣姀S輸煤程控系統(tǒng)的主要任務(wù)就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達(dá)到按時保質(zhì)保量的為機(jī)組（原煤倉）提供燃煤的目的。整個輸煤控制系統(tǒng)是火電廠十分鐘要的支持系統(tǒng)，它是保證機(jī)組穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的重要條件?？紤]到輸煤控制系統(tǒng)在整個火電廠中的重要性，而且煤廠面積大、工作條件惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通等特點，利用現(xiàn)代成熟的PLC和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)其控制</p><p>　　本系統(tǒng)采用組

19、態(tài)王結(jié)合PLC對輸煤程控中各流程進(jìn)行控制，通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用雙網(wǎng)冗余技術(shù)，保證了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，充分體現(xiàn)了自動化技術(shù)在輸煤系統(tǒng)中的重要作用。</p><p>　　1.2 輸煤系統(tǒng)控制方式及其功能特點</p><p>　　火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)是輔機(jī)系統(tǒng)的重要部分，隨著火電廠中單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，一個高出力、高可靠性和靈活性的燃料輸送系統(tǒng)是機(jī)組乃至整個電廠穩(wěn)定運(yùn)行的

20、重要保證。輸煤系統(tǒng)由卸煤、上煤、配煤、煤場的堆取和混煤等環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)有兩條輸煤線，包括斗輪機(jī)、翻車機(jī)、皮帶輸送機(jī)、給煤機(jī)、皮帶機(jī)、振動篩、碎煤機(jī)及犁煤器等主要設(shè)備組成。輸煤系統(tǒng)承擔(dān)從煤碼頭或卸煤溝至儲煤場或主廠房原煤倉的運(yùn)煤任務(wù)。輸煤系統(tǒng)的始點是翻車機(jī)卸下來的煤，通過皮帶機(jī)既可輸送到煤罐，也可輸送到煤場儲備，然后再通過斗輪機(jī)和皮帶機(jī)再輸送到煤罐。煤罐中的粗煤通過位于煤罐低部的環(huán)式給煤機(jī)，連續(xù)均勻地分配給上煤皮帶輸送機(jī)，再經(jīng)過篩分和碎煤

21、機(jī)加工，進(jìn)入原煤倉，為了使幾個原煤倉的煤量合理分配，可通過控制犁煤器的抬落，按照順序配煤和優(yōu)先配煤原則，完成輸煤系統(tǒng)的任務(wù)。</p><p>　　輸煤系統(tǒng)的主要控制形式大致可分為三種：</p><p><b>　　就地手動控制</b></p><p>　　主要控制設(shè)備是裝有一至數(shù)臺設(shè)備啟停控制按鈕的小型就地控制箱，并設(shè)有工況、報警狀態(tài)的簡單提示

22、。就地手動控制不能實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的聯(lián)鎖要求，現(xiàn)多數(shù)只作為設(shè)備檢修、調(diào)試時的輔助控制手段。</p><p><b>　　集中手動控制</b></p><p>　　設(shè)備的啟?？刂萍性谝粋€控制屏上，其聯(lián)鎖保護(hù)通常由繼電器邏輯陣列實現(xiàn)?？刂破辽嫌性O(shè)備運(yùn)行工況的模擬指示、信號報警等。集中手動控制能夠?qū)崿F(xiàn)簡單運(yùn)行方式控制及設(shè)備啟動聯(lián)鎖的一般要求。其缺點是電纜敖設(shè)量大，連線復(fù)雜，一

23、旦制造完成其運(yùn)行方式及不易改變。</p><p><b>　　集中程序控制</b></p><p>　　這是以可編程控制器為主控設(shè)備的集中自動控制，它用可編程控制器的邏輯軟件取代繼電器的邏輯陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)輸煤系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行方式的控制要求。與其它控制方式相比，它具有可靠性高、控制方式靈活等優(yōu)點，是目前輸煤控制系統(tǒng)的主流。</p><p>　　以上3

24、種控制方式可以通過選擇開關(guān)選擇。</p><p>　　輸煤控制系統(tǒng)的控制方式有計算機(jī)控制方式、操作臺控制方式和就地控制方式。三種控制方式可以通過選擇開關(guān)選擇。計算機(jī)控制方式就是操作人員通過計算機(jī)鍵盤選擇和啟動輸入，將指令傳送到PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)按照梯形圖程序啟動有關(guān)設(shè)備，并將相關(guān)信息傳送給計算機(jī)。操作臺控制方式就是通過操作臺上的開關(guān)、按鈕進(jìn)行選擇和控制，同時相關(guān)信息可通過模擬屏進(jìn)行顯示。就地控制方式是通過位于

25、電機(jī)旁的控制箱進(jìn)行現(xiàn)場控制。對輸煤控制系統(tǒng)的要求主要是根據(jù)生產(chǎn)工藝處理輸煤順序之間的連鎖和輸煤系統(tǒng)各電機(jī)啟動和停止的順序，當(dāng)有緊急情況時能緊急停車。</p><p>　　1.3 輸煤控制系統(tǒng)概況及工藝要求</p><p>　　輸煤系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行是保證電廠安全、高效運(yùn)行不可缺少的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)控制設(shè)備多、流程復(fù)雜分散與控制室相距較遠(yuǎn)。又由于上煤過程中不可避免的煤粉飛揚(yáng)，使得整個系統(tǒng)環(huán)境非常

26、惡劣。同時輸煤系統(tǒng)中的設(shè)備、現(xiàn)有控制方式大部分為單獨(dú)直接控制方式操作，可靠性差，自動化水平低。為了提高火電廠自動化水平，為電廠安全穩(wěn)定發(fā)電創(chuàng)造條件，這些都決定了必須提高輸煤系統(tǒng)的自動化平，這樣才能減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動環(huán)境，提高輸煤系統(tǒng)的效率和管理水平。</p><p>　　為了保證輸煤系統(tǒng)的正常和可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　供煤時，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定

27、的順序，即對個設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制。各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔（延時）。啟動延時統(tǒng)一設(shè)定12s，停車延時按設(shè)備的不同要求而設(shè)定，分為10s，20s，30s，40s，60s幾種，以保證停車時破碎機(jī)為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無剩余煤。運(yùn)行過程中，某一臺設(shè)備放生鼓掌時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車。其后方的設(shè)備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車。各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時發(fā)出告警信號，跑偏30度時

28、告警并自動停車?？稍诰€選擇啟動設(shè)備用設(shè)備，在特殊情況下可由2條輸煤線的有關(guān)設(shè)備組成交叉供煤方式?？娠@示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，并對輸煤過程有關(guān)情況（報警、自動停機(jī)等）做出實時記錄。</p><p>　　控制系統(tǒng)運(yùn)行在上位機(jī)操作現(xiàn)場及集中控制室均可實現(xiàn)控制功能。在故障停機(jī)情況下，各設(shè)備均立即聯(lián)跳，故障解除后，可將停掉的設(shè)備以自動控制再次啟動。緊急情況下，可操作集中控制室中控制面板上的急停掉電按鈕，它將使現(xiàn)場所有運(yùn)行中的

29、受控設(shè)備立即停機(jī)。</p><p>　　1.4 輸煤控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展趨勢</p><p>　　目前，中國的電力生產(chǎn)能力已居世界第二，但人均占有發(fā)電卻排位靠后，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力生產(chǎn)自動化水平的提高和管理水平的不斷進(jìn)步將更為重要。而電廠輔助系統(tǒng)是火電廠正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組成環(huán)節(jié)，輸煤系統(tǒng)就是其中之一?，F(xiàn)在，國內(nèi)大部分火電廠的輸煤系統(tǒng)都已采用PLC進(jìn)行控制。對電廠未采用PLC控制的

30、輸煤系統(tǒng)部分進(jìn)行程控改造已成為一種趨勢。</p><p>　　如今國內(nèi)大中型火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)普遍采用PLC進(jìn)行程序控制，以取代系統(tǒng)的繼電器強(qiáng)電集中控制方式。但多數(shù)火電廠輸煤程控系統(tǒng)僅利用了PLC基本開關(guān)量邏輯組合功能，其模擬量處理、回路調(diào)節(jié)等高級功能尚未開發(fā)應(yīng)用。</p><p>　　輸煤程控系統(tǒng)主要是以可編程控制器（PLC）為主，實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的自動花控制，與強(qiáng)電集中控制相比，在技術(shù)上具

31、有控制功能強(qiáng)，編程簡單，實現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便，可省去大量的硬件接線，維護(hù)方便，可在線修改等特點。PLC不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯，而且也能實現(xiàn)模擬量的控制，甚至智能控制；并能實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，聯(lián)網(wǎng)及上位機(jī)監(jiān)控等?？蔀槿珡S實現(xiàn)計算機(jī)控制和管理創(chuàng)造條件。對地域分布較廣的系統(tǒng)還可以增加遠(yuǎn)程控制站及閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)。</p><p>　　隨著火電廠規(guī)模和單機(jī)容量的擴(kuò)大，許多大型工況設(shè)備在輸煤系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，目前多數(shù)具備自動

32、或半自動功能，如翻車機(jī)、斗輪機(jī)、入場煤采樣機(jī)、入爐煤采樣機(jī)和環(huán)式給煤機(jī)等都有各自的PLC控制系統(tǒng)。如何組織和管理好這些大型設(shè)備，使整個輸煤系統(tǒng)在最高效率狀態(tài)下運(yùn)行，是國內(nèi)火電廠輸煤專業(yè)發(fā)展中需要解決的首要問題。全集成化的輸煤過程控制器網(wǎng)絡(luò)是能夠滿足對輸煤設(shè)備的管理與控制要求的好途徑。</p><p>　　與先進(jìn)的主機(jī)控制系統(tǒng)相比，目前的輸煤控制系統(tǒng)則顯得十分落后。以武漢陽邏電廠輸煤控制系統(tǒng)為例，基本上為集中加就地

33、控制模式，其PLC控制系統(tǒng)僅僅滿足了皮帶輸送機(jī)的集中控制功能。簡言之，其PLC控制器僅僅代替了皮帶輸送機(jī)及其輔助設(shè)備（如擋板、振打器等）的啟、停按鈕的功能，其完成的僅僅是部分設(shè)備的順序控制功能，無法達(dá)到整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，而斗輪機(jī)、翻車機(jī)、環(huán)式給煤機(jī)均處于各自相對獨(dú)立的情況下運(yùn)行，其結(jié)果是運(yùn)行崗位人員設(shè)置過多，人員工效率低，系統(tǒng)設(shè)備間配合不協(xié)調(diào)、設(shè)備空轉(zhuǎn)導(dǎo)致的電能損耗、設(shè)備磨損等損耗較大。PLC在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用基本上限于設(shè)備級，各設(shè)備

34、或系統(tǒng)處于各自的PLC控制之下，相互間基本獨(dú)立。隨著國內(nèi)火電廠機(jī)組的擴(kuò)建和PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，與當(dāng)初輸煤設(shè)備的控制從就地走向集中一樣，輸煤系統(tǒng)的PLC控制也將從設(shè)備級發(fā)展到車間級。</p><p>　　近些年來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)正向著生產(chǎn)過程過程控制高度自動化、工藝設(shè)備及測控設(shè)備高度智能化、生產(chǎn)管理高度自動化等方向發(fā)展，作為大型火電廠的燃料輸煤系統(tǒng)也不例外

35、，而且隨著電氣自動化的產(chǎn)品價格大幅度下降，可靠性大大提高，過去那種認(rèn)為燃料輸煤系統(tǒng)不需要較高自動化程度的觀點已顯得非常落后，從率先實現(xiàn)設(shè)備程控化、現(xiàn)場聯(lián)網(wǎng)化和可視化，再到與MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，以及隨著WFT3嵌入技術(shù)深入到元件級和網(wǎng)速度可靠性的進(jìn)一步提高，實現(xiàn)透明工廠和移動工業(yè)控制完全可能成為現(xiàn)實。</p><p><b>　　2 可編程控制器</b></p><p>　

36、　2.1可編程控制器的定義</p><p>　　可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：</p><p>　　“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)

37、算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計?！?lt;/p><p>　　2.2 可編程控制器的特點</p><p>　　抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高</p>

38、<p>　　針對工業(yè)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境因素，為提高抗干擾能力，PLC在硬件和軟件方面都采取了許多措施。在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、防震等都有周到的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；對電源部分采取了很好的調(diào)整和保護(hù)措施，如多極濾波、采用集成電壓調(diào)整器等

39、，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動和過電壓、欠電壓的影響；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施，采用信息保護(hù)和恢復(fù)技術(shù)，實時報警和運(yùn)行信息顯示等。所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力。</p><p>　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)</p><p>　　大部分情況下，一個PLC主機(jī)就能組成一個控制系統(tǒng)。對于需要擴(kuò)展的系統(tǒng)，只要選好擴(kuò)展模塊，經(jīng)過簡單的連接即可。PLC及擴(kuò)展模塊品種多，可靈活組合成各

40、種大小合不同要求的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　編程方便，易于使用</b></p><p>　　PLC是面向底層用戶的智能控制器，因為其最初的目的就是要取代繼電器邏輯，所以，其編程語言采用了和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中電氣原理圖類似的梯形圖與語言，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電氣和工藝知識的人員都可在短時間學(xué)會。</

41、p><p><b>　　功能強(qiáng)大，成本低</b></p><p>　　現(xiàn)在PLC幾乎能滿足所有的工業(yè)控制領(lǐng)域的需要。PLC控制系統(tǒng)可大可小，能輕松完成單機(jī)控制系統(tǒng)、批量控制系統(tǒng)、制造自動化中的復(fù)雜邏輯順序控制、流程工業(yè)中大量的模擬量控制，以及組成通信網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和管理等任務(wù)。在今天的現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，PLC也發(fā)揮著重要作業(yè)。</p><p>　

42、　設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短</p><p>　　用繼電器控制完成一項控制工程，首先必須按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分方便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工同時進(jìn)行。</p><p>&l

43、t;b>　　維護(hù)方便</b></p><p>　　PLC的輸入/輸出端子能夠直觀地反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，通過編程工具可以直觀地觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大地方便了維護(hù)人員查找故障，縮短了對系統(tǒng)的維護(hù)時間。</p><p>　　2.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及功能</p><p&g

44、t;　　中小型單機(jī)電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，如塑料機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、電鍍流水線及電梯控制等。這些設(shè)備對控制系統(tǒng)的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合PLC使用的領(lǐng)域。</p><p><b>　　制造業(yè)自動化</b></p><p>　　制造業(yè)是典型的工業(yè)類型之一，在該

45、領(lǐng)域主要對物體進(jìn)行品質(zhì)處理、形狀加工、組裝，以位置、形狀、力、速度等機(jī)械量和邏輯控制為主。其電氣自動控制系統(tǒng)中的開關(guān)量占決大多數(shù)，有些場合，數(shù)十臺、上百臺單機(jī)控制設(shè)備組合在一起形成流水線。由于PLC性能的提高和通信功能的增強(qiáng)，使得它在制造業(yè)領(lǐng)域中的大中型控制系統(tǒng)中占絕對主導(dǎo)地位。</p><p><b>　　運(yùn)動控制</b></p><p>　　為適應(yīng)高精度的位置控制

46、，現(xiàn)在的PLC制造商為用戶提供了功能完善的運(yùn)動控制功能。這一方面體現(xiàn)在功能強(qiáng)大的主機(jī)可以完成多路高速計數(shù)器的脈沖采集和大量的數(shù)據(jù)處理的功能；另一方面還提供了專門的單軸和多軸的控制步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)的位置控制模塊，這些智能化的模塊可以實現(xiàn)任何對位置控制的任務(wù)要求。</p><p><b>　　流程工業(yè)自動化</b></p><p>　　流程工業(yè)是工業(yè)類型中的重要分支

47、，如電力、石油、化工、造紙等，其特點是對物流進(jìn)行連續(xù)加工。過程控制系統(tǒng)中以壓力、流量、溫度、物位等參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)為主，大部分場合還有防護(hù)要求。從20世紀(jì)90年代以后，PLC具有了控制大量的過程參數(shù)的能力，對多路參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)已變得非常容易和方便。和傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)DCS相比，其價格方面業(yè)具有較大優(yōu)勢，再加上在人機(jī)界面和聯(lián)網(wǎng)通信方面的完善和提高，PLC控制系統(tǒng)在過程控制領(lǐng)域業(yè)占據(jù)了相當(dāng)大的市場份額。</p><

48、;p>　　2.4 可編程控制器的工作模式</p><p>　　PLC有兩種工作模式，既RUN（運(yùn)行）模式與STOP（停止）模式。</p><p>　　在RUN模式，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。在CPU模塊的面板上用“RUN”LED顯示當(dāng)前的工作模式。在STOP模式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，并將用戶程序和硬件設(shè)置信

49、息下載到PLC。如果有致命錯誤，載消除之前不允許從STOP模式進(jìn)入RUN模式。PLC操作系統(tǒng)儲存非致命錯誤供用戶檢查，但不會從RUN模式自動進(jìn)入STOP模式。</p><p>　　2.5 可編程控制器的工作原理</p><p>　　用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運(yùn)算。數(shù)字量控制系統(tǒng)中，變量僅有兩種相反的工作狀態(tài)，例如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電、觸點的接通和斷開，可以用邏輯代數(shù)中的1和0來

50、表示。用繼電器電路或梯形圖可以實現(xiàn)“與”、“或”、“非”邏輯運(yùn)算。用多個觸點的串、并聯(lián)電路可以實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。PLC通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。為了時PLC的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。</p><p>　　圖2.1 PLC掃描過程</p><p>　　2.6 S7-200概述&l

51、t;/p><p>　　S7-200 PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的一樣，因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。在2000年以前，西門子在中國市場的PLC產(chǎn)品主要是大中型PLC，日本的小型PLC占據(jù)了中國的大部分市場份額。在S7-200 PLC推出后，這種情況得到了明顯改變，最近幾年來的小型PLC市場上S7-200 PLC成為了主流產(chǎn)品。</

52、p><p>　　西門子最早的小型PLC產(chǎn)品是在上世紀(jì)末推出的S7-200 CPU21*系列的PLC，但很快就被CUP22*系列的產(chǎn)品所取代了。由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)?，F(xiàn)在最新版的S7-200系列PLC是在2004年推出的，它

53、的主要特點是：較高的可靠性、豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、實時特性強(qiáng)和強(qiáng)大的通信能力。</p><p>　　西門子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型可編程控制器,可用來代替繼電器的簡單控制場合,也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。S7-200的可靠性高,可用梯形圖,語句表(指令表)和功能塊圖3種語言來編程,它的指令豐富,指令功能強(qiáng),易于掌握,操作方便,內(nèi)置有高速計數(shù)器,高速輸出PID控制器,RS-48

54、5通信/變成接口,PPI通信協(xié)議,MPI通信協(xié)議和自由方式通信功能,I/O端子排可以很容易地拆卸,最大可擴(kuò)展到248點數(shù)字量I/O 35路模擬量I/O,最多有26KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間,如圖2.2所示:</p><p>　　圖2.2 可編程控制器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1. S7-200系列結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　CPU模塊</b>

55、;</p><p>　　S7-200 CPU指令功能強(qiáng)，有傳送、比較、移位、循環(huán)移位、產(chǎn)生補(bǔ)碼、調(diào)用子程序、脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列輸出、跳轉(zhuǎn)、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、浮點數(shù)運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)和PID控制指令等，采用主程序、最多8級子程序和中斷程序的程序結(jié)構(gòu)，用戶可使用1-255ms的定時中斷。用戶程序可設(shè)3級口令保護(hù)，監(jiān)控定時器（看門狗）的定時時間為300ms。</p><p>

56、;　　S7-200的DC輸出型電路用場效應(yīng)管（MOSFET）作為功率放大元件，繼電器輸出型用繼電器觸點控制外部負(fù)載。DC輸出的最高開關(guān)頻率為20kHz，繼電器輸出的最高輸出頻率為1Hz。</p><p><b>　　數(shù)字量擴(kuò)展模塊</b></p><p>　　用戶先用具有不同I/0點數(shù)的數(shù)字量擴(kuò)展模塊,可以滿足不同的控制需求，節(jié)約投資費(fèi)用。系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大后，增加I/0點

57、數(shù)也很方便。用戶可選擇8點、16點、32點的數(shù)字量輸入/輸出模塊，除CPU221外，其他CPU模塊均可配接多個擴(kuò)展模塊，連接時CPU模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連。</p><p>　　模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器將可編程序控制器的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量I/0模塊的主要任務(wù)就是實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和D

58、/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越高，分辨率越高。模擬量輸入/輸出模塊的另一個重要是轉(zhuǎn)換時間。</p><p>　　S7-200有3種模擬量擴(kuò)展模塊。S7-200的模擬量擴(kuò)展模塊中A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。A/D轉(zhuǎn)換的時間小于25us,模擬量輸入的階躍響應(yīng)時間為1.5ms(達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的95%時)。單極性全量輸入范圍對應(yīng)的數(shù)字量輸出為0-32000，雙極性

59、全量程輸入范圍對應(yīng)的數(shù)字量輸出為-32000-+3200。輸入阻抗大于等于10MΩ</p><p>　　模擬量輸出的量程為±10V和0-20mA兩種，對應(yīng)的數(shù)字量為-32000-+32000或0-32000。滿量程時電壓輸出和電流輸出的分辨率分別為12位和11位，25℃時的精度為±0.5%。電壓輸出和電流輸出的穩(wěn)定時間分別為100us和2ms。最大驅(qū)動能力如下：電壓輸出時負(fù)載電阻最小5KΩ，電

60、流輸出時負(fù)載電阻最大500Ω。</p><p>　　熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊</p><p>　　EM231熱電偶、熱電阻模塊具有冷端補(bǔ)償電路，如果環(huán)境溫度迅速變化，則會產(chǎn)生額外的誤差，建議將熱電偶和熱電阻模塊安裝在環(huán)境溫度穩(wěn)定的地方。熱電偶輸出的電壓范圍為±80mv,模塊輸出15為加符號位的二進(jìn)制數(shù)。</p><p>　　EM231熱電偶模塊可用于J、K、

61、E、N、S、T和R型熱電偶，用戶模塊下方的DIP開關(guān)來選擇熱電偶的類型。連接同一個擴(kuò)展模塊上的熱電阻必須是相同類型的。改變DIP開關(guān)后必須將PLC斷點后再通電，新的設(shè)置才能起作用。</p><p>　　SIMATIC ENT CP243-2通信處理器</p><p>　　CP243-2是S7-200的AS-I主站，他最多可連接31個AS-I主站。S7-200可以同時處理兩個CP243-2，

62、每個CP243-2的AS-I網(wǎng)絡(luò)上最多能有124點開關(guān)量輸入（DI）和124點開關(guān)量輸出（DO）通過AS-I網(wǎng)絡(luò)可以增加S7-200的數(shù)字量輸入、輸出的點數(shù)。在S7-200的映像區(qū)中模塊占用一個數(shù)字量輸入字節(jié)（狀態(tài)字節(jié)）、一個數(shù)字量輸出字節(jié)（控制字節(jié)）、8個模擬量輸入字和8個模擬量輸出字。通過用戶程序，用狀態(tài)字節(jié)和控制字節(jié)設(shè)置模塊的工作方式，模塊可以在CPU的模擬地址區(qū)存儲AS-I從站的I/0數(shù)據(jù)或存儲診斷數(shù)據(jù)。2. S7-200可編程

63、序控制器的編程系統(tǒng)STEP-Micto/WIN32菜單功能介紹</p><p>　　STEP-Micto/WIN32菜單功能項的某些功能與工具條的瀏覽功能相同，使用可以靈活選用。其中文件菜單、編輯菜單、窗口菜單和幫助菜單中的大多數(shù)功能與基本的Windows操作功能相同，本處不再重復(fù)說明，只解釋一些STEP-Micto/WIN32中的特殊操作。</p><p><b>　　文件菜單

64、</b></p><p>　　引入、引出：引入或引出一個ASCII文件；</p><p>　　上載、下載：從S7-200或下載一個STEP-Micto/WIN32項目文件。</p><p><b>　　編輯菜單</b></p><p>　　與基本的Windows操作相同。</p><p&g

65、t;<b>　　檢視菜單</b></p><p>　　程序編輯器選擇（STL、LAD、FBD）；</p><p>　　系統(tǒng)功能（符號表、狀態(tài)圖、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、交叉引用、通訊，符號尋址）；</p><p>　　符號表排列順序（順序、逆序）；</p><p>　　窗口屬性（瀏覽欄、指令樹、輸出視窗、縮放圖像和項目屬性）。&

66、lt;/p><p><b>　　PLC菜單</b></p><p>　　運(yùn)行、停止：對S7-200進(jìn)行或停止操作；</p><p>　　編譯、全部編譯、編譯當(dāng)前窗口的文件或?qū)φ麄€項目文件進(jìn)行編譯；</p><p>　　消除、電源-啟動重置信息程序存儲器模塊設(shè)定時間、比較、類型：以上功能針對S7-200 CPU進(jìn)行操作。<

67、;/p><p><b>　　排錯菜單</b></p><p>　　單次掃描、多次掃描：設(shè)定計算機(jī)對S7-200中變量的掃描方式；</p><p>　　程序狀態(tài)圖、圖狀態(tài)：設(shè)定計算機(jī)對S7-200的監(jiān)控方式；</p><p>　　單次讀取、全部寫入：在圖狀態(tài)方式下，對變量進(jìn)行讀寫操作；</p><p>

68、　　強(qiáng)迫、非強(qiáng)迫、全部強(qiáng)迫、讀取全部強(qiáng)迫、停止模式時寫入強(qiáng)制或輸出：對S7-200 CPU中的變量進(jìn)行強(qiáng)制操作。</p><p><b>　　工具菜單</b></p><p>　　指令精靈、TD200精靈：對NETR、NETW、PID、HSC指令的編程和文本顯示單元TD200的使用提供向?qū)В?lt;/p><p>　　用戶自定、選項：對菜單項、工具條

69、和窗口屬性進(jìn)行設(shè)定。</p><p>　　視窗菜單 對視窗中的多個窗口屬性進(jìn)行層疊水平垂直操作。</p><p>　　幫助菜單 查看STEP7-Micto/WIN32幫助內(nèi)容。</p><p>　　2.7 S7-200的編程和使用</p><p>　　首先以S7-224為例介紹S7-200CPU存儲器的數(shù)據(jù)類型和尋址方式,其他機(jī)型編程的原理

70、是相同的,只是I/O點數(shù)、容量大小等技術(shù)指標(biāo)有所不同,可通過查閱相關(guān)資料得到。由于可編程控制器的核心組成部分既是計算機(jī),所以指令和數(shù)據(jù)在存儲器當(dāng)中也是按照一個個存儲單元存放的,而操作數(shù)是根據(jù)其數(shù)據(jù)類型分類存放,分類查找的,例如:與輸入設(shè)備有關(guān)的數(shù)據(jù)存放在輸入映像寄存器中,而與定時,記數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)則分別存放在定時器數(shù)據(jù)區(qū)和計數(shù)區(qū)中。另外,CPU以二進(jìn)制方式存儲所有常數(shù),也可以用十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCⅡ碼或浮點數(shù)形式來表示,不同數(shù)據(jù)有不同

71、的格式和大小,也可以字節(jié)、字、雙字進(jìn)行存儲。</p><p><b>　　常開常閉觸點</b></p><p>　　Bit : 存儲器中指定的地址位。常開觸點斷開時，對應(yīng)的存儲器地址位 （bit）0，當(dāng)常開觸點閉合時，對應(yīng)的存儲器地址（bit）為1。常閉觸點閉合時，對應(yīng)的存儲器地址位（bit）為0，當(dāng)常閉觸點閉合時，對應(yīng)的存儲器地址（bit）為1。這些指令是從存儲器讀

72、取數(shù)值。</p><p><b>　　輸出指令</b></p><p>　　當(dāng)執(zhí)行輸出指令時，新值被寫及存儲器的指定位，在每次掃描周期的最后，CPU才以批處理的方式將輸出映像寄存器中的內(nèi)容傳送到輸出點，使輸出線圈被接通。</p><p>　　接通延時定時器（TON）</p><p>　　T***為定時器編號，IN為定時器

73、使能輸入端PT為定時器的預(yù)設(shè)值端。每個定時器均有一個16位當(dāng)前寄存器及一個1位的狀態(tài)位（反映其觸點的狀態(tài)）。當(dāng)使能輸入端接通時，接通延時定時器開始計時，當(dāng)定時器（T***）的當(dāng)前值大于等于設(shè)定值時，該定時器的狀態(tài)位被置1（即觸點被接通），但定時器繼續(xù)時，一直計到最大值32767，并保持狀態(tài)位，直接使能輸入端斷開，清除接通延時器的當(dāng)前值，定時器才復(fù)位。</p><p>　　1. S7-224CPU存儲器的有效范圍和

74、特性:</p><p>　　在沒有擴(kuò)展的情況下,S7-224PLC的主要參數(shù)如下:</p><p>　　輸入輸出:14路數(shù)字量輸入,10路數(shù)字量輸出</p><p>　　用戶程序空間(可永久保存):4096字</p><p>　　數(shù)據(jù)塊空間(可永久保存):2560字</p><p>　　內(nèi)部存儲器:256位(其中可永久

75、保存的位為112位)</p><p>　　高速計數(shù)器總數(shù):6個</p><p>　　定時器總數(shù):256個</p><p>　　布爾指令執(zhí)行速度(33MHz下):0.37μs/指令</p><p>　　通訊口數(shù):1路(電路接口:RS-485,最大波特率:187.5kbps)</p><p>　　在加入擴(kuò)展模塊的情況下,S

76、7-224 PLC的主要參數(shù)如下:</p><p>　　最大可擴(kuò)展模塊:7個</p><p>　　最大數(shù)字量輸入輸出量:94DI/74DO點</p><p>　　最大模擬量輸入輸出量:16AI/16AO</p><p>　　2. S7-227CPU存儲器的直接尋址</p><p>　　存儲器的尋址方式和數(shù)據(jù)表示<

77、/p><p>　　7-224CPU提供了存儲器的特定區(qū)域,使控制數(shù)據(jù)的運(yùn)行更快、更有效。S7-224 CPU將信息存儲在不同的存儲單元中，每個單元都對應(yīng)唯一的地址。如果明確指出要存儲的存儲器的地址，就能將直接存取這個信息。S7-224 PLC中，CPU存儲器的尋址方式分為直接尋址和間接尋址兩種不同的方式。所謂直接尋址方式，既按給定地址所找到的存儲單元中的內(nèi)容就是操作數(shù)；而間接尋址方式，是存儲單元中放置的一個地址指針，

78、按照這一地址找到的存儲單元中的數(shù)據(jù)才是所要取得的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于間接地取得數(shù)據(jù)。</p><p>　　使用存儲地址存取信息</p><p>　　若要存取存儲器區(qū)域的某一位，必須指出地址，包括存儲區(qū)域標(biāo)示符，字節(jié)地址及位地址。使用這種方式，可以按照字節(jié)、字或雙字來存取許多存儲區(qū)域（V、I、Q、M、SM等）中的數(shù)據(jù)。若存取CPU存儲器中的一個字節(jié)、字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)，則必須以類似位尋址的方式給出地址，包

79、括存儲區(qū)域標(biāo)示符、數(shù)據(jù)區(qū)大小以及該字節(jié)、字或雙字的起始地址。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)表示</b></p><p>　　實數(shù)（或浮點數(shù)）采用32位單精度表示，其格式是正數(shù):+1.7549E到+3.40823E+38；負(fù)數(shù):-1.175495E到-3.402823E+38。按照ANSI/IEEE7541985標(biāo)準(zhǔn)格式，以雙字節(jié)長度來存取。</p>

80、<p>　　S7-200CPU中，計數(shù)器是累加其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)。CPU當(dāng)前值。提供了三種類型的計數(shù)器:一是只能增計數(shù)；二是只能減計數(shù)；三是一種既可以增計數(shù)又可以減計數(shù)。</p><p>　　3 輸煤控制系統(tǒng)的程序設(shè)計</p><p>　　隨著火電廠單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大,一個高出力、高可靠性和靈活性的燃料輸送系統(tǒng)是機(jī)組乃至整個電廠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。與先進(jìn)的

81、主機(jī)控制系統(tǒng)相比，目前的輸煤控制系統(tǒng)則顯得十分落后。基本上為集中加就地控制模式，其PLC控制系統(tǒng)僅僅滿足了皮帶輸送機(jī)的集中控制功能。簡言之，其PLC控制系統(tǒng)僅僅代替了皮帶輸送機(jī)及其輔助設(shè)備（如檔板、振打器等）的啟、停按鈕的功能，其完成的僅僅是部分順序控制功能，無法達(dá)到整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，其斗輪機(jī)、翻車機(jī)、環(huán)式給煤機(jī)均處于各自己相對獨(dú)立的情況下運(yùn)行，其結(jié)果是運(yùn)行崗位人員設(shè)置過多，人員工效較低，系統(tǒng)設(shè)備間配合不協(xié)調(diào)、設(shè)備空轉(zhuǎn)導(dǎo)致的電能損耗。

82、設(shè)備磨損等損耗較大，PLC在輸煤系統(tǒng)中應(yīng)用基本上限于設(shè)備級，各設(shè)備或系統(tǒng)處于各自大的PLC控制之下，相互間基本獨(dú)立。隨著國內(nèi)火電廠機(jī)組的擴(kuò)建和PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，與當(dāng)初輸煤設(shè)備的控制從就地走向集中一樣，輸煤系統(tǒng)的PLC控制也從設(shè)備級發(fā)展到車間級。</p><p>　　3.1 輸煤控制系統(tǒng)簡介</p><p>　　煤是火力發(fā)電廠的一次能源，為使機(jī)組正常運(yùn)行，需要保證原煤的的可靠輸送，因此輸

83、煤系統(tǒng)是火電廠生產(chǎn)過程中非常重要的外圍輔機(jī)系統(tǒng)。由于煤產(chǎn)地與電廠間地理位置或地域不同，就需通過汽車、火車、或輪船把煤運(yùn)往火電廠煤廠，通過由卸煤系統(tǒng)、堆煤系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)和配煤系統(tǒng)等組成的輸煤程控系統(tǒng)輸送到指定的煤倉或煤筒?；痣姀S輸煤控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達(dá)到按時保質(zhì)保量為機(jī)組（原煤倉）提供燃煤的目的。整個輸煤控制系統(tǒng)是火電廠十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件?；谳斆嚎刂葡到y(tǒng)在整個火電廠中的重要性

84、，且煤場面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用現(xiàn)代成熟技術(shù)PLC和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)其控制功能。</p><p>　　輸煤控制系統(tǒng)是火電廠熱工控制系統(tǒng)中最大的輔控系統(tǒng)之一，其運(yùn)行的好壞直接影響著電廠的安全運(yùn)行。輸煤控制系統(tǒng)的特點是：整個系統(tǒng)控制很分散，覆蓋距離遠(yuǎn)，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，且受控設(shè)備大多數(shù)都是強(qiáng)電設(shè)備，干擾嚴(yán)重。因此，其對整個控制系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備選型、軟硬件配置及控制方案要求非常高。</p&

85、gt;<p>　　基于對系統(tǒng)需求的分析和對當(dāng)前控制理論及硬件設(shè)備的最新成果的了解，發(fā)電廠輸煤程序控制系統(tǒng)的核心部分，由控制柜、程控操作臺、集控臺三大部分組成。程序操作臺包括互為備用的兩套工業(yè)控制計算機(jī)組成的上位機(jī)和雙CPU可編程序控制器及其外圍單元構(gòu)成的下位機(jī)部分。上位機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的監(jiān)測、記錄、報警、打印等功能并作為主要的控制手段，下位機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場運(yùn)行信息的采集和控制命令的采集和控制命令的發(fā)送。上位機(jī)之間由通訊單元連接，對設(shè)備

86、的操作和設(shè)備之間的連鎖邏輯由上下位機(jī)共同協(xié)調(diào)完成。</p><p>　　集控臺可進(jìn)行一對一連鎖方式逆煤流啟動及順煤流停止等操作，并可進(jìn)行"單機(jī)解鎖"和"單機(jī)急停"等操作，用作程控臺的后備手段。</p><p>　　控制分站分為負(fù)責(zé)上煤的葉輪給煤分站和負(fù)責(zé)煤倉配煤的自動配煤分站兩部分，分別位于煤溝內(nèi)和配煤間。</p><p>　

87、　輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中較為龐大的一個公用系統(tǒng)。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火電廠的裝機(jī)容量和單機(jī)容量都日益增大，輸煤系統(tǒng)的規(guī)模也大幅度的上升。對其控制方式、運(yùn)行水平的要求也越來越高。輸煤程控系統(tǒng)主要是以可編程控制器為主，實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的自動化控制。與強(qiáng)電集中的控制相比，在技術(shù)上具有控制功能強(qiáng)，編程簡單，實現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便，可省去大量的硬接線，維護(hù)方便，可在線修改等特點，輸煤控制系統(tǒng)大多數(shù)都采用可編程序控制器(PLC) 進(jìn)行控制。PLC 的

88、主要特點是可靠性高、通信能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)模塊化、編程容易, 能適應(yīng)環(huán)境惡劣、控制對象復(fù)雜以及連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。</p><p><b>　　圖3.1主程序流程</b></p><p>　　3.2輸煤控制系統(tǒng)的主要組成部分</p><p>　　輸煤順序控制系統(tǒng)是以上位機(jī)和PLC為基礎(chǔ)，作為整個系統(tǒng)的控制中心。上位機(jī)和PLC之間通過PC/PP

89、I通信電纜相連，PLC和輸煤系統(tǒng)中被控制設(shè)備之間通過電纜連接。通過整個系統(tǒng)的運(yùn)行可實現(xiàn)電廠輸煤系統(tǒng)的給煤、輸煤、配煤的程控自動化即對整個輸煤系統(tǒng)（包括1臺葉輪輸煤機(jī)、4條輸煤皮帶機(jī)、2臺碎煤機(jī)、3個犁煤器）的控制。整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3.2所示:</p><p>　　PC/PPI電纜 </p><p>　　圖3.2 輸煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電廠程

90、控輸煤及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由3個部分組成：一是系統(tǒng)程控中心，主要由PLC和3臺工業(yè)微機(jī)及其外部設(shè)備組成；二是由各個控制、監(jiān)測子站組成，子站包括給煤、輸煤監(jiān)控I/0子站、配煤監(jiān)控子站，各子站都是以PLC作為主控制器；第三部分為工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。程控中心和給煤、配煤子站間以MB+網(wǎng)的形式聯(lián)接通訊。</p><p><b>　　程控中心</b></p><

91、p>　　程控管理中心是以計算機(jī)和PLC為基礎(chǔ)，作為整個系統(tǒng)集中圖形顯示和控制的中心，接收各子站發(fā)來的數(shù)據(jù)，發(fā)出控制管理命令，通過各子站控制、調(diào)節(jié)現(xiàn)場設(shè)備的工作。以達(dá)到對整個系統(tǒng)的集中管理，分散控制。同時還控制工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。通過整個系統(tǒng)的運(yùn)行可實現(xiàn)電廠輸煤系統(tǒng)的給煤、輸煤、配煤的程控自動化。由現(xiàn)場控制設(shè)備、PLC、工業(yè)微機(jī)構(gòu)成具有皮帶自動上煤和自動配煤、計算機(jī)監(jiān)控管理、大屏幕顯示工藝流程、畫面參數(shù)提示、打印等功能系統(tǒng)。實現(xiàn)了對整

92、個輸煤系統(tǒng)（包括：12臺皮帶機(jī)，38臺犁煤器，10臺除鐵器，4臺葉輪給煤機(jī)，2臺碎煤機(jī)，2臺概率篩，9臺電動擋，4臺緩沖滾筒，煤位信號，堵煤信號，跑偏信號，煤流信號，撕裂信號，欠速信號，葉輪給煤機(jī)位置信號在內(nèi)的286套裝置信號）的控制與檢測。給煤子站、配煤子站即可在程控管理中心的控制下工作又可脫離管理中心，各自單獨(dú)實現(xiàn)局部程控。</p><p><b>　　給煤部分</b></p>

93、;<p>　　主要是控制葉輪給煤機(jī)，給實現(xiàn)給煤的程控化。</p><p><b>　　輸煤遠(yuǎn)程I/0子站</b></p><p>　　主要是控制12臺皮帶機(jī)，10臺除鐵器，2臺碎煤機(jī)，2臺概率篩，9臺電動擋，4臺緩沖滾筒，以實現(xiàn)輸煤的程控化。</p><p><b>　　配煤系統(tǒng)</b></p>

94、<p>　　主要是控制38臺犁煤器以實現(xiàn)配煤的程控化。</p><p><b>　　工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　監(jiān)視1-7段皮帶卸間，配煤設(shè)備，除鐵設(shè)備等。</p><p>　　3.3 輸煤控制系統(tǒng)的功能</p><p><b>　　操作控制功能</b></p&g

95、t;<p>　　輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行具有程序自動控制、集中手動控制和就地手動控制功能，其中集中控制分為基于PLC的集控功能和原集控室的控制功能。現(xiàn)場設(shè)備除堆取料機(jī)只參加聯(lián)鎖外均具有程控、集控和就地控制功能。根據(jù)生產(chǎn)的需要和設(shè)備的備用狀態(tài)，操作人員可通過計算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤對輸煤系統(tǒng)進(jìn)行操作。彩色圖形化的操作界面令操作直觀準(zhǔn)確。程序控制狀態(tài)下，系統(tǒng)可對運(yùn)行設(shè)備的啟停進(jìn)行自編排、調(diào)整，從多種可能的運(yùn)行方式中優(yōu)選出一種進(jìn)行執(zhí)行。1段上煤和

96、5段上配煤均可作為獨(dú)立子站實現(xiàn)程控及就地操作。1段葉輪給煤機(jī)按設(shè)定的給煤量恒定給煤，葉輪給煤機(jī)按程序在1段遙控行走，給煤量可在就地及程控室進(jìn)行設(shè)定和隨時調(diào)整。5段通過38臺犁煤器的程控起落，以實現(xiàn)時間配煤、條件配煤、跳倉、強(qiáng)置、均煤等自動控制，按儲煤量設(shè)定對20個儲煤倉進(jìn)行最優(yōu)化配煤。輸煤現(xiàn)場各段的10臺除鐵器具有程控、就地控制功能。</p><p>　　故障檢測及保護(hù)聯(lián)鎖功能</p><p&

97、gt;　　輸煤系統(tǒng)各設(shè)備均可實現(xiàn)具有條件和時間相關(guān)的聯(lián)鎖，令系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，程序故障檢測具有對故障信號自動處理，數(shù)字濾波功能，以消除誤動作的干擾。對皮帶機(jī)等大型設(shè)備進(jìn)行過流檢測保護(hù)、對拉線開關(guān)狀態(tài)、皮帶打滑、皮帶跑偏、皮帶撕裂、落煤筒堵塞故障信號進(jìn)行檢測。系統(tǒng)各開關(guān)量、模擬量及遠(yuǎn)程通訊端口具有繼電器或光電隔離保護(hù)措施，保證安全可靠工作。系統(tǒng)具有設(shè)備故障診斷、自動提示告警、自動尋找切換工作方式的能力?？蛇M(jìn)行模擬運(yùn)行和預(yù)報。</p&

98、gt;<p>　　監(jiān)視、提示、報警功能</p><p>　　在程控室具有同時動態(tài)監(jiān)視卸煤車、1段、2段、3段、4段、5段、6段、7段等8處設(shè)備及輸煤情況的功能，通過裝在現(xiàn)場的28臺工業(yè)攝像機(jī)輸煤程控人員及輸煤公司經(jīng)理可隨時通過監(jiān)視器自動或人工選擇，顯示各處現(xiàn)場狀態(tài)。具有拉線開關(guān)狀態(tài)、皮帶打滑、皮帶跑偏、皮帶撕裂、落煤筒堵塞、動力電機(jī)電流、除鐵器勵磁電流、碎煤機(jī)工作電流、皮帶稱測量結(jié)果等的直觀顯示功能

99、，并通過對各個信號量的分析比較和計算，輸出聲報警CRT提示報警。通過PC機(jī)運(yùn)行狀況模擬，以預(yù)知各部分可工作情況。</p><p>　　測量、統(tǒng)計、信息處理功能</p><p>　　通過超聲波對20個原煤倉進(jìn)行接觸連續(xù)測量，實時獲得各個原煤倉的煤位信息。系統(tǒng)可對原煤量進(jìn)行處理，作為配煤依據(jù)，并存儲記憶。通過皮帶測量煤溝給煤、煤場堆煤/儲煤及上煤的量，以控制、統(tǒng)計各部分的煤量。通過工業(yè)電視對故

100、障畫面的存儲可對現(xiàn)場運(yùn)行的故障進(jìn)行記錄，便于事后分析處理。具有對輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行存儲、統(tǒng)計及事后調(diào)出觀察打印的功能。以模擬圖或表格形式統(tǒng)計，打印日、周、月的給煤量、儲煤量、上煤量、原煤倉存煤量、運(yùn)行操作方式、故障出現(xiàn)記錄、設(shè)備使用記錄等。</p><p><b>　　擴(kuò)展功能</b></p><p>　　具有方便靈活的組態(tài)擴(kuò)展能力，預(yù)留足夠的內(nèi)存、接口空間，便于

101、在現(xiàn)場和程控室增設(shè)輸入輸出點，參與到系統(tǒng)中去。具有與廠內(nèi)其它網(wǎng)絡(luò)通信、傳遞數(shù)據(jù)信息的能力。</p><p>　　3.4輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝與實現(xiàn)要求</p><p>　　1. 輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝</p><p>　　整個輸煤系統(tǒng)由4條輸煤皮帶機(jī)、1臺葉輪給煤機(jī)、2臺碎煤機(jī)、3個犁煤器及漏斗等設(shè)備組成，完成從煤礦到電廠煤倉的輸煤任務(wù)，輸煤系統(tǒng)的各個設(shè)備按照煤流方向順序動

102、作。為了保證不發(fā)生堵煤現(xiàn)象，要求系統(tǒng)按逆煤流啟動，順煤流停止。葉輪給煤機(jī)以恒定的給煤量給煤。輸煤皮帶機(jī)帶動輸煤皮帶將煤一層一層通過碎煤機(jī)、漏斗直至最后一層再經(jīng)犁煤器配煤輸送到電廠原煤倉。配煤順序為:優(yōu)先1號爐煤倉配煤，優(yōu)先下限煤倉配煤,如圖3.3所示:</p><p>　　葉輪給煤機(jī)

103、 </p><p>　　1號輸煤皮帶機(jī) 1號碎煤機(jī) </p><p>　　2號輸煤皮帶機(jī) 漏斗 </p>

104、<p>　　3號輸煤皮帶機(jī) 2號碎煤機(jī) </p><p>　　3號犁煤器 2號犁煤器 1號犁煤器 </p><p>　　4號輸煤皮帶機(jī)

105、</p><p>　　3號煤倉 2號煤倉 1號煤倉 </p><p>　　圖3.3 輸煤控制系統(tǒng)</p><p>　　2. 輸煤系統(tǒng)的實現(xiàn)要求</p><p>　　本系統(tǒng)包括監(jiān)測、報警、控制及各種管理功能，其中各種控制功能的合

106、理實現(xiàn)是項目成敗的關(guān)鍵。為了方便用戶，系統(tǒng)設(shè)置有多種操作手段；一對一單機(jī)操作；聯(lián)鎖集控操作；聯(lián)鎖程控操作；葉輪程控操作；擋板操作；自動配煤操作；其他特殊操作；其中除了就地一對一控制和集中控制臺按鍵控制（主要用于一對一聯(lián)鎖集控）外，主要操作手段集中于上位機(jī)。上位機(jī)在接收操作員的操作命令并發(fā)往下位機(jī)之前，將根據(jù)所有設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況判斷操作是否合法，判斷的基礎(chǔ)是上位機(jī)程序內(nèi)部的控制規(guī)則。</p><p><b&

107、gt;　　控制規(guī)則</b></p><p>　　根據(jù)任一設(shè)備的前后段設(shè)備運(yùn)行狀況及逆煤流啟動和順煤流停止的原則，可對設(shè)備的啟停聯(lián)鎖條件做出判斷。</p><p><b>　　一對一單機(jī)解鎖操作</b></p><p>　　解鎖指解除某設(shè)備與其前一段設(shè)備和后一段設(shè)備的解鎖關(guān)系，從而可以單獨(dú)運(yùn)行該設(shè)備而不影響其它設(shè)備亦不受其它設(shè)備間的解

108、鎖關(guān)系影響。設(shè)備以這種狀態(tài)運(yùn)行易出現(xiàn)危險，因此主要設(shè)備調(diào)試，在具體實現(xiàn)中對操作有較多的限制和確認(rèn)以防止誤操作。</p><p><b>　　聯(lián)鎖集控操作</b></p><p>　　聯(lián)鎖指所有主設(shè)備啟停時按逆煤流方向啟動，順煤流方向停止，出現(xiàn)故障需停止輸煤時，從故障點逆煤流方向同時聯(lián)跳至所有相關(guān)煤源點。該操作的單機(jī)聯(lián)鎖操作最明顯的不同之處是要考慮前后級聯(lián)鎖判斷和本設(shè)備