【文章內(nèi)容簡介】 煤倉各1個(gè)煤斗，并預(yù)留備用1臺(tái)單側(cè)犁煤器，1臺(tái)雙側(cè)犁煤器。 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。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(gè)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(tái)工控機(jī)作為上位機(jī),1臺(tái)作為工程師站, 1臺(tái)作為操作員站,且2臺(tái)互為熱備用,并通過PROFIBUSDP網(wǎng)與主PLC連接。監(jiān)控軟件選用SIEMENS公司的WinCC 。系統(tǒng)主PLC采用2臺(tái)SIEMENS S7300，CPU3152DP，互為熱備用，負(fù)責(zé)下級(jí)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(tái)PLC選用SIEMENS S7200，分別負(fù)責(zé)卸煤系統(tǒng)PLC上煤系統(tǒng)PLC配煤系統(tǒng)PLC5和皮帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)PLC6的控制。 遠(yuǎn)程I/O站系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)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(hào)的干擾。 一次儀表系統(tǒng)取消所有一次儀表，現(xiàn)場測(cè)量信號(hào)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≧12176。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≧30176。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)。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 。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。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(tái)。STEP7編程軟件是一個(gè)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(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理、處理、歸檔和建立文件。 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(gè)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。 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(tái)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(gè)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PROFIBUSDP網(wǎng)，4臺(tái)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?cè)谶\(yùn)行子系統(tǒng)的同時(shí)通過PROFIBUSDP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：ASI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/ASI鏈接器和PROFIBUSDP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S7300系列CPU3152DP，外加以太網(wǎng)通信模塊CP3425；PLC3, PLC4, PLC5,PLC6采用S7200系列CPU226；操作員站和工程師站采用功能強(qiáng)大的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。選擇CP5611網(wǎng)卡可連接到PROFIBUSDP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 S7200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(gè)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(duì)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。某熱電廠要求在遠(yuǎn)離輸煤走廊的主廠房控制室里,對(duì)2條輸煤線的18臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dòng)篩、破碎機(jī)等共18臺(tái)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(huì)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(dòng)(聯(lián)鎖)、手動(dòng)(單機(jī))兩種控制方式,自動(dòng)、手動(dòng)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(gè)設(shè)備的啟、停按鈕,還有為PLC提供輸入信號(hào)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(cè)和皮帶跑偏監(jiān)測(cè)以及事故紀(jì)錄功能則由上級(jí)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(dòng)、停止必須遵循特定的順序,即對(duì)各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；②各設(shè)備啟動(dòng)和停止過程中,要合理設(shè)置時(shí)間間隔(延時(shí))，啟動(dòng)延時(shí)統(tǒng)一設(shè)定為10s即給煤機(jī)啟動(dòng)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(dòng)；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(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)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12176。時(shí)發(fā)出告警信號(hào),跑偏30176。時(shí)告警并自動(dòng)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(dòng)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(duì)輸煤過程有關(guān)情況(報(bào)警、自動(dòng)停機(jī)等)做出實(shí)時(shí)紀(jì)錄。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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S7200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(hào)為6ES7 2141AD230XB0 DC/DC/DC。性能如下：2048程序存儲(chǔ)器；2048數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；14點(diǎn)輸入,10點(diǎn)輸出； 可擴(kuò)展7個(gè)模塊；128個(gè)定時(shí)器；128個(gè)計(jì)數(shù)器；4個(gè)硬件中斷、1個(gè)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(jí)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(hào)為6ES7 2231BL220XA0 16個(gè)DC輸入點(diǎn),16個(gè)繼電器輸出點(diǎn)。由于信號(hào)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(hào)的正確輸出。②輸入模擬量擴(kuò)展模塊選用三塊EM231，型號(hào)為6ES7 2310HC220XA0 每塊4路模擬量輸入。③皮帶跑偏檢測(cè)傳感器選用立德公司生產(chǎn)的DPK1230皮帶跑偏開關(guān)。兩級(jí)輸出，一級(jí)跑偏報(bào)警為12176。，二級(jí)跑偏為30176。更多信息參看第五章第一節(jié) 傳感器。 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(duì)皮帶跑偏信號(hào)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12176。)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30176。)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(hào)。輸煤控制PLC則根據(jù)控制開關(guān)的輸入信號(hào),執(zhí)行對(duì)應(yīng)程序塊,控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能:向上級(jí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)送工作組態(tài)信息，接收上級(jí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的事故停車信號(hào),實(shí)現(xiàn)事故停車處理功能并啟動(dòng)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(cè)和控制功能。上級(jí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)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)。 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。 PLC程序設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)其產(chǎn)生影響。① 程序模塊1:。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(hào)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(hào)控制電機(jī)的接觸器,啟動(dòng)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(dòng),所以啟動(dòng)時(shí)PLC送一個(gè)正脈沖,停車時(shí)PLC送一個(gè)負(fù)脈沖。程序特點(diǎn).①特殊標(biāo)志位的使用:,使得初始化子程序(子模塊0)僅在第1個(gè)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) 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(dòng)化控制提供了可靠的傳感元件。 DPK系列的兩級(jí)跑偏傳感開關(guān)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(cè)，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(dòng)化控制不可缺少的傳感元件。技術(shù)參數(shù)①使用環(huán)境條件 ：30℃～70℃ %結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(duì)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。 模擬量的PLC設(shè)計(jì) 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(hào)為模擬量的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(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(duì)象輸出控制信號(hào)。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(gè)。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(hào)線的屏蔽問題，屏蔽線的始端和終端都要接地，信號(hào)線的屏蔽是防止干擾的重要措施。其三是對(duì)某些高頻信號(hào)要解決匹配問題，如果不匹配，很容易在信號(hào)傳輸中引送中引進(jìn)干擾，使信號(hào)失真。其四是對(duì)信號(hào)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30176。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(cè)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30176。W≧ VW4，VW2 檢測(cè)值與設(shè)定值進(jìn)行比較。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(dòng)力電纜與控制電纜以及PLC控制系統(tǒng)信號(hào)電纜同向并排敷設(shè)。高電壓、大電流的電氣設(shè)備在啟動(dòng)接通和停運(yùn)斷開時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電干擾可能會(huì)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(dòng)作，造成偶然性的誤信號(hào)。輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中，各種干擾信號(hào)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(hào)較多，使得抗干擾問題成為