【導(dǎo)讀】的結(jié)構(gòu)、功能和操作方式。PLC在火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)踐證明：PLC. 是實(shí)現(xiàn)火電廠熱工自動(dòng)化的理想控制器，PLC不但能完成復(fù)雜的繼電器邏輯控。制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機(jī)監(jiān)控?，F(xiàn)代的輸煤系統(tǒng)已不僅僅是煤的輸送問(wèn)題，而是在煤的輸送過(guò)程中必須達(dá)到如下各方面

　　

【正文】 ，系統(tǒng)按照一定的順序啟動(dòng)傳 送帶。傳送機(jī)啟動(dòng)的順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)傳送機(jī) 3→ 啟動(dòng)傳送機(jī) 2→ 啟動(dòng)傳送機(jī) 1。 不同傳送機(jī)之間的延遲時(shí)間可在線調(diào)節(jié)。由于在調(diào)試的過(guò)程中，延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成物料堆積，延遲時(shí)間過(guò)短，會(huì)使皮帶不帶物料空轉(zhuǎn)，均對(duì)系統(tǒng)的總體運(yùn)行帶來(lái)不利影響。因而保證延遲時(shí)間的在線可控，會(huì)為系統(tǒng)調(diào)試帶來(lái)很大方便。 （ 2） 順序停機(jī)。給整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照一定順序停止運(yùn)行中的皮帶傳送機(jī)，停機(jī)的順序?yàn)椋和Ｖ箓魉蜋C(jī) 1→ 停止傳送機(jī) 2→ 停止傳送機(jī) 3。 停機(jī)延遲時(shí)間也必須滿足在線調(diào)節(jié)的要求。 （ 3） 煤倉(cāng)控制。煤倉(cāng)也就是模擬系統(tǒng)中的可 控漏斗，可控漏斗的上口和下口都裝有傳感器，用于反饋可控漏斗中的物料信息。當(dāng)下口傳感器感測(cè)到物料已空時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制可控漏斗關(guān)閉下口處的擋板，表示煤倉(cāng)的煤已經(jīng)耗盡，需要停止22 煤倉(cāng)的供煤，同時(shí)緊急給煤倉(cāng)配煤。因此關(guān)閉可控漏斗的下口，同時(shí)提高傳送機(jī)的送煤速度。 當(dāng)上口傳感器發(fā)出煤倉(cāng)滿信號(hào)時(shí)，表示煤倉(cāng)已滿，應(yīng)當(dāng)立刻停止對(duì)煤倉(cāng)上煤。 PLC 控制系統(tǒng)的操作方式 火力發(fā)電廠輸煤 PLC 控制系統(tǒng)通過(guò) PLC 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，其控制操作方式有以下三種： （ 1） 微機(jī)程控。微機(jī)程控是 PLC 根據(jù)具體生產(chǎn)工 藝流程事先編制好各種程序組合，當(dāng)收到啟、停指令時(shí)，所選流程內(nèi)各設(shè)備按聯(lián)鎖要求順序啟停。該控制方式適用于程控設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均屬正常的情況。 （ 2） 聯(lián)鎖手動(dòng)。聯(lián)鎖手動(dòng)是在選定運(yùn)行、停止流程后按聯(lián)鎖要求的順序?qū)α鞒虄?nèi)各設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一的啟和停操作。該控制方式適用于程控失效的情況。 （ 3） 試機(jī)。試機(jī)是在完全解除設(shè)備間的聯(lián)鎖關(guān)系的情況下，實(shí)施的遠(yuǎn)程一對(duì)一單機(jī)控制。該種控制方式僅作為程控及聯(lián)鎖手動(dòng)均告失效時(shí)的一種緊急替補(bǔ)方式 23 4 S7200 PLC 火電廠輸煤系統(tǒng) 本 章 將主要介紹 PLC 的控 制應(yīng)用。 輸煤系統(tǒng)控制要求 輸煤系統(tǒng)包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、振動(dòng)篩、破碎機(jī)等共 4 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(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。由于輸煤廊環(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(pán)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(kāi)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(guò)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 12s。停車(chē)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(chē)時(shí)破碎機(jī)為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無(wú)剩余煤； 3 運(yùn)行過(guò)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(chē)，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車(chē)。其后方的設(shè)備按一定順序及延時(shí)聯(lián)鎖停車(chē)； 4 各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開(kāi)關(guān)，跑偏 15 度時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，跑偏 30 度時(shí)告警并自動(dòng)停車(chē)； 5 可在線選擇啟動(dòng)備用設(shè)備。 6 可顯示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，并對(duì)輸煤過(guò)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。 24 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 選型 根據(jù)輸煤系統(tǒng)的自控要求，我們選用了德國(guó) SIEMENS 公司最新推出的S7200 型 PLC，具有可靠性高、體積小、擴(kuò)展方便，使用靈活的特點(diǎn)。 基本 CPU 單元選用的是 CPU226，性能如下： 8K 程序存儲(chǔ)器； 5K 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；24 點(diǎn)輸入， 16 點(diǎn)輸出；可擴(kuò)展 7 個(gè)模塊； 256 個(gè)定時(shí)器； 256 個(gè)計(jì)數(shù)器；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)展模塊選用 EM231,4 個(gè) 模擬量 輸入點(diǎn)； EM235,4 個(gè)模擬量輸入、 1 個(gè)模擬量輸出 。 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(huà)面，可以直觀地察看設(shè)備的狀態(tài)。當(dāng)皮帶跑偏（跑偏 15 度）時(shí)，在屏幕上顯示報(bào)警畫(huà)面；當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或皮帶嚴(yán)重跑 偏（跑偏 30 度）時(shí)，在屏幕上顯示報(bào)警畫(huà)面并向 PLC 發(fā)送事故停車(chē)信號(hào)。 輸煤控制 PLC 則根據(jù)控制開(kāi)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(chē)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)事故停車(chē)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(chǎng)設(shè)備（ PLC、監(jiān)控儀表）共同構(gòu)成分布式系統(tǒng)（ DCS）。 PLC 程序設(shè)計(jì) 針對(duì) 輸煤系統(tǒng)的控制要求以及具體控制方案的實(shí)現(xiàn)， 系統(tǒng)基本流程圖 如圖 所示。 系統(tǒng)接線圖如圖 所示。 25 圖 圖 系統(tǒng)留有部分通道未用可謂以后擴(kuò)容使用。 1 程序特點(diǎn) （ 1） 特殊標(biāo)志位的使用：使用特殊標(biāo)志位 ，使得初始化子程序（子模塊 0）僅在第一個(gè)掃描周期執(zhí)行，而在以后的掃描周期不再執(zhí)行。這樣，個(gè)別標(biāo)志位在 PLC 加電后不受開(kāi)關(guān)變化的影響。例如，并行模式和交叉模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志位僅在關(guān)掉主控開(kāi)關(guān)后才能改變。 26 （ 2） 內(nèi)部標(biāo)志位的使用：在程序 中，利用標(biāo)志位來(lái)表示不同的現(xiàn)場(chǎng)情況和程序狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。 （ 3） 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。 (4)定時(shí)器的使用：程序中，利用不同的定時(shí)器來(lái)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。 2 部分程序梯形圖 圖 所示為部分聯(lián)鎖啟 動(dòng) 控制梯形圖， T3 T3 T39 用于控制設(shè)備的啟動(dòng)延時(shí)， 圖 所示為部分聯(lián)鎖 停止 控制梯形圖， T T4 T42 用于控制相應(yīng)設(shè)備的停車(chē)延時(shí)，接收到停 車(chē)信號(hào)時(shí)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的延時(shí)，對(duì)應(yīng)定時(shí)器置位從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停車(chē)。 圖 27 圖 總之，本系統(tǒng)中， PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，能夠可靠、準(zhǔn)確地完成控制操作，并且可以通過(guò)與上級(jí)工控機(jī)通信，組成分布式系統(tǒng)共同完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制要求，是現(xiàn)代工業(yè)控制中比較先進(jìn)的控制方案，應(yīng)用前景廣泛。 28 5 上位機(jī)組態(tài) MCGS編程 本系統(tǒng) 采用 MCGS 組態(tài)編程 ，設(shè)計(jì)界面友好，操作方便，連接 S7200 使用PPI 協(xié)議。 用戶窗口 用戶窗口有卸煤、工藝流程圖、輸煤系統(tǒng)、用戶管理、報(bào)警 五個(gè)用戶窗口。 卸煤窗口 如圖 所示 圖 功能：可以動(dòng)畫(huà)監(jiān)測(cè)卸煤過(guò)程稱量卸下來(lái)的煤的重量及采集取樣，抽查煤的質(zhì)量，為后期煤的配料提供依據(jù)。 工藝流程圖 如圖 所示 29 圖 通過(guò)圖 直觀的了解了整個(gè)火力發(fā)電廠的工藝，為更好的設(shè)計(jì)火電廠的輸煤系統(tǒng)做了準(zhǔn)備。 輸煤系統(tǒng) 如圖 所示 圖 功能： 30 1. 重要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如來(lái)煤重量、設(shè)備相關(guān)運(yùn)行參數(shù)等都可實(shí)時(shí)檢測(cè)，并可以遠(yuǎn)程通過(guò)工控機(jī)控制整個(gè)輸煤系統(tǒng)。 2. 可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要隨意的 手 /自動(dòng)切換。 3. 重要參數(shù)報(bào)警信息提示。 4. 用戶管理功能，可以根據(jù)不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，使系統(tǒng)更加安全、可靠的運(yùn)行。 設(shè)備組態(tài) 如圖 圖 設(shè)備組態(tài)可以設(shè)置基本屬性、連接通道設(shè)置、設(shè)備調(diào)試、數(shù)據(jù)處理等保證上位機(jī)采集時(shí)能正確處理數(shù)據(jù)。在“基本屬性”中的內(nèi)部屬性欄可以添加通道連接如圖 所示。按需要增加需要連接的通道并且做好相應(yīng)的工程變換。 31 圖 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 如圖 所示 圖 32 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)增加工程運(yùn)行時(shí)必要的變量，如圖 所示。并 可以設(shè)置數(shù)據(jù)變量的相關(guān)屬性如基本屬性、存盤(pán)屬性、報(bào)警屬性。 圖 運(yùn)行策略 如圖 所示?？梢栽黾酉鄳?yīng)策略如報(bào)警策略、上煤策略、篩煤策略、碎煤策略等。各策略編程可參考 MCGS 幫助。舉例如圖 所示報(bào)警策略。 33 圖 圖 腳本程序 腳本程序的編程語(yǔ)法可參考 MCGS 用戶幫助。 結(jié)語(yǔ) ： 實(shí)踐證明，火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)采用以 PLC 為主機(jī)的程控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可以有效的防止事故擴(kuò)大，保證設(shè)備和人身的安全。 PLC 在技術(shù)上具有控制功能強(qiáng)、 編程簡(jiǎn)單、可靠性高、實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便、適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境能力強(qiáng)、維護(hù)方便、可在線修改等特點(diǎn)。 PLC 不但能完成復(fù)雜的繼電器邏輯控制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機(jī)監(jiān)控等。 34 參 考 文 獻(xiàn) [1]陳金華．可編程序控制器（ PC）應(yīng)用技術(shù) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 1995． [2]郭江，李朝暉． PLC 與上位機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì) [J]．華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020，（ 11）． [3]王永華．現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994． [4] MCGS 用戶指南 .北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司 [5] 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 ，