【導讀】的結構、功能和操作方式。PLC在火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)應用的實踐證明：PLC. 是實現(xiàn)火電廠熱工自動化的理想控制器，PLC不但能完成復雜的繼電器邏輯控。制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實現(xiàn)遠程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機監(jiān)控。現(xiàn)代的輸煤系統(tǒng)已不僅僅是煤的輸送問題，而是在煤的輸送過程中必須達到如下各方面

　　

【正文】 ，系統(tǒng)按照一定的順序啟動傳 送帶。傳送機啟動的順序為：啟動傳送機 3→ 啟動傳送機 2→ 啟動傳送機 1。 不同傳送機之間的延遲時間可在線調(diào)節(jié)。由于在調(diào)試的過程中，延遲時間過長會造成物料堆積，延遲時間過短，會使皮帶不帶物料空轉(zhuǎn)，均對系統(tǒng)的總體運行帶來不利影響。因而保證延遲時間的在線可控，會為系統(tǒng)調(diào)試帶來很大方便。 （ 2） 順序停機。給整個系統(tǒng)停機信號時，系統(tǒng)會按照一定順序停止運行中的皮帶傳送機，停機的順序為：停止傳送機 1→ 停止傳送機 2→ 停止傳送機 3。 停機延遲時間也必須滿足在線調(diào)節(jié)的要求。 （ 3） 煤倉控制。煤倉也就是模擬系統(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。當下口傳感器感測到物料已空時，應當控制可控漏斗關閉下口處的擋板，表示煤倉的煤已經(jīng)耗盡，需要停止22 煤倉的供煤，同時緊急給煤倉配煤。因此關閉可控漏斗的下口，同時提高傳送機的送煤速度。 當上口傳感器發(fā)出煤倉滿信號時，表示煤倉已滿，應當立刻停止對煤倉上煤。 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 PLC 對現(xiàn)場設備進行控制，其控制操作方式有以下三種： （ 1） 微機程控。微機程控是 PLC 根據(jù)具體生產(chǎn)工 藝流程事先編制好各種程序組合，當收到啟、停指令時，所選流程內(nèi)各設備按聯(lián)鎖要求順序啟停。該控制方式適用于程控設備及現(xiàn)場設備均屬正常的情況。 （ 2） 聯(lián)鎖手動。聯(lián)鎖手動是在選定運行、停止流程后按聯(lián)鎖要求的順序?qū)α鞒虄?nèi)各設備進行一對一的啟和停操作。該控制方式適用于程控失效的情況。 （ 3） 試機。試機是在完全解除設備間的聯(lián)鎖關系的情況下，實施的遠程一對一單機控制。該種控制方式僅作為程控及聯(lián)鎖手動均告失效時的一種緊急替補方式 23 4 S7200 PLC 火電廠輸煤系統(tǒng) 本 章 將主要介紹 PLC 的控 制應用。 輸煤系統(tǒng)控制要求 輸煤系統(tǒng)包括給煤機、皮帶機、振動篩、破碎機等共 4 臺設備，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)運行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）、手動（單機）兩種控制方式，自動、手動方式由開關進行切換。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行，儀表盤上設有各個設備的啟、停按鈕，還有為 PLC 提供輸入信號的控制開關。輸煤設備控制功能由 PLC 實現(xiàn)，設備狀態(tài)監(jiān)測和皮帶跑偏監(jiān)測以及事故紀錄功能則由上級工業(yè)控制計算機完成。 為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運行，該系統(tǒng)應滿足以下要求： 1 供煤時，各設備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設備進行聯(lián)鎖控制； 2 各設備啟動和停止過程中，要合理設置時間間隔（延時）。啟動延時統(tǒng)一設定為 12s。停車延時按設備的不同要求而設定，分為 10s、 20s、 30s、 40s、 60s幾種，以保證停車時破碎機為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無剩余煤； 3 運行過程中，某一臺設備發(fā)生故障時，應立即發(fā)出報警并自動停車，其前方（指供料方向）設備也立即停車。其后方的設備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車； 4 各輸煤皮帶設有雙向跑偏開關，跑偏 15 度時發(fā)出告警信號，跑偏 30 度時告警并自動停車； 5 可在線選擇啟動備用設備。 6 可顯示各機電設備運行狀況，并對輸煤過程有關情況（報警、自動停機等）做出實時紀錄。 24 PLC 控制系統(tǒng)設計 PLC 選型 根據(jù)輸煤系統(tǒng)的自控要求，我們選用了德國 SIEMENS 公司最新推出的S7200 型 PLC，具有可靠性高、體積小、擴展方便，使用靈活的特點。 基本 CPU 單元選用的是 CPU226，性能如下： 8K 程序存儲器； 5K 數(shù)據(jù)存儲器；24 點輸入， 16 點輸出；可擴展 7 個模塊； 256 個定時器； 256 個計數(shù)器；實時時鐘；高速計數(shù)器；可利用 PPI 協(xié)議或自由口進行通信； 3 級密碼保護。 擴展模塊選用 EM231,4 個 模擬量 輸入點； EM235,4 個模擬量輸入、 1 個模擬量輸出 。 系統(tǒng)關系 在輸煤自控系統(tǒng)中，工業(yè)控制計算機作為上位機和輸煤控制 PLC 進行通信，對皮帶跑偏信號和設備的運行狀態(tài)進行實時采樣，并在屏幕上顯示輸煤系統(tǒng)仿真畫面，可以直觀地察看設備的狀態(tài)。當皮帶跑偏（跑偏 15 度）時，在屏幕上顯示報警畫面；當設備發(fā)生故障或皮帶嚴重跑 偏（跑偏 30 度）時，在屏幕上顯示報警畫面并向 PLC 發(fā)送事故停車信號。 輸煤控制 PLC 則根據(jù)控制開關的輸入信號，執(zhí)行對應程序塊，控制電機實現(xiàn)對應的功能：向上級工業(yè)控制計算機發(fā)送工作組態(tài)信息，接收上級工業(yè)控制計算機發(fā)送的事故停車信號，實現(xiàn)事故停車處理功能并啟動報警設備。二者配合共同實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測和控制功能。 上級工業(yè)控制計算機同時實現(xiàn)對電廠其他系統(tǒng)的監(jiān)控，由工業(yè)控制計算機、輸煤系統(tǒng) PLC 和其他系統(tǒng)的現(xiàn)場設備（ PLC、監(jiān)控儀表）共同構成分布式系統(tǒng)（ DCS）。 PLC 程序設計 針對 輸煤系統(tǒng)的控制要求以及具體控制方案的實現(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容使用。 1 程序特點 （ 1） 特殊標志位的使用：使用特殊標志位 ，使得初始化子程序（子模塊 0）僅在第一個掃描周期執(zhí)行，而在以后的掃描周期不再執(zhí)行。這樣，個別標志位在 PLC 加電后不受開關變化的影響。例如，并行模式和交叉模式對應標志位僅在關掉主控開關后才能改變。 26 （ 2） 內(nèi)部標志位的使用：在程序 中，利用標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。 （ 3） 程序模塊化：程序由不同子模塊構成，各子模塊獨立完成各自功能，互不干擾，因而程序結構清晰，便于修改。 (4)定時器的使用：程序中，利用不同的定時器來設定不同設備的延時時間，可以靈活地根據(jù)控制要求進行延時時間的設定。 2 部分程序梯形圖 圖 所示為部分聯(lián)鎖啟 動 控制梯形圖， T3 T3 T39 用于控制設備的啟動延時， 圖 所示為部分聯(lián)鎖 停止 控制梯形圖， T T4 T42 用于控制相應設備的停車延時，接收到停 車信號時，經(jīng)過相應的延時，對應定時器置位從而實現(xiàn)聯(lián)鎖停車。 圖 27 圖 總之，本系統(tǒng)中， PLC 作為現(xiàn)場控制設備，能夠可靠、準確地完成控制操作，并且可以通過與上級工控機通信，組成分布式系統(tǒng)共同完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測、控制要求，是現(xiàn)代工業(yè)控制中比較先進的控制方案，應用前景廣泛。 28 5 上位機組態(tài) MCGS編程 本系統(tǒng) 采用 MCGS 組態(tài)編程 ，設計界面友好，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、報警 五個用戶窗口。 卸煤窗口 如圖 所示 圖 功能：可以動畫監(jiān)測卸煤過程稱量卸下來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 通過圖 直觀的了解了整個火力發(fā)電廠的工藝，為更好的設計火電廠的輸煤系統(tǒng)做了準備。 輸煤系統(tǒng) 如圖 所示 圖 功能： 30 1. 重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)如來煤重量、設備相關運行參數(shù)等都可實時檢測，并可以遠程通過工控機控制整個輸煤系統(tǒng)。 2. 可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要隨意的 手 /自動切換。 3. 重要參數(shù)報警信息提示。 4. 用戶管理功能，可以根據(jù)不同的用戶設置不同的權限，使系統(tǒng)更加安全、可靠的運行。 設備組態(tài) 如圖 圖 設備組態(tài)可以設置基本屬性、連接通道設置、設備調(diào)試、數(shù)據(jù)處理等保證上位機采集時能正確處理數(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的工程變換。 31 圖 實時數(shù)據(jù)庫 如圖 所示 圖 32 實時數(shù)據(jù)庫用來增加工程運行時必要的變量，如圖 所示。并 可以設置數(shù)據(jù)變量的相關屬性如基本屬性、存盤屬性、報警屬性。 圖 運行策略 如圖 所示?？梢栽黾酉鄳呗匀鐖缶呗?、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 所示報警策略。 33 圖 圖 腳本程序 腳本程序的編程語法可參考 MCGS 用戶幫助。 結語 ： 實踐證明，火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)采用以 PLC 為主機的程控技術，實現(xiàn)自動化控制，可以有效的防止事故擴大，保證設備和人身的安全。 PLC 在技術上具有控制功能強、 編程簡單、可靠性高、實現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便、適應惡劣的工業(yè)環(huán)境能力強、維護方便、可在線修改等特點。 PLC 不但能完成復雜的繼電器邏輯控制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實現(xiàn)遠程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機監(jiān)控等。 34 參 考 文 獻 [1]陳金華．可編程序控制器（ PC）應用技術 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 1995． [2]郭江，李朝暉． PLC 與上位機串行通信程序設計 [J]．華中理工大學學報， 2020，（ 11）． [3]王永華．現(xiàn)代電氣及可編程控制技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社，1994． [4] MCGS 用戶指南 .北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 [5] 廖常初 .PLC 編程及應用 ，