【正文】 基于PLC的熱電廠輸煤系統(tǒng)控制設計方案第1章 緒論皮帶傳輸系統(tǒng)因其結構簡單，使用方便，造價低廉被廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、軍事等方面，在采礦運輸、冶金送料、車站及碼頭的貨物運輸更是廣泛使用，同樣，發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)也采用皮帶傳輸。熱電廠輸煤系統(tǒng)是熱工廠中較為龐大的一個公用系統(tǒng)，其任務是卸煤、配煤、上煤以達到按時、保質、保量的為機組提供燃煤的目的。 基于PLC的輸煤控制系統(tǒng)的意義傳統(tǒng)的熱電廠輸煤控制系統(tǒng)是一種基于繼電接觸器和人工手動方式的半自動化系統(tǒng)，現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，工人們通過開動承前起后的皮帶運輸機及取煤機向鍋爐前的儲煤倉輸煤，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂及落煤管堵塞等等故障。但對熱電廠而言，蒸汽工序的爐膛是不容許斷煤的。輸煤系統(tǒng)工作時盡量將煤裝滿儲煤倉，不僅可以保證輸煤系統(tǒng)故障時，工人們有足夠的時間排除故障，也可以保證輸煤設備有充分的時間檢修。隨著發(fā)電廠規(guī)模的迅速擴大，輸煤系統(tǒng)的作用日益突出，而傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無法滿足熱電廠的需要，因此需要對傳統(tǒng)的發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)進行改造。傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)具有以下特點：（1）任務重 為了保證工業(yè)用煤，輸煤系統(tǒng)必須始終處于完好的狀態(tài)。日累計運行時間達810h以上。（2） 運行環(huán)境差、勞動強度大 由于各種因素造成輸煤系統(tǒng)的運行環(huán)境惡劣、臟污，需要占用大量的輔助勞動力。（3）一次起動設各多，安全聯(lián)鎖要求高 同時起動的設備高達2030臺以上，在起動或停機過程中有嚴格的聯(lián)鎖要求。1第2章 可編程序控制器的概況 PLC的概念及發(fā)展現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品，為了滿足這一要求，生產設備和自動生產線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的新型工業(yè)控制裝置，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable Controller）本來應簡稱PC，為了與個人計算機（Personal Computer）的簡稱PC相區(qū)別，現(xiàn)在一般將可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。 可編程序控制器的歷史可編程序控制器的產生和發(fā)展與繼電器控制系統(tǒng)又很大的關系。繼電器已有上百年的歷史，它是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關。在復雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，可能會花費大量時間，嚴重地影響生產。1968年，美國最大的汽車制造廠家——通用汽車公司（GM）提出了研制可編程序控制器的基本設想，即：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；（2）維護方便，采用插件式結構；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）成本可與繼電器控制柜競爭；（6）可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；（7）可直接使用115V交流輸入電壓；（8）輸出采用115V交流電壓，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等負載；（9）通用性強，擴展方便；（10）能存儲程序，存儲器容量可擴展到4KB。1969年，美國數(shù)字設備公司（DEC）研制出了世界上第一臺可編程序控制器。70年代初期出現(xiàn)了微處理器，它的體積小、功能強、價格便宜，很快被用于可編程序控制器，使它的功能增強、工作速度加快、體積減小、可靠性提高、成本下降?？删幊绦蚩刂破鞑粌H能實現(xiàn)對開關量的邏輯控制，還具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、運動控制、模擬量PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。在發(fā)達的工業(yè)化國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應用在所有的工業(yè)部門，其應用已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設備和農業(yè)等領域。 可編程序控制器的硬件及工作原理 可編程序控制器的基本結構可編程序控制器主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（）。CPU模塊輸出模塊輸入模塊編程器~可編程序控制器接觸器電磁閥指示燈電 源按 鈕選擇開關限位開關電 源 PLC控制系統(tǒng)示意圖（1）CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在可編程序控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存和數(shù)據(jù)。（2）I/O模塊輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數(shù)字撥碼開關、限位開關、接近開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。（3）編程器編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時各種編程元件的工作狀態(tài)。（4）電源可編程序控制器使用220V交流電源或24V直流電源。可編程序控制器內部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內的電路供電。某些可編程序控制器可以為輸入電路和外部電子檢測裝置（如接近開關）提供24V直流電源，驅動現(xiàn)場執(zhí)行機構的直流電源一般由用戶提供。 可編程序控制器的物理結構根據(jù)硬件結構的不同，可以將可編程序控制器分為整體式、模塊式和疊裝式。（1）整體式可編程序控制器整體式又叫單元式或箱體式，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱狀機殼內，機構非常緊湊。它的體積小、價格低，小型可編程序控制器一般采用整體式機構。（2）模塊式可編程序控制器大、中型可編程序控制器和部分小型可編程序控制器采用模塊式機構。模塊式可編程序控制器用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由框架和模塊組成。模塊插在模塊插座上，后者在框架中的總線連接板上。可編程序控制器廠家備有不同槽數(shù)的框架供用戶選用，如果一個框架容納不下所選用的模塊，可以增設一個或數(shù)個擴展框架，各框架之間用I/O擴展電纜相連。有的可編程序控制器沒有框架，各種模塊安裝在基板上。（3）疊裝式可編程序控制器三菱公司的FX系列可編程序控制器吸取了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和深度相同，但是寬度不同。它們不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體，輸入、輸出點數(shù)的配置也相當靈活，有人將這種結構稱為疊裝式。 4第3章 系統(tǒng)的硬件設計PLC控制系統(tǒng)的硬件設計是指硬件選型。近十幾年來，國內外眾多生產廠家提供了多種系列、功能各異的PLC產品，已有幾十個系列、幾百種型號。PLC品種繁多，其結構形式、性能、I/O點數(shù)、用戶程序存儲器容量、運算速度、指令系統(tǒng)、編程方法和價格等各有不同，使用場合也各有側重。因此，合理選擇PLC，對提高PLC控制系統(tǒng)的技術、經(jīng)濟指標起著重要作用。 PLC機型選擇 系統(tǒng)機型的選擇在考慮上述因素后，還要根據(jù)工程應用實際考慮其它一些因素，包括：性能價格比，毫無疑問，高性能的機型必然需要較高的價格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據(jù)工作的投資狀況來確定機型；備品備件的統(tǒng)一考慮，無論什么樣的設備，投入生產以后都要具有一定數(shù)量的備品備件，在系統(tǒng)軟件設計時，對于一個工廠來說應盡量與原有設備統(tǒng)一機型們這樣就可減少備品備件的種類和資金積壓，同時還有考慮備品備件的來源，所選機型要有可靠的訂貨來源；計數(shù)支持，選定機型時還要考慮有可靠的計數(shù)支持，這些支持包括必要的技術培訓，設計指導，系統(tǒng)維修等內容。以此為依據(jù)，我選用三菱公司的FX2N系列可編程序控制器。FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設計的要求。整個熱電廠輸煤控制系統(tǒng)由一臺PLC控制，共有0～7等12條輸送帶，由一個控制室控制，將這一臺PLC放在此控制室，對其說明如下： （1）控制要求整個控制系統(tǒng)可以分為卸煤和上煤兩個部分，而這兩部分都包括自動和手動控制。3輸送帶主要完成卸煤部分的工作，此部分具有自動控制和手動控制方式供選擇，并且具有緊急停止和故障報警的功能。當運行方式確定為自動控制后，按下起動按鈕，電鈴向各崗位發(fā)出預告信號，電鈴響60S后自動停止，然后起動3輸送帶，再按逆煤流方向逐一起動每臺聯(lián)鎖電機，最后一臺電機起動完后，各臺設備正常運行。正常停機按下停止按鈕，料斗停止下煤，經(jīng)一定延時后，各輸送帶按順煤流方向依次延時停機。如果遇其設備故障，該設備及其前面的設備立即停機，而該輸送帶以后的皮帶待料運完后停機。0、7輸送帶主要完成上煤部分的工作，其與卸煤部分的要求一致，只是有AD、BD兩種方式選擇來運行。（2）控制對象卸煤部分： 上煤部分：① 料斗電磁閥1個 ① 犁煤機2臺 拉繩開關1個 拉繩開關2個 ② 1輸送帶 ② 4A和4B輸送帶皮帶傳動電動機1臺 皮帶傳動電動機1臺 拉繩開關1個 拉繩開關2個 ③ 2輸送帶 ③ 5A和5B輸送帶皮帶傳動電動機1臺 皮帶傳動電動機2臺 拉繩開關1個 拉繩開關2個 ④ 3輸送帶 ④ 6A和6B輸送帶皮帶傳動電動機1臺 皮帶傳動機2臺拉繩開關1個 拉繩開關 ⑤ 7A和7B輸送帶 皮帶傳動機電動機2臺 拉繩開關 ⑥ 0輸送帶 皮帶傳動機1臺 拉繩開關1個輸入、輸出點數(shù)分配如下：（1）輸入點：卸煤、上煤時自動/手動切換需要2個輸入點；卸煤、上煤時的聯(lián)鎖啟動、停止