第一篇：鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(下位機(jī)控制部分)

鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

摘要

本文首先介紹了當(dāng)前輸煤程控系統(tǒng)的控制方式與功能特點(diǎn)，然后講述了PLC在發(fā)電廠輸煤程控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用本文主要以鐵嶺電廠為例?；痣姀S輸煤系統(tǒng)設(shè)備種類多，分布松散，生產(chǎn)管理及設(shè)備自動化水平相對主機(jī)系統(tǒng)較為落后，耗用較多的人力物力隨著機(jī)組容量增大，如何提高燃料加系統(tǒng)管理水平和生產(chǎn)效率變得越來越迫切，這對安全生產(chǎn)和成本控制至關(guān)重要，該文從設(shè)備自動化角度對燃料系統(tǒng)輸煤自動化發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式作些探討。

介紹了PLC程序控制在火電廠的輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用以及控制方式闡述了整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并對其配置及組成部件作了系統(tǒng)的論述。同時(shí)也介紹了可編程控制器（PLC）梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法，梯形圖的順序功能圖的結(jié)構(gòu)及邏輯表達(dá)式，并舉例說明設(shè)計(jì)的方法及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：火電廠，輸煤系統(tǒng)，程控，梯形圖

I 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

Abstract

This paper introduces the controlling method and function characteristics.Then it explains the application of PLC in the procedure control system’s improving of coal transporting in power plant, for example, the TieLing power plant.There are many kinds of coal conveying systems in power plants.Their layout is scattered, relatively backward in manageability and also in production efficiency as compared to the plant’s principal machinery.Therefore, since the system is of utmost importance in safety of operation and in cutting production cost, we are confronted with the problem of how to raise its level of manageability and production efficiency.The paper for this purpose, from the point of view of automating the equipment explores direction of automation development of coal conveying in fuel supply systems and ways of realization.The paper mainly deals with the application of Programmable Controller(PLC)design in thermal power plant coal conveying system and its controlling method, and describes the function and construction for the whole control system.Furthermore, this paper details the configuration of its hardware & software and components further system.The sequential control design of PLC ladder-diagram, as well as the structure of the ladder-diagram and it’s logical formula were introduced, and some examples to explain design method, and application were also given.Key words: thermal power plant, coal conveying system, program controlled, Ladder diagram

II 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

目錄

摘要................................................................I ABSTRACT........................................................II 第一章 緒論.........................................................1 1.1 輸煤系統(tǒng)的構(gòu)成和作用..........................................1 1.2 輸煤控制系統(tǒng)概況及工藝要求....................................1 1.3輸煤順序控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展趨勢................................2 第二章 輸煤控制系統(tǒng)中的控制設(shè)備原理簡介.............................4 2.1 可編程控制器的原理簡介........................................4 2.1.1可編程控制器的發(fā)展.........................................4 2.1.2 可編程控制器的功能........................................4 2.1.3 可編程控制器的特點(diǎn)及組成..................................5 2.1.4 可編程控制器的性能指標(biāo)....................................5 2.1.5 可編程控制器的分類........................................6 2.2 上位機(jī)監(jiān)控軟件性能功能簡介....................................6 第三章火電廠輸煤控制系統(tǒng)組成及工藝概述..............................9 3.1給煤部分介紹..................................................9 3.1.1斗輪堆取料機(jī)...............................................9 3.1.2葉輪給煤機(jī)................................................10 3.1.3輸煤翻車機(jī)................................................11 3.2.1輸煤程控系統(tǒng)的范圍、對象和系統(tǒng)構(gòu)成........................12 3.2.2輸煤程控系統(tǒng)的運(yùn)行方式....................................13 3.2.3輸煤程控系統(tǒng)的主要功能....................................14 3．3配煤部分介紹................................................14 3．4配煤部分介紹................................................17 3.4.1自動配煤..................................................17 3.4.2手動配煤、................................................18 3.4.3其他配煤方式..............................................19 第四章 鐵嶺電廠輸煤計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)..............................20 4.1鐵嶺電廠輸煤系統(tǒng)的組成.......................................20 4.2 鐵嶺電廠輸煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).....................................21 4.2.1 鐵嶺電廠輸煤控制系統(tǒng)功能.................................21 4.3 鐵嶺電廠控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).....................................22 4.4鐵嶺電廠控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).....................................23 第五章 鐵嶺電廠輸煤計(jì)算機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)..............................26 結(jié)論...............................................................30 致謝...............................................................31 參考文獻(xiàn)...........................................................32

III 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

IV 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

第一章 緒論

1.1 輸煤系統(tǒng)的構(gòu)成和作用

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(diǎn)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)。

輸煤系統(tǒng)的主要控制形式大致可分為三種：

（1）就地手動控制。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(bào)警狀態(tài)的簡單提示。就地手動控制不能實(shí)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(shí)的輔助控制手段。

（2）集中手動控制。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(shí)現(xiàn)?？刂破辽嫌性O(shè)備運(yùn)行工況的模擬指示、信號報(bào)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(diǎn)是電纜敖設(shè)量大，連線復(fù)雜，一旦制造完成其運(yùn)行方式及不易改變。

（3）集中程序控制。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(diǎn)，是目前輸煤控制系統(tǒng)的主流。

以上3種控制方式可以通過選擇開關(guān)選擇。

1.2 輸煤控制系統(tǒng)概況及工藝要求

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)境非常惡劣。同時(shí)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。

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： 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

（1）供煤時(shí)，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對個設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制。（2）各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時(shí)間間隔（延時(shí)）。啟動延時(shí)統(tǒng)一設(shè)定為12s,停車延時(shí)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(shí)破碎機(jī)為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無剩余煤。

（3）運(yùn)行過程中，某一臺設(shè)備放生鼓掌時(shí)，應(yīng)立即發(fā)出報(bào)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(shí)聯(lián)鎖停車。

（4）各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時(shí)發(fā)出告警信號，跑偏30度時(shí)告警并自動停車。

（5）可在線選擇啟動設(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。

（6）可顯示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，并對輸煤過程有關(guān)情況（報(bào)警、自動停機(jī)等）做出實(shí)時(shí)記錄。

1.3輸煤順序控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展趨勢

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中教為龐大的一貫餓公用系統(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。

目前，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。

輸煤程控系統(tǒng)主要是以可編程控制器（PLC）為主，實(shí)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)上具有控制功能強(qiáng)，編程簡單，實(shí)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(diǎn)。PLC不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯，而且也能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制，甚至智能控制；并能實(shí)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(shí)現(xiàn)計(jì)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)。

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。

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 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）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。

隨著電子技術(shù)、計(jì)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，而且隨著電氣自動化的產(chǎn)品價(jià)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(diǎn)已顯得非常落后，從率先實(shí)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(shí)現(xiàn)透明工廠和移動工業(yè)控制完全可能成為現(xiàn)實(shí)。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

第二章 輸煤控制系統(tǒng)中的控制設(shè)備原理簡介

2.1 可編程控制器的原理簡介

2.1.1可編程控制器的發(fā)展

1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，在改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)為住的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為住的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為住的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作號按照時(shí)序動作：另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制；以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為住的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器和進(jìn)行順序控制為住的產(chǎn)品。第二年美國數(shù)字公司研制出了第一代可編程控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著繼承電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有第五代PLC產(chǎn)品了。

可編程控制器（PLC）是新一代工業(yè)控制器裝置，是自動裝置、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)組合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備。由于控制對象的復(fù)雜、使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長期連續(xù)性，使PLC在設(shè)計(jì)上有自己明顯的特點(diǎn)：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，編程方便，結(jié)構(gòu)模塊化，鑒于電廠輸煤系統(tǒng)的重要性，為了向國外無人化監(jiān)控管理方向發(fā)展，以達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的，輸煤系統(tǒng)采用PLC控制

2.1.2 可編程控制器的功能

可編程控制器的主要功能有：

（1）邏輯控制功能。用PLC的與、或、非指令取代繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)和其他邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。

（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能。用PLC提供的定時(shí)器，計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對某種操作的定時(shí)完成后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制。

（3）數(shù)據(jù)處理功能。PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，比較，移位，數(shù)制轉(zhuǎn)換，算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。

（4）順序控制功能。用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制。

（5）A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能，通過A/D，D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。（6）運(yùn)動控制功能。通過告速成計(jì)數(shù)模塊和位置模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制。（7）擴(kuò)展功能?？赡芡ㄟ^附加各種智能單元通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也提高PLC控制能力。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

（8）過程控制功能。通過PLC的PID控制模塊實(shí)現(xiàn)對溫度，壓力，速度，流量等物理量進(jìn)行閉環(huán)控制。

（9）遠(yuǎn)程控制功能。通過遠(yuǎn)程I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

（10）通信聯(lián)網(wǎng)功能。通過PLC之間或與主控計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的系統(tǒng)控制。

（11）監(jiān)控功能。PLC能夠監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，對異常情況進(jìn)行報(bào)警，顯示，故障診斷以及自動終止其運(yùn)行。

2.1.3 可編程控制器的特點(diǎn)及組成

輸煤自動化系統(tǒng)近幾年能不斷成功的投運(yùn)，主要?dú)w功于可編程控制器的發(fā)展和普及。根據(jù)《可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)》，對可編程控制器定義為：“可變成序控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)，它采用可編程度的存儲器，用于存儲用戶的指令，控制數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成確定的邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等功能，控制各種類型的機(jī)械或過程?？删幊炭刂破骷捌渫鈬O(shè)備的設(shè)計(jì)，使她非常方便集成到工業(yè)系統(tǒng)中，并很容易達(dá)到人們期望的目標(biāo)?！翱删幊炭刂破饕渤：喎Q為 PLC（Programmable Logic Controller）, 它有如下特點(diǎn)： 1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 2)控制程序可變，編程簡單；

3)功能完善，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、存儲、數(shù)字和模擬量的輸入輸出等； 4)體積小巧，均為標(biāo)準(zhǔn)模塊，任意擴(kuò)充組合。可編程控制器主要包括三部分，如圖2-1所示。

1)輸入部分，它收集并儲存被控對象實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息； 2)邏輯部分，即中央處理單元（CPU），由處理器、儲存器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成； 3)輸出部分，實(shí)施邏輯部分的分析結(jié)果，對被控對象作實(shí)時(shí)處理。

可編程控制器提供了完整而標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，以適應(yīng)在各種工業(yè)環(huán)境下使用。PLC提供的編程語言通常有三種：梯形圖、功能圖和布爾邏輯編程。目前使用較多的是梯形圖編程法，主要原因是它和以往的繼電器控制線路相似，使對計(jì)算機(jī)不太了解的電氣技術(shù)人員能夠很容易學(xué)會掌握，編程時(shí)完全不必考慮微處理器內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不必考慮計(jì)算機(jī)使用的語言，而把PLC內(nèi)部看成許多“軟繼電器”等邏輯部件組成，編程過程相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬線路。

2.1.4 可編程控制器的性能指標(biāo)

（1）輸入輸出電數(shù)。指可編程控制器外部輸入輸出端子數(shù)，這是PLC的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，常用輸入輸出點(diǎn)數(shù)來表征PLC的規(guī)模大小。

（2）掃描速度。一般指PLC執(zhí)行一條指令的時(shí)間，單位為US/秒；有時(shí)也以執(zhí)行一千條指令時(shí)間來計(jì)算，單位為MS/千步。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

（3）內(nèi)存容量。一般指PLC存儲用戶程序的多少。

（4）指令條數(shù)。指令條數(shù)的多少是評價(jià)PLC功能強(qiáng)弱的指標(biāo)。（5）內(nèi)部寄存器的配置情況是評價(jià)PLC硬件功能的一個指標(biāo)。

（6）高功能模塊。將高功能模塊與住模塊，通信模塊，高級語言編程模塊等等。

（7）另外使用PLC時(shí)，還應(yīng)考慮電源電壓，直流輸出電壓，環(huán)境溫度，濕度，質(zhì)量和外形尺等性能指標(biāo)。

2.1.5 可編程控制器的分類

PLC裝置的形式多種多樣，功能各不相同。

按容量來分，可以分為“小”“中”“大”三種類型。

小型PLC，這類PLC的規(guī)模較小。I/O點(diǎn)數(shù)一般從20點(diǎn)到128點(diǎn)。這類PLC的主要功能有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)，移位等。采用專用編程器。

中型PLC其I/O點(diǎn)數(shù)通常從129點(diǎn)到512點(diǎn)，內(nèi)存在8K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程參數(shù)檢測及調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)處理及A/D，D/A轉(zhuǎn)換，聯(lián)網(wǎng)通信，運(yùn)程I/O等功能。1．按容量來分，可以分為“小”、“中”、“大”三種類型。

2．小型PLC，這類PLC的規(guī)模嬌小。I/O點(diǎn)數(shù)一般從20點(diǎn)到128點(diǎn)。這類PLC的主要功能有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)，移位等。采用專用編程器。

3．中型PLC其I/O點(diǎn)數(shù)通常從129點(diǎn)到512點(diǎn)，內(nèi)存在8K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程參數(shù)檢測及調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)處理及A/D，D/A轉(zhuǎn)換，聯(lián)網(wǎng)通信，運(yùn)程I/O等功能。大型PLC其I/O點(diǎn)數(shù)在513點(diǎn)以上，其中I/O點(diǎn)數(shù)在513點(diǎn)至896點(diǎn)為大型機(jī)，896點(diǎn)以上為超大型機(jī)。它具有高級功能的PLC，除了具有中小型PLC的功能外，還有PID運(yùn)算及高速功能。配有CRT顯示及常規(guī)的計(jì)算機(jī)鍵盤，與工業(yè)空駛計(jì)算機(jī)相似，既有計(jì)算、控制、調(diào)節(jié)的功能。

從結(jié)構(gòu)上分

按硬件結(jié)構(gòu)不同，將PLC分為三類

整體式結(jié)構(gòu)它是將PLC各組成部分集裝在一個機(jī)殼內(nèi)，輸入輸出接線端子及電源進(jìn)線分別在機(jī)箱的上，下兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。

模塊式PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多的大中型和部分小型PLC采用模塊絲結(jié)構(gòu)。、疊裝式PLC。

2.2 上位機(jī)監(jiān)控軟件性能功能簡介

計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)可以提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理；PLC作為下位機(jī)進(jìn)行通信，執(zhí)行可靠有效的分散控制。在計(jì)算機(jī)與PLC之間通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的傳送和交換。在控制系統(tǒng)中，一般計(jì)算機(jī)僅用于編程、參數(shù)設(shè)定和修改，圖形和數(shù)據(jù)在線顯示，并沒有直接參與顯示控制，現(xiàn)場上的控制執(zhí)行者是PLC。因此，即使是計(jì)算機(jī)出了故障，也不會影響整個生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用實(shí)踐表明： 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

上述的分布式控制系統(tǒng)可以綜合計(jì)算機(jī)與PLC的長處，彌補(bǔ)它們各自功能上的不足，實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化。這種分布式控制系統(tǒng)在工廠自動化（FA），柔性制造系統(tǒng)（MFS）以及計(jì)算機(jī)繼承制造系統(tǒng)（CIMS）中可以發(fā)揮重要的作用。由于當(dāng)今世界是一個信息技術(shù)高度發(fā)展的世界，計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件有INTUCH，組態(tài)王，百利等。由于學(xué)校的條件，本論文主要介紹紫金橋監(jiān)控軟件。

紫金橋監(jiān)控軟件簡介

紫金橋監(jiān)控軟件是一個集成開發(fā)環(huán)境。工程人員在這個環(huán)境中可以完成界面的設(shè)計(jì)、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等等。利用人機(jī)界面開發(fā)部分可以方便的生成各種復(fù)雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中在任何需要的時(shí)候把生產(chǎn)現(xiàn)場的新奇實(shí)時(shí)地傳送到控制室，并且通過局域網(wǎng)和Internet,可以在任何地方訪問實(shí)時(shí)和歷史產(chǎn)生數(shù)據(jù)，及時(shí)了解、評價(jià)生產(chǎn)情況和操作水平。它的基本功能是數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交互。具體的說，數(shù)據(jù)通訊就是1）從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式的基本功能、2）向把需要控制的信號通過計(jì)算機(jī)直接發(fā)送到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。數(shù)據(jù)管理就是根據(jù)用戶的需要，對數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的加工，如量程交換、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、分析等。數(shù)據(jù)家戶就是根據(jù)不同用戶的需求，把數(shù)據(jù)以不用的形式提交給用戶以實(shí)現(xiàn)交互，如現(xiàn)場操作工需要監(jiān)控，管理人員需要數(shù)據(jù)報(bào)表、工藝工程師要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等，紫金橋?yàn)椴煌挠脩籼峁┝硕喾N交互手段。

從功能上分，紫金橋可以分成組態(tài)和運(yùn)行兩個部分；從結(jié)構(gòu)層次上分，紫金橋包括IO驅(qū)動、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面三個層次。

紫金橋各組成部分的功能介紹如下： 工程管理器。工程管理器是整個系統(tǒng)的管理器，用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)、選擇當(dāng)前工程等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（DB）。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是紫金橋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，她一方面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、報(bào)警處理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)管理等，另一方面它還要為紫金橋的其他組件提供數(shù)據(jù)服務(wù)，如View、IO驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)通訊組件等提供各種服務(wù)。因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是紫金橋系統(tǒng)的中樞部分、而且是紫金橋分布系統(tǒng)的服務(wù)器。

通信程序組件（NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomClient/SComServer）通信程序采用以太網(wǎng)（TCP/IP）、電話撥號、串口等多種通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，它是連接客戶端(View)和服務(wù)器（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫）的橋梁，是構(gòu)成紫金橋分布式系統(tǒng)的重要組成部分。

I/O驅(qū)動程序。I/O驅(qū)動程序是紫金橋與現(xiàn)場IO通訊的中介，它把不同的IO設(shè)備虛擬成邏輯設(shè)備，用戶不必關(guān)心設(shè)備與計(jì)算機(jī)通訊的具體協(xié)議，它負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從現(xiàn)場設(shè)備采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、并把控制指令下達(dá)到實(shí)際的物理設(shè)備。紫金橋系統(tǒng)提供了大量的常用IO驅(qū)動，包括常見PLC、板卡、智能儀表、DCS等多種IO設(shè)備。

HMI開發(fā)系統(tǒng)（Draw）。開發(fā)系統(tǒng)是一個集成開發(fā)環(huán)境，可以進(jìn)行系統(tǒng)的配置、組態(tài)（包括畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、IO驅(qū)動組態(tài)），用戶可以根據(jù)自己的需要和工程的實(shí)際情況來建立自己的應(yīng)用系統(tǒng)。

HMI運(yùn)行系統(tǒng)(View)。運(yùn)行系統(tǒng)是用戶開發(fā)出來的應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)果顯示，可以與最終 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

用戶（如現(xiàn)場操作人員等）進(jìn)行交互，提供流程圖顯示、歷史/實(shí)時(shí)趨勢顯示、歷史/實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、報(bào)表等多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式。

Web服務(wù)器(Web Server)。Web服務(wù)器是為用戶提供Web服務(wù)的程序，用戶可以通過IE等標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器來訪問紫金橋的數(shù)據(jù)，從遠(yuǎn)程查看工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，及時(shí)了解工廠生產(chǎn)情況。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

第三章火電廠輸煤控制系統(tǒng)組成及工藝概述

3．1給煤部分介紹

3．1．1斗輪堆取料機(jī)

斗輪堆取料機(jī)是一種多斗、連續(xù)作業(yè)的大型散料處理設(shè)各，由于這種設(shè)備是由斗輪機(jī)演變而來的，所以，它們在結(jié)構(gòu)上有相似之處，在外觀上也相象。斗輪堆取料機(jī)結(jié)構(gòu)形式種類繁多，按照行走方式的不同，可以分為：軌道式、履帶式和輪船式等。目前，我國生產(chǎn)的斗輪機(jī)大多為軌道式，按照斗輪臂架的平衡方式斗輪堆取料機(jī)可分為：活配重式、死配重式、整體平衡式。這里以最為常用的軌道式斗輪堆取料機(jī)為例，說明該設(shè)備的結(jié)構(gòu)著稱。如圖3-1所示是長春發(fā)電設(shè)備總廠研制的、集取料和堆料功能于一身的（雙1000/1500.45型）的斗輪取料機(jī)，它是斗輪堆取料機(jī)的一種典型的結(jié)構(gòu)型式，其結(jié)構(gòu)組成按用途分為四個主要部分：

工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)包括：①斗輪機(jī)構(gòu)，是斗輪機(jī)的末端工作裝置，由斗輪及其驅(qū)動、傳動裝置構(gòu)成，工作時(shí)，由該機(jī)構(gòu)完成取料、料堆的動作。②受、卸和轉(zhuǎn)送物料裝置，負(fù)責(zé)接受和傳送物料。③變幅裝置，是斗輪機(jī)構(gòu)的支撐裝置，由前臂架、中拉桿、平衡架及其配重、斜支撐和前拉桿I、前拉桿II組成，屬于物料傳送裝置的膠帶機(jī)沿縱向布置在前臂架上。④回轉(zhuǎn)個機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)帶動由斗輪機(jī)構(gòu)、變幅裝置和立柱等在水平面內(nèi)傳動，完成斗輪在水平面內(nèi)的方位改變。另外，具體結(jié)構(gòu)的斗輪機(jī)在工作裝置的著稱上還有較大差異。

行走裝置 行走裝置與門座一起支撐工作機(jī)構(gòu)少}完成整機(jī)的移動。電氣設(shè)備 電器設(shè)備提供動力、照明和電控。尾車 尾車用與配合斗輪來完成取料和堆料工作。

斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)方式一般有堆料作業(yè)和取料作業(yè)。對于懸臂式斗輪堆取料機(jī)，其 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

具體作業(yè)流程為：

機(jī)上自動或手動方式想料場堆煤； 機(jī)上自動或手動方式取煤； 通過斗輪機(jī)尾車向主廠房上煤。

斗輪堆取料機(jī)作業(yè)有以行走為主的、旋轉(zhuǎn)為之的及定點(diǎn)三種堆料方式。行走為主的堆料又有連續(xù)行走和間斷行走之分；旋轉(zhuǎn)為主的堆料可分為斷續(xù)旋轉(zhuǎn)加斷續(xù)行走堆料及連續(xù)旋轉(zhuǎn)堆料。

斗輪堆取料機(jī)取料作業(yè)有分層取料和斜坡取料兩種方法；若按臂架長短分則有旋轉(zhuǎn)取料法和槽式取料法。

3．1．2葉輪給煤機(jī)

葉輪給煤機(jī)工作于火電廠地下煤溝中。它可沿煤溝縱向向軌道行走或停在某一處，將煤從煤斗撥至輸煤皮帶上。除在電力部門使用外，葉輪給煤機(jī)還可以用于煤炭、采礦、冶金、建材、化工等需要對散裝物料進(jìn)行裝卸輸送的部門。因?yàn)橐卜Q之為葉輪撥料機(jī)。組成結(jié)構(gòu)

葉輪給煤機(jī)一般由主傳動（葉輪傳動）、行車傳動、電纜牽引機(jī)構(gòu)、除塵機(jī)構(gòu)、電氣控制六部分組成。依據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為橋式（QYG）、門式（MYG）、雙側(cè)式（SYG）和上傳動（QSG）葉輪給煤機(jī)，其工作原理大致相同。圖3-3為常用的橋式葉輪給煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

（2）葉輪給煤機(jī)具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1在額定出力范圍內(nèi)，葉輪撥煤可進(jìn)行無級調(diào)速。2葉輪、行走有各自撥煤獨(dú)立的傳動機(jī)構(gòu)。3可在原地或行走中撥煤，無空行程。（3）工作原理

1通過動力電纜對工作電機(jī)供電。

2通過電磁調(diào)速電機(jī)（主電機(jī)）拖動葉輪旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速。3通過行車傳動系統(tǒng)使機(jī)器在預(yù)定的軌道上往復(fù)行走。

4當(dāng)機(jī)器行至煤溝端頭時(shí)，靠機(jī)側(cè)的行程使機(jī)器自動反向運(yùn)行。5當(dāng)兩機(jī)相遇時(shí)，靠機(jī)器端部的行程開關(guān)使兩機(jī)自動反向運(yùn)桿。工作狀況

葉輪給煤機(jī)的工作環(huán)境十分惡劣，煤斗承臺距皮帶一般有1。3—1。5m，葉輪上的葉爪把煤撥到皮帶上時(shí)，由于煤的撥動和下落使煤灰飛揚(yáng)，機(jī)器上與控制箱中會積下大量的煤灰。加上日常的水沖洗，煤溝內(nèi)空氣濕度很大，易使電控部分的電氣元件受潮剩銹，絕緣降低，造成電氣短路和斷路的故障。由于煤斗內(nèi)的煤松緊程度不均勻，葉輪給煤機(jī)在撥煤時(shí)會產(chǎn)生很大的振動和機(jī)械噪聲，長期的振動易使電氣元件產(chǎn)生松動、接觸不良、脫焊等不良現(xiàn)象。由上述情況可知，葉輪給煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求和惡劣的工作環(huán)境對電氣控制部分的可靠性提出了很高的要求。

3．1．3輸煤翻車機(jī)

火力發(fā)電廠及其它礦石燃料、原諒大用戶普遍經(jīng)由鐵路進(jìn)料，其卸料任務(wù)重、連續(xù)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度大，適于采用輸煤（料）翻車機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行“牽車解列一整車皮翻卸一空遍列”作業(yè)。近年來國產(chǎn)大型輸煤（料）翻車機(jī)系統(tǒng)已開始應(yīng)用于大型火電廠、冶金化工企業(yè)、沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

煤（原料）中轉(zhuǎn)碼頭等。

輸煤翻車機(jī)系統(tǒng)由重車調(diào)車機(jī)（簡稱重調(diào)機(jī)、夾輪器、翻車機(jī)、移軌臺、空車調(diào)車機(jī)）五部分和重車線、空車線兩條鐵路構(gòu)成，見下圖。

輸煤翻車機(jī)系統(tǒng)對控制功能要求：

能完成輸煤翻車機(jī)系統(tǒng)全過程自動控制或由主控制室程控臺集中控制或分散就地手動控制。三種控制方式可靈活切換。

系統(tǒng)在任一控制方式下運(yùn)行中遇到掉電、過載、危急指令、復(fù)位指令時(shí)，能就地停機(jī)并記憶當(dāng)前狀態(tài)。重新上電或危急解除后，系統(tǒng)既能從當(dāng)前狀態(tài)接續(xù)運(yùn)行，亦可受“復(fù)位一啟動”指令從初始狀態(tài)開始運(yùn)行。

運(yùn)行中隨時(shí)監(jiān)測各驅(qū)動電機(jī)的電壓電流、制動油泵油壓和各極限位置。及時(shí)實(shí)施缺相、過載、短路、低油壓及越限保護(hù)。

油畫運(yùn)行曲線。重調(diào)機(jī)、翻車機(jī)、移軌臺都以低速啟動，逐級加速。制動前先減速。特別要保證移軌臺能準(zhǔn)確對齊重車線（空車線），翻車機(jī)準(zhǔn)確返回至“0”位。以減小對設(shè)備和車皮的機(jī)械撞擊和電沖擊。

自控悅性方式下能辨識末節(jié)車皮，重調(diào)機(jī)牽末節(jié)車中途不停不摘鉤，夾輪妻不動作，卸完末車后系統(tǒng)自動復(fù)位、停機(jī)。

集控運(yùn)行方式下能辨識非法手動指令，防止誤操作。重調(diào)機(jī)速度分級、翻車機(jī)返回“0”位調(diào)整時(shí)間、移軌抬對齊重車線/空車線調(diào)整時(shí)間都應(yīng)能靈活整定，以適應(yīng)系統(tǒng)工作環(huán)境條件的變化。

3．2輸煤部分介紹

3．2．1輸煤程控系統(tǒng)的范圍、對象和系統(tǒng)構(gòu)成

輸煤程控系統(tǒng)有控制部分、監(jiān)測保護(hù)部分及管理部分組成。第一部分為外圍傳感器及各被 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

控對象執(zhí)行環(huán)節(jié)，用來為系統(tǒng)提供各種運(yùn)行狀態(tài)信息和執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)出的啟、停設(shè)備命令。第二部分為控制部分，由若干可變成控制器（PLC）組成。通過對可編程控制器的編程來完成現(xiàn)場傳感信號的采集，運(yùn)行設(shè)備如皮帶機(jī)和碎煤機(jī)的啟、停程序控制，根據(jù)煤倉煤位的監(jiān)測情況控制梨煤器拾、落，以實(shí)現(xiàn)煤倉自動配煤。第三部分為管理部分及原有的集中控制抬。主要由監(jiān)控用工業(yè)級PC機(jī)、圖形顯示器及打印機(jī)組成。通過與可編程控制器通信獲得輸煤系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信號，并將這些信號，以圖形方式顯示到圖形顯示器上，完成實(shí)時(shí)信號的各種管理及事故追憶功能。同時(shí)可通過通信方式從上位計(jì)算機(jī)發(fā)送程控啟停指令，實(shí)現(xiàn)控制。

3．2．2輸煤程控系統(tǒng)的運(yùn)行方式

輸煤程控系統(tǒng)提供六種運(yùn)行方式：

碼頭——煤場； 碼頭——筒倉；

碼頭——鍋爐原煤倉； 筒倉——鍋爐原煤倉； 煤場——鍋爐原煤倉； 地下煤斗——鍋爐原煤倉。

上述輸煤流程中，有三條可同時(shí)運(yùn)行的流程，他們是：①碼頭——煤場；②碼頭——筒倉； 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

③碼頭、煤場、地下煤斗、筒倉至鍋爐原煤斗。

3.2.3輸煤程控系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)程控自動、程控單動和就地操作（調(diào)試方式）三種控制方式。

可由運(yùn)行人員進(jìn)行流程選擇，實(shí)現(xiàn)多余帶式輸送機(jī)的選線和切換?？刂葡到y(tǒng)自動檢測流程中各個設(shè)備的工作狀況，待各個設(shè)備允許作業(yè)時(shí)，發(fā)出允許運(yùn)行信號。禁忌的流程進(jìn)行閉鎖。

流程中各設(shè)備按逆煤流方向逐條延時(shí)啟動；按順煤流方向逐條延時(shí)停止。

當(dāng)流程中某設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，則該設(shè)備及其上方所有設(shè)備一齊急停（碎煤機(jī)延時(shí)停止），下方設(shè)備順序逐條延時(shí)停止。

控制臺（操作鍵盤）設(shè)有緊急按鈕，在發(fā)生緊急情況時(shí)，按下該按鈕將流程中所有一起急停（碎煤機(jī)延時(shí)停止）。

對流程狀態(tài)及現(xiàn)場所有設(shè)備的狀態(tài)在控制室進(jìn)行顯示，根據(jù)故障類型進(jìn)行處理并發(fā)生生光報(bào)警。

3．3配煤部分介紹

配煤系統(tǒng)有自動配煤、手動配煤兩種運(yùn)行方式。自動配煤完全根據(jù)現(xiàn)場的煤位信號和梨位信號，以及操作員根據(jù)現(xiàn)場要求所設(shè)的尾倉和檢修梨，自動控制梨的拾落，完成原煤倉的自動配煤，手動配煤則山操作員根據(jù)現(xiàn)場的煤位和梨位信號通過上位機(jī)一對一操作梨的拾落來完成原煤藏的各倉配煤。1皮帶機(jī)的控制

無論是手動還是自動啟動皮帶機(jī)前，都要先響警鈴20秒，通知在皮帶周圍的人員盡快遠(yuǎn)離，以免發(fā)生事故。皮帶機(jī)是輸煤系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備，因此對它的保護(hù)和要求也就相應(yīng)的多了一些。在皮帶機(jī)兩側(cè)設(shè)事故拉線開關(guān)，巡檢人員發(fā)現(xiàn)皮帶及其附近設(shè)備有異常情況時(shí)，可直接拉事故拉線，使皮帶停止。

皮帶重跑偏、縱向撕裂、打滑、管道堵煤等信號都直接進(jìn)入了PLC，一旦其中某一個事故出現(xiàn)時(shí)，都要使皮帶機(jī)立即停止。但是為了避免由于這些事故的假信號影響正常上煤，還設(shè)置了一些屏蔽這些信號的鍵，當(dāng)操作人員能夠確認(rèn)某個信號為誤動作時(shí)，就可以使用屏蔽鍵令這個信號不起作用，等信號處理好后，要馬上恢復(fù)此信號的功能，以免造成更大的損失。參看“一號甲皮帶控制狀態(tài)”圖，本設(shè)備的所有控制和狀態(tài)都可以在這一幅圖中顯示出來。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

本系統(tǒng)對每個設(shè)備都設(shè)置了一個“檢修”鍵，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備需要檢修時(shí),在上位機(jī)中設(shè)定此設(shè)備為“檢修”狀態(tài)，則PLC控制程序禁止此設(shè)備運(yùn)行。

2）電動三通擋板的控制

為了使上煤系統(tǒng)更加靈活，設(shè)置了16個電動三通擋板，并且要求其參與系統(tǒng)聯(lián)鎖，且能就地、程控操作。在自動工作狀態(tài)下，當(dāng)按下預(yù)啟動鍵時(shí)，三通擋板根據(jù)選定的在其前后兩條皮帶的位置，自動完成通甲路或通乙路的動作（例如現(xiàn)在選中的是1#甲皮帶和2#乙皮帶，按下預(yù)啟動鍵后，1#三通擋板就自動打在了通乙路的位置上），為下一步的程啟做好準(zhǔn)備。

但是由于種種原因，甲、乙路到位信號有可能在使用過一段時(shí)間后失靈，因此就又增加了甲路通到位和乙路通到位的假信號，在到位信號失靈后替代實(shí)際信號工作。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

為了避免由于誤操作而引起上煤中斷，在已經(jīng)運(yùn)行的流程中對所有三通擋板操作無效（閉鎖操作）。

3）除塵器

系統(tǒng)設(shè)置了15個除塵器，自動時(shí)，在預(yù)啟動時(shí)啟動，但在啟動皮帶時(shí)不判斷除塵器是否運(yùn)行。聯(lián)鎖手動時(shí)與所在帶式輸送機(jī)聯(lián)動，在啟動皮帶前先輸出啟動除塵器信號，但不論除塵器啟動與否，都繼續(xù)向下啟動皮帶機(jī)。除塵器自身故障不連跳主設(shè)備。

4）除鐵器

系統(tǒng)共有2個盤式除鐵器和8個帶式除鐵器，自動時(shí)，在預(yù)啟動時(shí)啟動，但在啟動皮帶時(shí)不判斷除塵器是否運(yùn)行。聯(lián)鎖手動時(shí)與所在帶式輸送機(jī)聯(lián)動，在啟動皮帶前先輸出啟動除鐵器信號，但不論除鐵器啟動與否，都繼續(xù)向下啟動皮帶機(jī)。除鐵器自身故障不連跳主設(shè)備。

5）振動器

本系統(tǒng)共有30個振動器。它的功能是在出現(xiàn)堵煤的情況自動振打，或每隔20分鐘自動振打10秒，也可切換到手動方式，由操作人員手動隨時(shí)啟停。

6）皮帶秤

皮帶秤輸出的脈沖累加點(diǎn)用于計(jì)算累計(jì)上煤量。

7）葉輪給煤機(jī)

葉輪給煤機(jī)利用行走和撥動功能把在火車、汽車卸煤溝中的煤炭運(yùn)送到皮帶上。自動工作狀態(tài)下，給煤機(jī)啟動和停止取決于在它后面的皮帶的動作，而給煤機(jī)的前進(jìn)和后退，則需要操作人員根

據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行手動操作。參見“一號葉輪給煤機(jī)控制狀態(tài)”畫面。

8）斗輪機(jī)

兩個斗輪機(jī)分別在兩個煤廠，負(fù)責(zé)煤廠煤炭的堆取工作。在機(jī)組使用煤炭量較少時(shí)，利用斗輪機(jī)的堆料功能，配合5#甲、7#甲皮帶正轉(zhuǎn)，把卸煤溝的煤炭存儲在煤廠中；當(dāng)鍋 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

爐使用大量煤炭時(shí)，利用斗輪機(jī)的取料功能，配合5#甲、7#甲皮帶反轉(zhuǎn)，把存儲在煤廠中的煤炭運(yùn)往原煤倉。

9）滾軸篩

滾軸篩位于8#皮帶和9#皮帶之間，其作用是把煤炭進(jìn)行篩分，篩下物直接落到9#皮帶運(yùn)往原煤倉，篩上物通過11#皮帶和碎煤機(jī)進(jìn)行破碎后返回煤廠。當(dāng)滾軸篩出現(xiàn)故障時(shí)，煤炭直接從8#皮帶落在9#皮帶上運(yùn)往原煤倉，可保證原料的供應(yīng)不會因?yàn)闈L軸篩的故障而停止。

10）卸料小車

卸料小車共有兩個，10#甲帶和10#乙?guī)厦娓饕粋€，可在皮帶上行走。其功能是把10#皮帶上的煤炭卸到原煤倉中。

原煤倉共有12個，1~6#原煤倉給1#機(jī)組提供燃料，7~12#原煤倉給2#機(jī)組提供燃料，6#倉與7#倉之間有一段距離，其它倉都是并在一起的。原煤倉上裝有12個位置開關(guān)，可標(biāo)識小車處于哪一個原煤倉上。

卸料小車上面有三個擋板，可以使小車處于卸料/直通狀態(tài)。初始位置為直通狀態(tài)，當(dāng)開始卸料時(shí)，兩側(cè)的擋板打開，位于皮帶上的擋板關(guān)閉，煤炭從皮帶兩側(cè)落入選定的原煤倉；當(dāng)小車經(jīng)過6#倉與7#倉之間時(shí)，為了避免煤炭撒落到外面，兩側(cè)的擋板關(guān)閉，皮帶上的擋板打開，此時(shí)小車處于直通位置，煤炭經(jīng)過小車后依然還落在皮帶上，最終進(jìn)入12#原煤倉中。

小車有兩種卸料方式，定點(diǎn)/連續(xù)方式。定點(diǎn)方式是小車走到選定的原煤倉后，停止不動向原煤倉內(nèi)卸料；連續(xù)方式是小車在選定的原煤倉上來回行走，把煤炭均勻地卸到原煤倉中。

3．4配煤部分介紹

3．4．1自動配煤

自動配煤又稱程控，既通過程序進(jìn)行控制。自動配煤的情況如下：

①配煤程控是根據(jù)現(xiàn)場煤位信號進(jìn)行自動配煤，有3種原則：既優(yōu)先配、順序配、余額配煤。

②若某倉出現(xiàn)低煤位信號，不管原來配倉在哪里進(jìn)行都將立即中止而轉(zhuǎn)入對低煤位信號的煤倉配煤，既出現(xiàn)低煤位信號的煤倉要優(yōu)先配煤。如果是有兩個以上的煤倉同時(shí)出現(xiàn)低煤位的信號，則按煤流方向依次配煤至低煤位信號消失后延時(shí)一段時(shí)間。當(dāng)全部低煤位消失時(shí)，各煤倉的配煤將按順煤流方向依次進(jìn)行。對原煤倉，每個倉都配至高煤位報(bào)警信號出現(xiàn)為止。

③如正在進(jìn)行順序配煤時(shí)，某煤倉又出現(xiàn)低煤位報(bào)警，則立即轉(zhuǎn)到低煤位煤倉進(jìn)行低煤位優(yōu)先配煤，配至低煤位消失后延時(shí)一段時(shí)間，然后返回到剛才順序配的煤倉進(jìn)行順序配煤。④如遇到檢修梨自動跳過。

⑤如果落梨信號發(fā)出后10s，該梨仍未落到位，則發(fā)出梨煤器卡死信號，而轉(zhuǎn)入下一梨繼 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

續(xù)配煤。

⑥因過多的梨卡死而不能自動配煤，只能用手配方式對各倉進(jìn)行配煤?；蛘?，如果此梨不在落位，在上位機(jī)上設(shè)此梨為檢修梨，繼續(xù)程配。

當(dāng)順序配煤到尾倉，尾倉出現(xiàn)給煤位時(shí)，配煤系統(tǒng)即發(fā)出“程配完畢”信號。程配完畢信號發(fā)出后，整個流程即要順煤流方向依次停運(yùn)各個設(shè)備，將皮帶上的煤走空。在流程停運(yùn)之前這一段時(shí)間，配煤將返回第一個倉開始余配煤，每個倉均分，配一段時(shí)間后才轉(zhuǎn)入下一倉。對檢修倉、檢修梨會跳過不配。這一輪配完后，下一輪再重復(fù)進(jìn)行，直到皮帶聲的余煤配完或流程停下來。

⑧檢修梨的設(shè)置都在上位機(jī)上進(jìn)行，尾倉的梨在程配時(shí)處于落下位置，后面的倉不參與配煤，設(shè)置檢修梨前，需要在就地將此梨打在拾起位置，在程配時(shí)不對此梨進(jìn)行控制。鐵嶺電廠配煤系統(tǒng)如圖3—6所示。

3．4．2手動配煤、手動配煤和自動配煤操作方式的選擇，是通過“配煤方式”選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。對于鐵嶺電廠輸煤系統(tǒng)。當(dāng)把“配煤方式”選擇開關(guān)打到“集控”情況時(shí)，可進(jìn)行手動配煤。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

手動配煤是系統(tǒng)提供的針對發(fā)生故障時(shí)的一種配煤方式。在此方式下，只能在控制臺上一對一操作梨煤器，不受程序控制。操作員可根據(jù)模擬屏上顯示的煤倉煤位信號由人工配煤。如：當(dāng)煤帶漏煤時(shí)，由于輸煤皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)已不能保證在程控的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)配煤，如果繼續(xù)用程控配煤，有可能在同一時(shí)間有多個原煤倉發(fā)出低煤位報(bào)警信號，進(jìn)行發(fā)生停爐的危險(xiǎn)。

手動配煤是通過上位機(jī)手動操作每個梨的拾、落，進(jìn)行配煤，手動配煤保護(hù)信號仍然有效，在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，自動連跳相關(guān)設(shè)備。

3．4．3其他配煤方式

除了以上兩種配煤方式以外，皮帶上的余煤采用第三種配煤方式，即余煤配煤，即將余煤配給了高煤位信號消失的煤倉或尾倉。第一種方式和第二種方式是交叉進(jìn)行的，只要一個煤倉出現(xiàn)就優(yōu)先為其配煤。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

第四章 鐵嶺電廠輸煤計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4．1鐵嶺電廠輸煤系統(tǒng)的組成

鐵嶺發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)包括：12臺皮帶機(jī)，38臺梨煤機(jī)，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臺電動擋板，4臺緩沖滾筒，煤位信號，堵煤信號，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。

由圖可見，上煤系統(tǒng)主要由皮帶機(jī)組成，上煤流程為：葉輪給煤機(jī)1G→1號皮帶機(jī)1P→電動擋板1D→2號→皮帶機(jī)2P→3號皮帶機(jī)3P→碎煤機(jī)SM→4號皮帶機(jī)4P→電動擋板2D→5號皮帶機(jī)5P→梨煤機(jī)→鍋爐原煤倉。

以上系統(tǒng)為雙路系統(tǒng)，可一路運(yùn)行，也可雙路同時(shí)運(yùn)行。在1P、2P及4P、5P皮帶機(jī)轉(zhuǎn)接點(diǎn)處經(jīng)過1Da、1Db、2Da、2Db 4臺電動擋板實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的交叉運(yùn)行。這些交叉點(diǎn)的設(shè)置為系統(tǒng)運(yùn)行提供了靈活性，即使發(fā)生故障仍能保證燃料的可靠供給，但由于交叉點(diǎn)的設(shè)置使系統(tǒng)的運(yùn)行方式的組合呈級數(shù)增加。

下面以上煤方式之一1Ga→1Pa→2Pa→3Pa→SM→4Pa→5Pa→煤倉為例說明系統(tǒng)的運(yùn)行，從中找出系統(tǒng)控制程序基礎(chǔ)。正常啟動為逆煤流起動，其順序是：

5Pa啟動→4Pa啟動→3Pa啟動→···→1Ga啟動 按上述啟動的順序保證了當(dāng)1Pa開始上煤時(shí)整個系統(tǒng)已正常運(yùn)行，而不至于發(fā)生跑煤或皮帶上堆煤現(xiàn)象。

正常停止為順煤流停車，其順序是：

1Ga?！訒r(shí)t1后1Pa停→延時(shí)t2后2Pa?！ぁぁぁ訒r(shí)t5后5Pa停 延時(shí)的目的是使被停的皮帶上不存煤，計(jì)算公式： T≥s/v 式中：t該號皮帶機(jī)延時(shí)時(shí)間，s該號皮帶機(jī)長度，v該號皮帶機(jī)運(yùn)行速度。

當(dāng)系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，在故障點(diǎn)前各皮帶機(jī)應(yīng)立即停車，故障點(diǎn)后的各皮帶余煤按 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

順序停機(jī)方式進(jìn)行。

5P皮帶下為多個鍋爐的原煤倉，煤倉內(nèi)有高低煤位信號傳感器，配煤的要求是：每個煤倉都應(yīng)保證有煤，且應(yīng)在高低煤位之間，即煤倉出現(xiàn)低煤位則馬上要求配煤，出現(xiàn)高煤位則停止想該倉配煤。當(dāng)所有煤倉都達(dá)到各個鍋爐的要求后，停止整個系統(tǒng)。

4.2 鐵嶺電廠輸煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵嶺電廠輸煤系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行控制，通過工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、操作，結(jié)構(gòu)如下圖。

該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全部皮帶機(jī)起停程序控制，全部煤倉煤位的連續(xù)監(jiān)測及犁煤器程序控制自動配煤，用各種監(jiān)測傳感器對輸煤系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障的實(shí)時(shí)緊急控制，實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)信急的自動管理、圖形顯示及事故情況下參數(shù)的紀(jì)錄和追憶。

4.2.1 鐵嶺電廠輸煤控制系統(tǒng)功能

鐵嶺電廠為實(shí)現(xiàn)所要求達(dá)到的程控功能，采用了送煤程序控制。送煤的程序控制為正常狀態(tài)下優(yōu)先采用的方式，按事先編好的程序選其一種運(yùn)行方式，可以實(shí)現(xiàn)下述程控功能：（1）程序啟動，即逆煤流方向依次啟動。（2）程序停機(jī)，即順煤流方向依次延時(shí)停機(jī)。（3）聯(lián)鎖停機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)中某一設(shè)備或部位故障而停止運(yùn)行時(shí)，該部位逆煤流方向的全部設(shè)備（碎 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

煤機(jī)除外）瞬時(shí)停機(jī)，順煤流方向的設(shè)備延時(shí)停機(jī)。（4）緊急停機(jī)，即全部停機(jī)，碎煤機(jī)延時(shí)40s 停機(jī)。（5）自動程序配煤，采用自動、手動和其他配煤方式。操作控制功能

鐵嶺電廠輸煤系統(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PT 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(jì)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5段上配煤均可作為獨(dú)立子站實(shí)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)定和瞬時(shí)調(diào)整。

5段通過38 臺犁煤器的程控起落，以實(shí)現(xiàn)時(shí)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。監(jiān)視、提示、報(bào)警功能

在程控室具有同時(shí)動態(tài)監(jiān)視卸煤車、1段、2段、3段、4段、5斷、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(shí)通過監(jiān)視器自動或人工選擇，顯示各處現(xiàn)狀。

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、皮帶秤測量結(jié)果等的直觀顯示功能，并通過對各個信號量的分析比較和計(jì)算，輸出聲報(bào)警CRT 提示報(bào)警。

通過PC機(jī)運(yùn)行狀態(tài)模擬，以預(yù)知個部分可工作情況。故障檢測及保護(hù)聯(lián)鎖功能

輸煤系統(tǒng)各設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)具有條件和時(shí)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)程通訊喘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、自動提示報(bào)警、自動尋找切換工作坊式的能力，可進(jìn)行模擬運(yùn)行和預(yù)報(bào)。

4.3 鐵嶺電廠控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

目前，國內(nèi)外的PLC產(chǎn)品有幾十個系列，上百個型號，各個種類的PLC的容量、結(jié)構(gòu) 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

形式、性能、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格各不相同，適應(yīng)的工作場合也有差異。因此，對于每一個準(zhǔn)備使用PLC的用戶來說，合理的選擇PLC是非常重要的，它直接影響幾個方面的內(nèi)容，下面簡要介紹PLC的選型原則，并介紹本文所選用的PLC。選擇機(jī)型

目前國內(nèi)使用的PLC以國外產(chǎn)品居多。美國是PLC的發(fā)源地，以大中型機(jī)為主，功能完備，單機(jī)價(jià)格高，GE公司、MODICON公司、AB公司是其代表。日本的PLC以中小型機(jī)為主，價(jià)格便宜，典型代表為OMRON公司、三菱（MITSUBISHI）公司的產(chǎn)品。德國SIEMENS公司的產(chǎn)品以可靠性高著稱，其主要產(chǎn)品有S5，S7兩個系列，包括了從大型機(jī)到小型機(jī)各個型號，在國內(nèi)使用廣泛。選擇容量

PLC的容量包空主機(jī)用戶存儲器的內(nèi)存容量和I/O控制點(diǎn)數(shù)兩個方面，選擇時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ孔鰝溆?。葉輪給煤機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)在巧點(diǎn)左右，選擇20點(diǎn)左右工//0即可滿足要求。

選擇I/O模塊

輸入模塊是直流24V DC和交流220V AC兩種。本文選用24V DC輸入。

輸出模塊有三種形式：繼電器輸出，晶體管輸出和可控硅輸出。晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，是直流輸出模塊，用于高速小功率負(fù)載；可控硅輸出模塊是交流輸出模塊，只用于高速大功率負(fù)載；繼電器輸出模塊是交直流輸出模塊，即可帶直流也可帶交流，因其有觸點(diǎn)，故只能用于低速負(fù)載。葉輪給煤機(jī)電控部分控制對象為接觸器，屬于交流低速負(fù)載，故本文選用交流（220V AC）繼電器式輸出模塊

綜合考慮以上三點(diǎn)原則，本文選用S工EMENS公司的SIMATIC S7—200型PLC，該機(jī)屬于整體式PLC，主機(jī)集成了中央處理單元（CPU224），13KB程序和數(shù)據(jù)存儲器，24路數(shù)字量I/O點(diǎn)，P工D控制器和一個RS—485通訊編程口。并可連接7個擴(kuò)展模塊（包括模擬量工//O模塊），最大數(shù)字量輸入/輸出映像區(qū)128/128，最大模擬量輸入/輸出映像區(qū)32/32。

SIMATIC S7-200型機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)如下: 編程語言：STL，LAD和FBD 程序存儲器：8K字節(jié)/典型值為2.6K條指令 數(shù)據(jù)存儲器：2.5K字 掃描速度：0.37μs/指令

指令集：基本編程指令134條 本機(jī)I/O：14入/10出

通訊口數(shù)量：1（RS-485）支持協(xié)議：PP工，DP/T，自由口 特殊功能：PID控制器。內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器

4.4鐵嶺電廠控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

鐵嶺電廠控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是本論文的重點(diǎn)，也是工作中心。在控制系統(tǒng)中的軟件 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

采用西門子的S7-200系列，通過編程梯形圖程序來進(jìn)行控制。由于程序很大，只給出部分梯形圖程序，見下一章。上位機(jī)監(jiān)控畫面的編程內(nèi)容，下載到下位機(jī)PLC的FFPROM中運(yùn)行

系統(tǒng)運(yùn)行前，首先利用紫金橋軟件的工程管理器，繪制被控工藝流程圖，生成靜態(tài)畫面；再通過確定動態(tài)變量數(shù)及屬性、定義變量名TAGNAMF及T/O地址，以便通過現(xiàn)場控制與PLC進(jìn)行聯(lián)結(jié)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過紫金橋監(jiān)視畫面進(jìn)行控制。利用相應(yīng)畫面操作按鈕對畫面進(jìn)行控制，PLC存儲器中梯形圖程序決定紫金橋動態(tài)畫面狀態(tài)；也可查看操作指導(dǎo)、系統(tǒng)說明等輔控畫面。、對這樣一個復(fù)雜及工藝特點(diǎn)，優(yōu)秀方案為采用PLC核心構(gòu)成程序控制。PLC程序設(shè)計(jì)： 針對輸煤系統(tǒng)的控制要求以及具體控制方案的實(shí)現(xiàn)，兩段皮帶啟停設(shè)計(jì)的程序流程如圖4-3所示。程序說明如下：

子模塊0：初始化子程序。在PLC加電時(shí)根據(jù)各個開關(guān)的位置設(shè)立標(biāo)志位，僅在第1個掃描周期執(zhí)行。

子模塊1：并行一線聯(lián)鎖啟動、連鎖停車，并判斷事故停車信號以實(shí)現(xiàn)事故停車。子模塊2：并行一線連鎖啟?？刂瞥绦颉８鶕?jù)啟動標(biāo)志位1實(shí)現(xiàn)并行二線的連鎖啟動、連鎖停車，停車。并判斷事故停車信號以實(shí)現(xiàn)事故停車。

子模塊：交叉線連鎖啟?？刂瞥绦?，根據(jù)啟動標(biāo)志位3實(shí)現(xiàn)交叉線的連鎖啟動、連鎖停車，并判斷事故停車信號以實(shí)現(xiàn)事故停車。

PLC的輸出信號控制電機(jī)的接觸器，啟動送高電平，停止送低電平。程序特點(diǎn)： 特殊標(biāo)志位的使用：使用特殊標(biāo)志位SM0.1，使得初始化子程序（子模塊0）僅在第1個掃描周期執(zhí)行，而在以后的掃描周期不再執(zhí)行。這樣，個別標(biāo)志位在PLC加電后不受開關(guān)變化的影響。例如，并行模塊和交叉模式對應(yīng)標(biāo)志位僅在關(guān)掉主控開關(guān)后才能改變。

內(nèi)部標(biāo)志位的使用：在程序中，利用標(biāo)志位來表示不同的現(xiàn)場情況和程序狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。

程序模塊化：程序由不同子模塊構(gòu)成，各子模塊獨(dú)立完成各自功能，互不干擾，因而程序結(jié)構(gòu)清晰，便于修改。

定時(shí)器的使用：程序中，利用不同的定時(shí)器來設(shè)定不同設(shè)備的延時(shí)時(shí)間，可以靈活地控制要求進(jìn)行延時(shí)時(shí)間的設(shè)定。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

第五章 鐵嶺電廠輸煤計(jì)算機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)

梯形圖是PLC的一種主要編程語言，設(shè)計(jì)好梯形圖程序是用好PLC的關(guān)鍵。在繼電器電路圖中，各繼電器可以同時(shí)動作，而PLC的CPU是串行工作的，即CPU同時(shí)只能處理一條指令，因此在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

應(yīng)遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定。

設(shè)置中間單元。在梯形圖若多個線圈都受到某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路，在梯形圖中可以設(shè)置用該電路控制的存儲器位，它類似于繼電器電路中的中間繼電器。

盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號。PLC的價(jià)格與I/O點(diǎn)數(shù)有關(guān)，每一輸入信號和輸出信號的點(diǎn)數(shù)是降低硬件費(fèi)用的主要措施。

設(shè)立外部連鎖電路。為了防止控制正反轉(zhuǎn)的兩個接觸器同時(shí)動作造成三相電源短路，應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件連鎖電路。

梯形圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了減少語句表指令條數(shù)，在串聯(lián)電路中單個觸點(diǎn)應(yīng)放在右邊，在并聯(lián)電路中單個觸點(diǎn)應(yīng)放在下面。

外部負(fù)載的額定電壓。

對于鐵嶺電廠輸煤系統(tǒng)程序控制中的皮帶啟動，停止語句表如下，梯形圖見附錄1。//V0.0皮帶一段 啟動按鈕V1.0 //V0.1皮帶二段 停止按鈕V1.2 //V0.2皮帶三段 皮帶急停V1.2 //V0.3皮帶四段 復(fù)位按鈕V1.3 Network 1 //按下皮帶啟動按鈕V1.0，五段輸煤皮帶轉(zhuǎn)動。LD V1.0 V0.4 AN V1.1 AN V1.4 = V0.4 TON T37, +50 Network 2 //50s后四段輸煤皮帶轉(zhuǎn)動，定時(shí)器T38計(jì)時(shí)50s LD T37 = V0.3 TON T38 +50 Network 3 //50s后三段輸煤皮帶轉(zhuǎn)動，定時(shí)器T39計(jì)時(shí)50s LD T38 = V0.2 鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

TON T39 +50 Network 4 //50s后三段輸煤皮帶轉(zhuǎn)動，定時(shí)器T40計(jì)時(shí)50s LD T39 = V0.1 TON T40 +50 Network 5 //50s后一段輸煤皮帶轉(zhuǎn)動 LD T40 = V0.0 Network 6 //按停止按鈕V1.2，計(jì)時(shí)開始 LD T1.2 V0.5 AN V1.3 //55s后二段停 LD T39 AN T42 = V0.3 Network 9 //105s后三段停 LD T38 AN T43 = V0.2 Network 10 //155s后四段停 LD T37 AN T44 = 0.3 Network 11 //205s后五段停 LD V1.0 V0.4 AN T45 = V0.4 輸煤順序控系統(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/PPI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。整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖5—1所示，及該控制系統(tǒng)的控制單元輸入輸出端分配5—1所示： 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

與任何控制系統(tǒng)一樣，輸煤控制系統(tǒng)要達(dá)到自動控制首先應(yīng)有比較穩(wěn)定的生產(chǎn)流程和較高的設(shè)備健康水平同時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)具有一定的靈活性和可靠性。本系統(tǒng)采用了基于PLC的集中空駛方式，整個控制系統(tǒng)是將所有被控設(shè)備按照生產(chǎn)流程的要求次序和條件自動啟停和調(diào)節(jié)。以及各個被控設(shè)備的動作過程在上位機(jī)的模擬屏上均有顯示，且可通過計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤對輸煤系統(tǒng)進(jìn)行操作。究其控制系統(tǒng)主要功能如下： 整個控制過程在上位機(jī)的模擬屏上有顯示。

按煤流方向自動起動和停止被控設(shè)備。

在程序控制中，任一設(shè)備啟動不成功，均能按逆煤流方向停機(jī)。在下常運(yùn)行中，任一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，均能按逆煤流停機(jī)。

正常程序配煤的順序是從1號煤倉向3號煤倉依次進(jìn)行。每個煤倉均設(shè)定一個低煤位信號和一個高煤位信號，當(dāng)一個煤倉出現(xiàn)低煤位信號時(shí)對其進(jìn)行配煤。

梯形圖完成的功能是：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個梨煤器及漏斗等設(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。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

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)梨煤器配煤輸送到電廠原煤倉。配煤順序?yàn)椋簝?yōu)先1號爐煤倉配煤，優(yōu)先下限煤倉配煤。

由于梯形圖比較大，請看附錄2。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

結(jié)論

本文全面分析了輸煤系統(tǒng)的基本知識，及其重要意義。并詳細(xì)的研究了順序控制的過程及方法，PLC在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時(shí)在以下幾個方面作了探討：

文章通過對輸煤系統(tǒng)的介紹，分析了目前該系統(tǒng)控制的情況，詳細(xì)展望了輸煤系統(tǒng)發(fā)展的趨勢和方向。

通過探討可編程控制器的功能，及其和繼電器的比較，確定在輸煤控制系統(tǒng)中的使用地位，同時(shí)把它與位機(jī)監(jiān)控配合，來共同控制輸煤系統(tǒng)，不僅提高效率，同時(shí)也大大提高了生產(chǎn)效益。故此，提出將大力改善可編程控制器在輸煤系統(tǒng)的使用范圍。

本文通過介紹輸煤系統(tǒng)主要設(shè)備的情況，對于可編程控制器的優(yōu)越性，針對鐵嶺電廠輸煤現(xiàn)狀進(jìn)行可編程控制分析，說明，尤其在送煤，配煤上，通過梯形圖和上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)合控制。鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

致謝

在本文脫稿之際，我首先要感謝我的老師——李玉杰。老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓創(chuàng)新的工作作風(fēng)，高昂的工作熱情以及執(zhí)著的追求精神使我受益非淺。在整個課題階段，老師擠出寶貴時(shí)間為我答譯解難，在此對培育我的老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。李老師不僅在學(xué)習(xí)，論文上給我很大的幫助和支持，而且在生活，思想上也給予極大的幫組。在調(diào)節(jié)過程中，得到了鐵嶺電廠的大力支持有關(guān)同志的熱情幫助，在次表示感謝。同時(shí)還要感謝繼續(xù)教育中心給予提供了電腦，讓我進(jìn)行了程序的編寫和調(diào)試。也要感謝母校給予了我這次設(shè)計(jì)的機(jī)會！

沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

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鐵嶺發(fā)電廠輸煤順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下位機(jī)控制部分）

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第二篇：102基于西門子PLC熱電廠輸煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于西門子PLC熱電廠輸煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鄧必文

學(xué)院：信息工程學(xué)院 班級：電氣2004-1班 學(xué)號：200440509102 摘要：目前在電力設(shè)備中，PLC得到了廣泛的應(yīng)用，調(diào)速器、保護(hù)、監(jiān)控等都成功的使用了PLC可編程控制器，并且取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)結(jié)合某熱電廠中輸煤監(jiān)控控制系統(tǒng)來說明SIEMENS S7-200系列的PLC具有的穩(wěn)定性好、可靠性高、操作維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、很高的性價(jià)比等一系列的優(yōu)點(diǎn)。

針對某熱電廠輸煤整個系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC控制網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)的輸煤程控系統(tǒng)，對其硬件構(gòu)成和軟件實(shí)現(xiàn)做了介紹。同時(shí)主要研究的是基于SIEMENS S7-200系列的PLC在某熱電廠輸煤控制系統(tǒng)（上煤部分）皮帶跑偏監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用。在軟件設(shè)計(jì)中,分析了各模塊的功能,給出了皮帶跑偏監(jiān)控流程框圖，跑偏傳感器模擬量輸入的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的程序。在硬件設(shè)計(jì)中，分析了控制系統(tǒng)一般硬件的組成和擴(kuò)展方法，給出了本設(shè)計(jì)PLC的輸入輸出配線示意圖。關(guān)鍵詞：S7-200；輸煤系統(tǒng)；監(jiān)控；抗干擾

Coal Handling Control System Design Based on Siemens PLC Thermal Power Plant

Abstract At present in the power equipment, PLC has been widely used, the governor, protection, surveillance and so successful use of the PLC programmable logic controller, and achieved good economic benefits.The design of a thermal power plant in the coal handling monitoring control system to illustrate SIEMENS S7-200 series of the PLC has good stability, high reliability and easy operation and maintenance, anti-interference capability and a high price and a series of advantages.Against a thermal power plant coal handling system as a whole, designed a PLC-based control network and the host computer program-controlled coal handling system, its hardware and software was introduced.At the same time the study is mainly based on SIEMENS S7-200 series PLC in a coal handling thermal power plant control system(coal)belt deviation monitoring system in use.In software design, analysis of the functions of the various modules are given a belt deviation monitoring process diagram, the deviation sensor analog input in the design and the corresponding procedures.On the hardware design, analysis of the general control system hardware components and expansion of methods, given the design of the PLC input and output wiring diagram.Key words: S7-200;coal handling system;monitoring;anti-interference 1前言

1.1 課題的來源及意義

火力發(fā)電廠燃料輸煤系統(tǒng)是電廠的輔助系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對發(fā)電機(jī)組燃煤的卸載、儲存、上煤和配煤。輸煤系統(tǒng)受控設(shè)備多，分布范圍廣，工藝流程復(fù)雜，環(huán)境惡劣。隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為核心的電廠生產(chǎn)過程自動控制技術(shù)得到了大力的推廣應(yīng)用，并逐步普及到輸煤系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)根據(jù)目前火力發(fā)電廠燃料輸煤控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，結(jié)合某熱電廠燃料輸煤系統(tǒng)采用的集中控制模式，對輸煤控制系統(tǒng)技術(shù)改造方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行充分研究論證，提出了具體的系統(tǒng)升級改造方案：采用微機(jī)分級控制系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)、可編程控制器PLC及以太網(wǎng)等先進(jìn)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對輸煤系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、集中操作、實(shí)時(shí)監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲、故障報(bào)警、煤量統(tǒng)計(jì)、語音呼叫和電視畫面切換等功能。該系統(tǒng)具有自動化水平高、控制和管理功能強(qiáng)大、操作簡便、可靠性高等特點(diǎn)，能很好地適應(yīng)燃料輸煤系統(tǒng)的環(huán)境特點(diǎn)。系統(tǒng)經(jīng)過升級改造后，自動化控制水平和可靠性都得到了明顯提高，設(shè)備故障率大大降低，減輕了檢修及運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)，加強(qiáng)輸煤過程的運(yùn)行管理和節(jié)能管理，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修具有非常重要的意義。1.2本課題所做的工作 本課題任務(wù)是以某熱電廠的輸煤系統(tǒng)為例說明基于SIEMENS S7-200系列的PLC在熱電廠中小型控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，充分表明其具有的很強(qiáng)的性價(jià)比。為輸煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供了很好的保障。輸煤程控系統(tǒng)主要是以可編程控制器(PLC)為主，實(shí)現(xiàn)輸煤監(jiān)控系統(tǒng)的自動化控制。與強(qiáng)電集中控制相比，在技術(shù)上具有控制功能強(qiáng)，編程簡單，實(shí)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(diǎn)。PLC不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯，而且也能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制，甚至智能控制；并能實(shí)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和管理創(chuàng)造條件?？删幊绦蚩刂破鱌LC概述 2.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得[6]了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，己經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。雖然PLC問世時(shí)間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步。2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)

1、CPU模塊

在可編程序控制器控制系統(tǒng)中，CPU模塊不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，統(tǒng)一命令和協(xié)調(diào)整個PLC控制系統(tǒng)的工作過程。CPU模塊的工作電壓一般是DC 5V。CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。

2、微處理器

微處理器分為：通用微處理器、單片微處理器和位片式微處理器。其主要有如下功能： ①接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲器存儲； ②用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)信號，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)；

③監(jiān)測和診斷電源、PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中的語法錯誤； ④執(zhí)行用戶程序、完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳遞和存儲等功能；

⑤根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表中的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

3、存儲器

存儲器分為：系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器存放著系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序是由可編程序控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并固化只讀存儲器ROM中，能完成可編程序控制器設(shè)計(jì)者規(guī)定的工作，且用戶不能讀取；用戶程序存儲器存放著用戶編制的控制程序，其容量以字為單位，用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，使可編程序控制器完成用戶要求的特定功能。

4、I/O模塊

輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，聯(lián)系著外部現(xiàn)場和CPU模塊之間的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)字量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的數(shù)字量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。輸出模塊用來發(fā)送輸出信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。

5、編程裝置

編程裝置是PLC不可缺少的一部分，用來生成用戶程序，并對其進(jìn)行編輯、檢查和修改，還可以在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程裝置通過接口與CPU模塊聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。使用編程軟件不僅可以設(shè)置可編程序控制器的各種參數(shù)，還可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯下載到可編程序控制器，也可以將可編程序控制器中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，還可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。

6、電源

可編程序控制器使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC 5V、±12V、24V等直流電源。驅(qū)動可編程序控制器負(fù)載的直流電源一般有用戶提供。2.3西門子S7-200 PLC簡介

2.3.1西門子S7-200 PLC的功能概述

西門子S7-200 PLC系列屬于小型可編程序控制器，可用于簡單的控制場合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它具有極強(qiáng)的通信功能，即使在大型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由成系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。它能夠滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、印刷機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動系統(tǒng)等等。

2.3.2西門子S7-200 PLC的特點(diǎn)S7-200系列具有鮮明的特點(diǎn)：①極高的可靠性；②極豐富的指令集；③數(shù)據(jù)安全性；④易于掌握，操作便捷；⑤豐富的內(nèi)置集成功能；⑥實(shí)時(shí)特性；⑦強(qiáng)勁的通訊能力；⑧豐富的擴(kuò)展模塊。2.3.3西門子S7-200 PLC的硬件結(jié)構(gòu)

[13]西門子S7-200系列PLC具有牢固緊湊的塑料外殼，通過安裝孔垂直或水平地安裝在板上或安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上。利用總線連接電纜，可以把CPU模塊和其他擴(kuò)展模塊，如數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊、通訊模塊等等，連接起來。采用可選的端子排作為固定的接線配件，易于接線。2.3.4 西門子S7-200硬件基本擴(kuò)展及通訊方式

1985年，國際電工委員會IEC對PLC作了如下規(guī)定:可編程控制是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式模塊式的輸入和輸出，制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC具有高可靠性，編程方便，易于使與外部控制器件接口方便，功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。因此，PLC得到迅速的發(fā)和越來越廣泛的應(yīng)用。SIEMENS7-200控制器是當(dāng)前小型PLC領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)先進(jìn)、性能/價(jià)格比高、單元/模塊。SIEMENS7-200由硬件系統(tǒng)和工業(yè)軟件兩大分構(gòu)成。2.3.5西門子S7-200 PLC的工作原理

S7-200 PLC具有兩種工作模式，分別是：運(yùn)行（RUN）模式和停止（STOP）模式。在運(yùn)行模式下，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能；在停止模式下，S7-200 CPU不執(zhí)行用戶程序，此時(shí)可設(shè)置CPU系統(tǒng)的硬件功能，并將用戶程序、數(shù)據(jù)以及硬件設(shè)置信息下載到S7-200 CPU。其中用戶程序用編程軟件創(chuàng)建和編輯。CPU模塊上的模式開關(guān)用于改變和轉(zhuǎn)換S7-200 PLC的工作模式。開關(guān)撥到RUN位置時(shí)，CPU運(yùn)行，啟動用戶程序的運(yùn)行；當(dāng)開關(guān)撥到STOP位置時(shí)，CPU停止，用戶程序的運(yùn)行也停止；開關(guān)撥到TERM位置時(shí)，不改變當(dāng)前操作模式。此外還可以通過Step7-Micro/MIN32編程軟件控制S7-200 CPU的運(yùn)行和停止。S7-200 CPU前面板上的LED顯示著當(dāng)前的工作模式。

1、分析設(shè)計(jì)法

這種設(shè)計(jì)方法主要依靠經(jīng)驗(yàn)直接用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng),來滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程的控制要求。分析設(shè)計(jì)法多用于比較簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),它要求設(shè)計(jì)人員具有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),熟悉工業(yè)現(xiàn)場中最常用的典型控制環(huán)節(jié),需設(shè)計(jì)大量的線路圖并經(jīng)多次修改后才能得到符合要求的梯形圖,并且方案不是惟一的。

①系統(tǒng)原先無控制方案,現(xiàn)要求直接用PLC控制。此種情況下,設(shè)計(jì)梯形圖程序大致可按下面幾步進(jìn)行：分析控制要求；設(shè)計(jì)主令元件和檢測元件,確定輸入輸出信號；設(shè)計(jì)控制程序；檢查、修改和完善程序。設(shè)計(jì)時(shí),首先按所給的要求將生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動劃分成各自獨(dú)立的簡單運(yùn)動,分別設(shè)計(jì)這些簡單運(yùn)動的基本控制程序,然后將這些基本控制程序組合在一起；接下來,分析剛才組合的程序是否滿足控制要求,若不滿足時(shí),在此基礎(chǔ)之上繼續(xù)對梯形圖進(jìn)行完善,直至滿足功能；最后,根據(jù)制約關(guān)系,選擇聯(lián)鎖觸點(diǎn),設(shè)計(jì)聯(lián)鎖程序并設(shè)置必要的保護(hù)措施。編程時(shí)要掌握長、短信號的作用,必要時(shí)須對兩種信號時(shí)行轉(zhuǎn)換。

②用PLC對原有繼電—接觸控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。此種情況下,系統(tǒng)本身提供了電氣控制原理圖,設(shè)計(jì)過程可相對簡單一些,主要是確定輸入輸出,設(shè)計(jì)程序,完善程序。設(shè)計(jì)時(shí)將控制原理圖中的硬繼電器用PLC中對應(yīng)的軟繼電器替代,對梯形圖中出現(xiàn)的橋式結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護(hù)措施即可設(shè)計(jì)出滿足控制功能的梯形圖。編程時(shí)要注意將輸入設(shè)備統(tǒng)一按動合觸點(diǎn)方式接入,梯形圖中所采用觸點(diǎn)和控制線路中觸點(diǎn)形式一致,否則梯形圖中所用觸點(diǎn)要和控制線路中所用觸點(diǎn)形式相反。

2、邏輯設(shè)計(jì)法

這種設(shè)計(jì)方法的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)梯形圖,它既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性和明確可行的設(shè)計(jì)步驟,又具有簡單、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)。主要設(shè)計(jì)過程是分析要求,取得電氣執(zhí)行元件功能表；繪制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表；進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)；完善和補(bǔ)充程序。其過程類似于數(shù)字電子技術(shù)的電路設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)者具備一定的邏輯函數(shù)知識,因而對設(shè)計(jì)者的要求較高,所以不易掌握。

3、狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)法

這種方法主要用于大型順序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),它具有簡單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn),不僅使梯形圖設(shè)計(jì)變得容易,大大節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間,而且初學(xué)者容易掌握,有一定的方法和步驟可遵循。設(shè)計(jì)時(shí)首先畫狀態(tài)流程圖,然后將其改畫為梯形圖。

①狀態(tài)流程圖的畫法。狀態(tài)流程圖主要由工步、有向連線、轉(zhuǎn)換條件和動作四部分組成,它是狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)法的難度所在。畫狀態(tài)流程圖時(shí),先將整個工作過程根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)劃分為若干個獨(dú)立的控制工步,在流程圖中常用PLC內(nèi)部輔助繼電器對工步編號,系統(tǒng)處于某個狀態(tài)時(shí),可在程序中將代表該工步的內(nèi)部輔助繼電器線圈接通,則稱此工步為活動工步,其它工步則稱為不活動步；各工步根據(jù)動作順序用不帶箭頭的直線連接,此直線稱為有向連線,默認(rèn)方向從上而上,當(dāng)直線的方向向上時(shí),需用向上箭頭表示；相鄰兩上工步之間畫一條短橫線,表示轉(zhuǎn)換條件,當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),上一步被封鎖,下一步被激活；在每個步的右側(cè),畫上要被執(zhí)行的控制程序。②狀態(tài)流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。畫梯形圖時(shí),先將系統(tǒng)的第一個工步也就是初始工步激活,一般常采取系統(tǒng)所提供的初始化脈沖作為啟動信號,然后根據(jù)狀態(tài)流程圖的工步發(fā)展,激活下一個工步,復(fù)位上一個工步,將所有工步的程序設(shè)計(jì)完成后,集中用代表各工步內(nèi)部輔助繼電器的動合觸點(diǎn)去驅(qū)動各工步的動作。典型的轉(zhuǎn)換方法有啟—保—停法；置位復(fù)位法；移位寄存器法；步進(jìn)指令法等。

4、計(jì)算機(jī)輔助編程法

計(jì)算機(jī)輔助編程可以把梯形圖直接譯成指令形式,可進(jìn)行在線編程、遠(yuǎn)程編程、也可離線編程,同時(shí)還具備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能,是今后PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。3 輸煤控制系統(tǒng)的組成及程控設(shè)計(jì)

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中較為寵大的一個輔助系統(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(shí)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(shí)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(diǎn)。PLC不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯，而且也能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制，甚至智能控制；并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，聯(lián)網(wǎng)及上位機(jī)監(jiān)控等。對地域分布較廣的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和管理創(chuàng)造條件，可為全廠實(shí)現(xiàn)計(jì)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)。目前，PLC在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用基本上限于設(shè)備級，各設(shè)備或系統(tǒng)處于各自的PLC控制之下，相互間基本獨(dú)立。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，甚至工廠級，這是輸煤系統(tǒng)降耗、增效的需要，也是生產(chǎn)管理和監(jiān)控的需要。輸煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序控制和工業(yè)電視系統(tǒng)監(jiān)視對提高輸煤系統(tǒng)的可靠性、動化程度，減少崗位人員和他們的勞動強(qiáng)度，加強(qiáng)輸煤過程的運(yùn)行管理和節(jié)能管理，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修具有非常重要的意義。3.1 輸煤系統(tǒng)組成 3.1.1卸煤系統(tǒng)

某熱電廠燃煤采用火車運(yùn)至電廠的電3和電4線，由2臺橋式抓斗起重機(jī)將煤卸至能容納20000噸貯煤場內(nèi)儲存，由橋式抓斗起重機(jī)或推煤機(jī)將煤卸落在2個地下受煤斗內(nèi)，地下受煤斗下對應(yīng)的2臺電機(jī)振動給煤機(jī)將煤均勻配給l、2號甲、乙運(yùn)煤皮帶。3.1.2上煤系統(tǒng) 1、2號皮帶來煤至地下轉(zhuǎn)運(yùn)站后經(jīng)三通擋板、落煤管、3號甲、乙皮帶進(jìn)入碎煤機(jī)室，來煤經(jīng)甲、乙波動篩煤機(jī)、篩下細(xì)煤經(jīng)甲、乙緩沖滾筒至4號甲、乙皮帶；篩上大塊煤經(jīng)甲、乙環(huán)錘式碎煤機(jī)將大塊煤砸碎后至4號甲、乙皮帶。然后煤經(jīng)高位轉(zhuǎn)運(yùn)站、三通擋板、落煤管、煤倉間，至5號甲、乙皮帶。地下轉(zhuǎn)運(yùn)站落煤管下設(shè)2臺倉壁振打器，碎煤機(jī)室落煤管下設(shè)4臺倉壁振打器，高位轉(zhuǎn)運(yùn)站落煤管下設(shè)4臺倉壁振打器，1號甲、乙皮帶各設(shè)1臺電子皮帶秤，5號甲、乙皮帶分別設(shè)l臺電子皮帶秤。3號甲、乙皮帶尾各設(shè)1臺噴淋電動閥門、4號甲、乙皮帶尾各設(shè)l臺噴淋電動閥門、5號甲、乙皮帶尾各設(shè)1臺噴淋電動閥門噴水降塵。3.1.3 配煤系統(tǒng)

煤倉間來煤落到5號甲、乙皮帶，沿5號甲皮帶設(shè)4臺單側(cè)犁煤器，沿5號乙皮帶設(shè)4臺雙側(cè)犁煤器，來煤依次落入#1a煤倉、#2a煤倉、#3a煤倉；#1b煤倉、#2b煤倉、#3b煤倉；煤至皮帶末端直接落到終端煤倉。預(yù)留甲備用煤倉和乙備用煤倉各1個煤斗，并預(yù)留備用1臺單側(cè)犁煤器，1臺雙側(cè)犁煤器。

3.3 輸煤系統(tǒng)程控設(shè)計(jì)

綜合分析OMRON,MODICON, SIEMENS三種品牌PLC組件及其軟件功能后,從開發(fā)簡單、使用方便、組態(tài)靈活、功能強(qiáng)大幾方面考慮選用了SIEMENS SIMATIC S7系列PLC組件。3.3.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)采用上位機(jī)監(jiān)控方式取代原來的模擬盤控制方式，整個輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行操作和監(jiān)視全部由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)不僅顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、過程參數(shù)、故障報(bào)警等,也進(jìn)行與運(yùn)行有關(guān)的各種信息的收集、整理及存檔管理。上位機(jī)還應(yīng)具備與MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的能力。該系統(tǒng)配置2臺工控機(jī)作為上位機(jī),1臺作為工程師站, 1臺作為操作員站,且2臺互為熱備用,并通過PROFIBUS-DP網(wǎng)與主PLC連接。監(jiān)控軟件選用SIEMENS公司的WinCC V4.02。

系統(tǒng)主PLC采用2臺SIEMENS S7-300，CPU315-2DP，互為熱備用，負(fù)責(zé)下級PLC控制器的控制和皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)的控制。另外還有4臺PLC選用SIEMENS S7-200，分別負(fù)責(zé)卸煤系統(tǒng)PLC3、上煤系統(tǒng)PLC4、配煤系統(tǒng)PLC5和皮帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)PLC6的控制。3.3.3 遠(yuǎn)程I/O站

系統(tǒng)設(shè)置兩個遠(yuǎn)程I/O站，分別負(fù)責(zé)圓筒倉和原煤倉的犁煤器配煤I/O控制。遠(yuǎn)程站的通信電纜采用光纜。設(shè)置遠(yuǎn)程站極大地減少了控制電纜的數(shù)量和長度，將大大減少因電纜接地或接線不良引起的故障；采用光纜作為通信電纜將消除電壓、電流信號的干擾。3.3.4 一次儀表

系統(tǒng)取消所有一次儀表，現(xiàn)場測量信號經(jīng)變送器后，直接送主PLC，在上位機(jī)上顯示，當(dāng)超過定值時(shí)，提示報(bào)警信息或直接控制停機(jī)。本設(shè)計(jì)中的皮帶監(jiān)控系統(tǒng)采用皮帶跑偏傳感器。當(dāng)跑偏度≧12°時(shí)在上位機(jī)上顯示報(bào)警信息，當(dāng)皮帶進(jìn)一步跑偏達(dá)到≧30°時(shí)上位機(jī)顯示報(bào)警，皮帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)PLC6報(bào)警并連鎖停機(jī)，同時(shí)上位機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制信息控制其他系統(tǒng)的停機(jī)。3.4軟件配置

1、上位機(jī)監(jiān)控軟件 系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件選用SIEMENS公司的W inCC V4.02作為開發(fā)平臺。利用該軟件的變量存檔編輯器和報(bào)表設(shè)計(jì)器可以很方便地將過程數(shù)據(jù)生成用戶檔案庫及報(bào)表。

2、PLC控制軟件

PLC控制軟件選用SIMATIC STEP7作為控制軟件開發(fā)平臺。STEP7編程軟件是一個全集成的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的、采用全局關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具。它采用了現(xiàn)代化的軟件體系結(jié)構(gòu)，對項(xiàng)目進(jìn)行管理、處理、歸檔和建立文件。3.5 PLC網(wǎng)絡(luò)的組建

為提高控制性能，往往要把處于不同地理位置的PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與智能裝置通過傳送介質(zhì)連接起來，實(shí)現(xiàn)通訊，以構(gòu)成功能更強(qiáng)、性能更好的控制系統(tǒng)。PLC聯(lián)網(wǎng)之后，還可進(jìn)行網(wǎng)與網(wǎng)相聯(lián)，以組成更為復(fù)雜的系統(tǒng)。PLC網(wǎng)還可與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，成為它的一個子網(wǎng)。通過PLC的組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)控制規(guī)模的提高、控制過程的綜合與協(xié)調(diào)以及計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等，在相關(guān)系統(tǒng)的布線、維護(hù)和資源共享以及聯(lián)網(wǎng)管理方面也可以實(shí)現(xiàn)較大的改善。3.3.2 PLC系統(tǒng)

(1)整套網(wǎng)絡(luò)采用SIEMENS的設(shè)備這樣可以使用現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完全的分布式結(jié)構(gòu)；

(2)網(wǎng)絡(luò)最上層為以太網(wǎng), 2臺PLC直接掛接在網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，以便可靠地將輸煤系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)傳送至全廠MIS（信息管理系統(tǒng)）是一個由人、計(jì)算機(jī)及其他外圍設(shè)備等組成的能進(jìn)行信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護(hù)和使用的系統(tǒng)。同時(shí)通過以太網(wǎng)將化驗(yàn)站、皮帶秤來的信息也送至MIS；

(3)網(wǎng)絡(luò)第2層為PROFIBUS-DP網(wǎng)，4臺PLC分別為卸煤子系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)、配煤子系統(tǒng)、皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)，它們在運(yùn)行子系統(tǒng)的同時(shí)通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)與PLC1和PLC2進(jìn)行通信，以便接收參數(shù)或發(fā)送狀態(tài)。操作員站和工程師站連接在PROFIBUS總線上作為監(jiān)控站，可完成遠(yuǎn)程編程、修改參數(shù)及在線監(jiān)控功能；

(4)網(wǎng)絡(luò)第3層為遠(yuǎn)程I/O鏈路：AS-I接口層，遠(yuǎn)方現(xiàn)場的一些執(zhí)行器、傳感器或小型模塊(LOGO)通過DP/AS-I鏈接器和PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以便接收參數(shù)或發(fā)送狀態(tài)；通常用簡單的兩芯電纜進(jìn)行連接，造價(jià)很低，使用很方便。(5)具體配置如下：

PLC1,PLC2采用S7-300系列CPU315-2DP，外加以太網(wǎng)通信模塊CP342-5；PLC3, PLC4, PLC5,PLC6采用S7-200系列CPU226；操作員站和工程師站采用功能強(qiáng)大的臺式計(jì)算機(jī)，外加.MPI接口。選擇CP5611網(wǎng)卡可連接到PROFIBUS-DP上。配置STEP7編程軟件包可作為編程設(shè)備使用。.通常還要配置WinCC等軟件包作為監(jiān)控操作站使用。4 S7-200在輸煤監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

上煤系統(tǒng)的組成可分為皮帶運(yùn)輸機(jī)、碎煤、篩煤設(shè)備、三通擋板（除鐵、除木）、除塵設(shè)備和計(jì)量設(shè)備等。皮帶運(yùn)輸機(jī)在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中，承擔(dān)了全廠來煤的運(yùn)輸、提升、分配等工作，是輸煤系統(tǒng)的主線設(shè)備。因此，皮帶運(yùn)輸穩(wěn)定可靠及控制方式的合理選擇，直接關(guān)系到整個輸煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行。目前，在我國火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中，皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制方式有三種:就地控制、集中單獨(dú)控制、集中微機(jī)程序控制。同時(shí)對皮帶的跑偏狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。包括采用跑偏傳感器和工業(yè)電視監(jiān)視。

4.1某熱電廠現(xiàn)有的輸煤上煤系統(tǒng)簡介與控制要求

某熱電廠要求在遠(yuǎn)離輸煤走廊的主廠房控制室里,對2條輸煤線的18臺設(shè)備進(jìn)行控制,并實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及皮帶跑偏的情況。我們采用PLC實(shí)現(xiàn)輸煤設(shè)備的聯(lián)鎖控制以保證其可靠性和特殊性,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)則作為上位機(jī)與PLC互相配合,共同完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)控功能,本設(shè)計(jì)將主要介紹PLC在熱電廠輸煤系統(tǒng)中的控制應(yīng)用。該熱電廠輸煤系統(tǒng)有2條輸煤線，包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、振動篩、破碎機(jī)等共18臺設(shè)備,在電廠中有著極為重要的地位,一旦不能正常工作,發(fā)電就會受到影響。為了保證生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性,輸煤系統(tǒng)采用自動(聯(lián)鎖)、手動(單機(jī))兩種控制方式,自動、手動方式由開關(guān)進(jìn)行切換。由于輸煤走廊環(huán)境惡劣,全部操作控制都在主廠房的主控制室里進(jìn)行,儀表盤上設(shè)有各個設(shè)備的啟、停按鈕,還有為PLC提供輸入信號的控制開關(guān)。輸煤設(shè)備控制功能由PLC實(shí)現(xiàn),設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和皮帶跑偏監(jiān)測以及事故紀(jì)錄功能則由上級工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成。

為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行,該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求:①供煤時(shí),各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序,即對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；②各設(shè)備啟動和停止過程中,要合理設(shè)置時(shí)間間隔(延時(shí))，啟動延時(shí)統(tǒng)一設(shè)定為10s即給煤機(jī)啟動之前所有的皮帶機(jī)，碎煤機(jī)，篩煤機(jī)，梨煤器延時(shí)10s啟動；停車延時(shí)按設(shè)備的不同要求而設(shè)定,分為10 s,20 s,30 s,40 s,60 s幾種,以保證停車時(shí)破碎機(jī)為空載狀態(tài),各輸煤皮帶上無剩余煤；③運(yùn)行過程中,某一臺設(shè)備發(fā)生故障時(shí),應(yīng)立即發(fā)出報(bào)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(shí)聯(lián)鎖停車；④各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān),跑偏12°時(shí)發(fā)出告警信號,跑偏30°時(shí)告警并自動停車；停車要求：發(fā)生事故的皮帶及之前的所有設(shè)備要求馬上停機(jī)，而事故點(diǎn)后面的設(shè)備按順序以一定的時(shí)延停機(jī)；⑤可在線選擇啟動備用設(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；⑥上位機(jī)可顯示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況,并對輸煤過程有關(guān)情況(報(bào)警、自動停機(jī)等)做出實(shí)時(shí)紀(jì)錄。4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.2.1 PLC選型

根據(jù)輸煤監(jiān)控系統(tǒng)的自控要求,我們選用了德國SIEMENS公司推出的S7-200型PLC,它具有可靠性高、體積小、擴(kuò)展方便、使用靈活的特點(diǎn)?；綜PU單元選用的是CPU224,型號為6ES7 214-1AD23-0XB0 DC/DC/DC。性能如下：

2048程序存儲器；2048數(shù)據(jù)存儲器；14點(diǎn)輸入,10點(diǎn)輸出； 可擴(kuò)展7個模塊；128個定時(shí)器；128個計(jì)數(shù)器；4個硬件中斷、1個定時(shí)器中斷；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；高速計(jì)數(shù)器；

可利用PPI協(xié)議或自由口進(jìn)行通信；3級密碼保護(hù)； 擴(kuò)展模塊的選擇：

①輸出數(shù)字量擴(kuò)展模塊選用一塊EM223, 因?yàn)橄到y(tǒng)輸出量變化不是很頻繁。型號為6ES7 223-1BL22-0XA0 16個DC輸入點(diǎn),16個繼電器輸出點(diǎn)。由于信號傳輸距離長，在輸出模塊上再外加一 DC 24V 直流電源，且單獨(dú)接地，以免影響信號的正確輸出。

②輸入模擬量擴(kuò)展模塊選用三塊EM231，型號為6ES7 231-0HC22-0XA0 每塊4路模擬量輸入。③皮帶跑偏檢測傳感器選用立德公司生產(chǎn)的DPK-12-30皮帶跑偏開關(guān)。兩級輸出，一級跑偏報(bào)警為12°，二級跑偏為30°。更多信息參看第五章第一節(jié) 傳感器。4.2.2 硬件系統(tǒng)關(guān)系

在輸煤自控系統(tǒng)中,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)和輸煤控制PLC進(jìn)行通信,對皮帶跑偏信號和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣,并在屏幕上顯示輸煤系統(tǒng)仿真畫面,可以直觀地察看設(shè)備的狀態(tài)。當(dāng)皮帶跑偏(跑偏12°)時(shí),在屏幕上顯示報(bào)警畫面；當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或皮帶嚴(yán)重跑偏(跑偏30°)時(shí),在屏幕上顯示報(bào)警畫面并向PLC發(fā)送事故停車信號。輸煤控制PLC則根據(jù)控制開關(guān)的輸入信號,執(zhí)行對應(yīng)程序塊,控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能:向上級工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)送工作組態(tài)信息，接收上級工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的事故停車信號,實(shí)現(xiàn)事故停車處理功能并啟動報(bào)警設(shè)備。二者配合共同實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測和控制功能。上級工業(yè)控制計(jì)算機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對電廠其他系統(tǒng)的監(jiān)控,由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、輸煤系統(tǒng)PLC和其他系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備(PLC、監(jiān)控儀表)共同構(gòu)成分布式系統(tǒng)(DCS)。4.2.3 運(yùn)行模式

根據(jù)輸煤過程的要求,本系統(tǒng)在一般情況下設(shè)計(jì)了兩種運(yùn)行模式情況,采用并行模式,可根據(jù)需要獨(dú)選用或同時(shí)運(yùn)行輸煤一線和輸煤二線。交叉模式是由輸煤一線和輸煤二線的有關(guān)設(shè)備組成的,僅在特殊情況下選用。并行模式 ①并行一線：聯(lián)鎖開車順序:#5a皮帶機(jī)→#4a皮帶機(jī)→甲篩煤機(jī)→甲碎煤機(jī)→#3a皮帶機(jī)→#2a皮帶機(jī)→#1a皮帶機(jī)→甲給煤機(jī)。聯(lián)鎖停車順序:與開車順序相反,延時(shí)時(shí)間按上述要求設(shè)定。

②并行二線：聯(lián)鎖開車順序:#5b皮帶機(jī)→#4b皮帶機(jī)→乙篩煤機(jī)→乙碎煤機(jī)→#3b皮帶機(jī)→#2皮帶機(jī)→#1b皮帶機(jī)→乙給煤機(jī)。聯(lián)鎖停車順序:與開車順序相反,延時(shí)時(shí)間按上述要求設(shè)定。4.4 PLC程序設(shè)計(jì)

1、程序總體設(shè)計(jì)

本程序總體采用的模塊化設(shè)計(jì)，各個模塊采用狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)，即用順序功能圖編程后轉(zhuǎn)為梯形圖，主要是狀態(tài)量較多，適合采用步進(jìn)控制來實(shí)現(xiàn)。步進(jìn)指令的要點(diǎn)有： ⑴只有已激活的步的程序才被掃描、被執(zhí)行。

⑵在已激活步中，如果激活了后續(xù)步，則自然處于非激活狀態(tài)。⑶在程序中，可把任意某步激活。

⑷當(dāng)某步激活后，原來激活它的條件變化，不再對其產(chǎn)生影響。

① 程序模塊1:初始化子程序.在PLC加電時(shí)根據(jù)各個開關(guān)的位置設(shè)立標(biāo)志位.它僅在第一個掃描周期執(zhí)行。程序的開機(jī)掃描，程序運(yùn)行方式的選擇并判斷事故停車信號以實(shí)現(xiàn)事故停車。② 程序模塊2：并行一線程序。③ 程序模塊3：并行二線程序。

④PLC的輸出信號控制電機(jī)的接觸器,啟動送高電平,停止送低電平。但是,碎煤機(jī)功率達(dá)90kW,給煤機(jī)功率達(dá)110 KW,需要變頻降壓啟動,所以啟動時(shí)PLC送一個正脈沖,停車時(shí)PLC送一個負(fù)脈沖。

2、程序特點(diǎn).①特殊標(biāo)志位的使用:使用特殊標(biāo)志位SM0.1,使得初始化子程序(子模塊0)僅在第1個掃描周期執(zhí)行,而在以后的掃描周期不再執(zhí)行。

②程序模塊化:程序由不同子模塊構(gòu)成,各子模塊獨(dú)立完成各自功能,互不干擾,因而程序結(jié)構(gòu)清晰,便于修改。

③定時(shí)器的使用:程序中,利用不同的定時(shí)器來設(shè)定不同設(shè)備的延時(shí)時(shí)間,可以靈活地根據(jù)控制要求進(jìn)行延時(shí)時(shí)間的設(shè)定。5 模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1傳感器

5.1.1跑偏傳感開關(guān)的原理與應(yīng)用

跑偏開關(guān)是帶式輸送機(jī)中關(guān)鍵的控制元件，主要應(yīng)用在冶金、電力、煤巖、礦山及化工等行業(yè)的輸送系統(tǒng)中。結(jié)合PLC控制，為輸送系統(tǒng)自動化控制提供了可靠的傳感元件。5.1.2 DPK系列的兩級跑偏傳感開關(guān)

1、概述

DPK系列的跑偏傳感開關(guān)是立德公司研制的新一代產(chǎn)品，可用于輸送機(jī)膠帶跑偏的檢測，防止由于膠帶跑偏而造成物料溢出等故障。是輸送機(jī)自動化控制不可缺少的傳感元件。

3、技術(shù)參數(shù)

①使用環(huán)境條件 a.環(huán)境溫度：-30℃～70℃ b.相對濕度不大于85%

4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6、產(chǎn)品安裝使用注意事項(xiàng) ①產(chǎn)品外殼設(shè)有接地端子，用戶在安裝使用時(shí)必須可靠接地。②安裝現(xiàn)場應(yīng)不存在對鋁合金有腐蝕作用的有毒氣體。③產(chǎn)品的維修必須在安全場所進(jìn)行，或當(dāng)現(xiàn)場確認(rèn)無可燃性粉塵存在時(shí)方可進(jìn) 行。④本拉繩開關(guān)外殼必須保持清潔，粉塵堆積厚度不大于3mm。5.2 模擬量的PLC設(shè)計(jì)

5.2.1 模擬量輸入在PLC編程中的設(shè)計(jì)

模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號為模擬量的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的控制方式可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制是根據(jù)控制的設(shè)定值直接向控制對象輸出控制信號。閉環(huán)控是使用控制的設(shè)定值與反饋值的差進(jìn)行控制的，以求得設(shè)定值與反饋值的偏差最小。模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注意抗干擾問題。解決干擾的辦法有4個。其一是接地問題，這里包括PLC接地端的接地，要真接地不要假接地，即直接接大地。其二是模擬信號線的屏蔽問題，屏蔽線的始端和終端都要接地，信號線的屏蔽是防止干擾的重要措施。其三是對某些高頻信號要解決匹配問題，如果不匹配，很容易在信號傳輸中引送中引進(jìn)干擾，使信號失真。其四是對信號進(jìn)行濾波，可以采用硬件濾波和軟件濾波。軟件濾波主要是數(shù)字濾波。本設(shè)計(jì)中的皮帶跑偏30°報(bào)警并停機(jī)的模擬量輸入設(shè)計(jì)采用的開環(huán)控制，因?yàn)閷?shí)踐證實(shí)可以滿足要求。

MOVW AIW0,VW0 #5a皮帶跑偏傳感器檢測到的跑偏值傳送到PLC寄存器VW0。–I +6552,VW0 VW0的內(nèi)容減去6552，送VW0。

/I +131,VW4 VW0的內(nèi)容被131除，得出皮帶跑偏結(jié)果送 VW4。MOVW +30,VW2 #5a皮帶機(jī)跑偏報(bào)警并停機(jī)值設(shè)定為30°。

W≧ VW4，VW2 檢測值與設(shè)定值進(jìn)行比較，若成立則繼電器M0.0輸出。6 PLC的抗干擾、維護(hù)和故障診斷

由于輸煤設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境十分惡劣，大多數(shù)電氣控制柜置于地平線以下，其濕熱、高粉塵環(huán)境大大增加了電氣接線和繼電器吸合方面的故障?；痣姀S輔助系統(tǒng)空間往往十分狹小,控制系統(tǒng)設(shè)備、配電裝置往往同室布置；電纜通道十分有限,經(jīng)常是電氣設(shè)備高壓、低壓動力電纜與控制電纜以及PLC控制系統(tǒng)信號電纜同向并排敷設(shè)。高電壓、大電流的電氣設(shè)備在啟動接通和停運(yùn)斷開時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電干擾可能會在PLC輸入線上產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流,足以使PLC輸入端的光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光,使光電耦合器的抗干擾作用失效,導(dǎo)致PLC產(chǎn)生誤動作，造成偶然性的誤信號。輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中，各種干擾信號多，是影響輸煤程控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。要使輸煤程控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，增加其抗干擾能力是十分重要的。由于輸煤系統(tǒng)運(yùn)行條件惡劣，各類干擾信號較多，使得抗干擾問題成為輸煤程拴設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)行中的一大難題。許多電廠輸煤程控系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定運(yùn)行，抗干擾能力差是其最主要的原因。6.1 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施

一般來說，PLC系統(tǒng)故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩大類，內(nèi)部故障指PLC本身的故障，外

[9]部故障指系統(tǒng)與實(shí)際過程相連的傳感器、檢測開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分的故障。系統(tǒng)中只有5%的故障發(fā)生在PLC內(nèi)部，說明PLC的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外部設(shè)備，提高系統(tǒng)可靠性的重點(diǎn)應(yīng)放在外部設(shè)備方面。因此我們從硬件和軟件兩方面考慮，對外部設(shè)備綜合運(yùn)用以下幾種抗干擾措施，在實(shí)際運(yùn)行中收到了良好效果。6.1.1硬件措施

1、信號隔離

目前在電廠輸煤程控系統(tǒng)中，現(xiàn)場設(shè)備與I/0模塊之間的開關(guān)量信號是否需經(jīng)繼電器隔離，一直是設(shè)計(jì)中爭論的焦點(diǎn)。有觀點(diǎn)認(rèn)為不需經(jīng)繼電器隔離，可將現(xiàn)場信號直接送到I/0模塊，理由是I/0模塊本身具有一定抗干擾能力，模塊內(nèi)的光電隔離器使信號在其內(nèi)部、外部電路上完全隔離，再加上阻容濾波電路，便可有效防止干擾的侵入。同時(shí)，由于省去了中間繼電器，系統(tǒng)接線簡化，系統(tǒng)故障點(diǎn)也隨之減少。我們通過對我廠輸煤系統(tǒng)外部環(huán)境、PLC裝置內(nèi)部電路的分析以及實(shí)地運(yùn)用的考察，認(rèn)為PLC自身有良好的抗干擾性能，但在輸煤控制時(shí)采用繼電器隔離仍是十分必要。

2、電纜選擇與敷設(shè)

開關(guān)量信號一般對信號電纜無嚴(yán)格的要求,可選用一般的電纜,信號傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí),可選用屏蔽電纜。模擬信號和高速信號線應(yīng)選擇屏蔽電纜。通信電纜要求可靠性高,有的通信電纜的信號頻率很高,一般應(yīng)選用PLC生產(chǎn)廠家提供的專用電纜,在要求不高或信號頻率較低時(shí),也可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜。

3、接地屏蔽 傳送模擬信號的屏蔽線,其屏蔽層應(yīng)一端接地。為了泄放高頻干擾,數(shù)字信號線的屏蔽層應(yīng)并聯(lián)電位均衡線,其電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10,并將屏蔽層兩端接地。如果無法設(shè)置電位均衡線,或只考慮抑制低頻干擾時(shí),也可以一端接地。不同的信號線最好不用同一個插接件轉(zhuǎn)接,如必須用同一個插接件,要用備用端子或地線端子將它們分隔開，以減少相互干擾。

4、模擬信號采用直流輸入/輸出

如果模擬量輸人/輸出信號距離PLC較遠(yuǎn),應(yīng)采用4-20mA或0-10mA的電流傳輸方式,而不是易受干擾的電壓傳輸方式。

5、PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源

如大功率可控硅裝置、高頻焊機(jī)和大型動力設(shè)備等。PLC不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi),在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動力線(二者之間的距離應(yīng)大于200mm)。與PLC裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)的電感性元件,如繼電器、接觸器的線圈,應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。6.2 PLC的檢修與維護(hù)

PLC的主要構(gòu)成元器件是以半導(dǎo)體器件為主，考慮到環(huán)境的影響，隨著使用時(shí)間的增長，元器件總是要老化的。因此定期檢修與做好日常維護(hù)是非常必要的。[6]對檢修工作要定個制度，按期執(zhí)行，保證設(shè)備運(yùn)行狀況最佳。每臺PLC都有確定的檢修時(shí)間，一般情況下檢修時(shí)間以每6個月至一年為宜，當(dāng)外部環(huán)境較差時(shí)，可根據(jù)具體情況縮短檢修間隔時(shí)間。參考文獻(xiàn): 1.陳立定等

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8.陳在平，岳有軍

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 9.S7-200 PLC用戶指南[M]，北京：西門子（中國）有限公司自動化部，2002 11～13 10.RSLogie5OOPLCUserManual，Roekwe11Internationa1Corporationl998 致謝:

本論文是在導(dǎo)師張繼紅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、淵博的知識、高尚的人格以及為人師表的風(fēng)范使我受益匪淺。大學(xué)四年期間，在我的學(xué)習(xí)、課題設(shè)計(jì)中，張老師給了我大量的幫助和寶貴的意見，在這里謹(jǐn)向辛勤培育我的導(dǎo)師表示最真摯的感謝。在課題設(shè)計(jì)和完成論文的過程中，也得到了教研室其他老師和同學(xué)的幫助，在此一并表達(dá)我真誠的感謝!謝謝所有給過我?guī)椭凸膭畹呐笥眩?/p>