【正文】
。 （ 3） 由于 PLC 系統(tǒng)的靈活性，可方便地通過(guò)改變應(yīng)用軟件隨時(shí)改變工藝參數(shù)，增加控制功能，故最終必然取代傳統(tǒng)的繼電器控制。 （ 2） 通過(guò) PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了控制系 統(tǒng)的可靠性，解決了繼電器控制系統(tǒng)因誤動(dòng)作而影響生產(chǎn)的問(wèn)題。不僅如此，通過(guò) 采用可編程序控制器 PLC 的自動(dòng) 控制系統(tǒng)對(duì)原有的繼電器 接觸器的控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造還體現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)。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。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 總結(jié) 本論文分析和設(shè)計(jì)了熱電廠輸煤控制系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)系統(tǒng)硬件配置己經(jīng)確定，對(duì)其增加和修改都比較困難，而從軟件方面入手則無(wú)需增加任何設(shè)備，根據(jù)具體情況采用不同的容錯(cuò)技術(shù)，使用方便、靈活，可作為硬件容錯(cuò)的補(bǔ)充，進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾能力。這種方法在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)具有很大靈活 性。如在程序編制中，皮帶的打滑跑偏及拉繩開(kāi)頭等均于皮帶運(yùn)行信號(hào)串聯(lián)使用，即只有皮帶啟動(dòng)后才能發(fā)揮作用。如皮帶的打滑、跑偏信號(hào)，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的實(shí)際情況，總結(jié)出在程序中分別設(shè)定 15s和 2s的延時(shí)，可有效防止“偽信號(hào)”的干擾。 1) 在目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)不完全可靠的情況下，對(duì)于非嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的故障信號(hào) ，在程序中采取不同時(shí)間的延時(shí)判斷，以防止輸入接點(diǎn)抖動(dòng)而產(chǎn)生“偽報(bào)警”。 我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)，要求廠家對(duì)設(shè)備工作電流、皮帶秤煤量、碎煤機(jī)溫度及振動(dòng)、煤倉(cāng)煤位等模擬量信號(hào)采取了平均值濾波的方法進(jìn)行預(yù)處理 .對(duì)輸入信號(hào)用 10次采樣值的平均值來(lái)代替當(dāng)前但并不是通常的每采樣 10次求一次平均值 ，而是每采樣一次與最近的 9次歷史采樣值相加，即 : 其中 Yn為濾波值， Xi為采樣值 這種方法反映速度快，具有更好的實(shí)時(shí)性。數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)是達(dá)到這一目的的兩種經(jīng)濟(jì)、有效的方法 基于 PLC 的熱電廠輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 （ 1） 數(shù)字 濾波 對(duì)于較低信噪比的模擬里信號(hào)，常因現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)千擾而產(chǎn)生較大波動(dòng)，若僅用瞬時(shí)采樣值進(jìn)行控制計(jì)算，會(huì)產(chǎn)生較大誤差，為此我們采用了數(shù)字濾波方法。同時(shí)還要注意盡量把模擬量信號(hào)線開(kāi)頭量 信號(hào)線、直流信號(hào)線和交流信號(hào)線分開(kāi)布線，以減少不同類型信號(hào)間的干擾。通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)際操作，單獨(dú)取一路電源 (與碎煤機(jī)不在同一電壓系統(tǒng)上 )，就會(huì)消除這一問(wèn)題，保證了程控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。若接地點(diǎn)超過(guò)一個(gè)，接地點(diǎn)之間的電位差將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。對(duì) 1/0信號(hào)采用完全屏蔽的信號(hào)申給。對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽較好。為防止不同類型地線之間的干擾，設(shè)計(jì)時(shí)將 系統(tǒng)中的數(shù)字地、模擬地、屏蔽地分別相連，然后匯集到總的接地點(diǎn)，接入輸煤系統(tǒng)接地網(wǎng)。 PLC控制系統(tǒng)屬于低頻范疇 (1MHZ以下 )。接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的重要方法，和屏蔽結(jié)合起來(lái)使用即可解決大部分干擾問(wèn)題。良好接地可消除各電路電流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)產(chǎn)生的噪聲電壓?？梢?jiàn)前者可節(jié)省一半 1/0模塊， 對(duì)于信號(hào)繁多的電廠輸煤系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其價(jià)值與增加的繼電器相當(dāng)，總投資并未增加。采用繼電器隔離后， PLC與繼電器之間采用 DC24V電源供電，繼電器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間采用 AC220V供電，因此 PLC系統(tǒng)可選用 DC24V,32點(diǎn) 1/0模塊 。同時(shí)使控制室內(nèi)、外自成系統(tǒng) .便于檢修和維護(hù)。對(duì)于輸出模塊，采用繼電器隔離增加了輸出接點(diǎn)容量，可將 繼電器接點(diǎn)方便地接 入設(shè)備控制回路中。 2) 繼電器與 PLC輸入模塊相比，耐過(guò)電壓、過(guò)電流沖擊的能力較強(qiáng)，可避免引入過(guò)壓、過(guò)流信號(hào)而損壞 PLC模塊。我們通過(guò)對(duì)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，理由如下 : 1) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備至 PLC輸入棋塊間的信號(hào)電纜較長(zhǎng)，阻抗較大，電纜間的分布式電容充放電效應(yīng)使信號(hào)電纜上產(chǎn)生干擾信號(hào)，加之輸入模塊的輸入阻抗大 (內(nèi)阻約 2. 5K歐 )動(dòng)作功率小 (小于 0. 5W)因此輸煤系統(tǒng)中干擾信號(hào) 易使輸入模塊誤動(dòng)作。有觀點(diǎn)認(rèn)為不需經(jīng)繼電器隔離，可將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接送到 1/0模塊，理由是 1/0模塊本身具有一定抗千擾能力，模塊內(nèi)的光電隔離器使信 號(hào)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。因此我們從硬件和軟件兩方面考慮，對(duì)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。 實(shí)際分析 一般來(lái)說(shuō)， 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，外部故障指系統(tǒng)與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分的故障，PLC系統(tǒng)的故障分布情況如圖所示 : 圖 故障分布 由圖可知，系 統(tǒng)中只有 5%的故障發(fā)生在 PLC內(nèi)部。盡管如此，由于我廠輸煤系統(tǒng)運(yùn)行條件惡劣，各類干擾信號(hào)較多，使得抗干擾問(wèn)題成為輸煤程控設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)行中的一大難題。要使輸煤程控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)獰，增加其抗千擾能力是十分重要的。新系統(tǒng)應(yīng)盡可能地縮短電纜敷設(shè)距離和盡量少地使用電纜。用戶程序必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。雖然從本質(zhì)上講兩者有一定差別，但從實(shí)際運(yùn)行效果出發(fā)，這種替代做法尚行得通 。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到到貨設(shè)備與原設(shè)計(jì)不一致的情況，此時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)備的原理接線對(duì)其控制程序進(jìn)行修改，同時(shí)還應(yīng)全面考慮對(duì)與之有聯(lián)鎖關(guān)系 的其它設(shè)備是否產(chǎn)生影響 。 對(duì)輸出信號(hào)線路的測(cè)試可以在編程器中對(duì)設(shè)備啟停、犁煤器抬落等輸出信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)制，然后順序觀察輸出模塊、輸出繼電器及就地接點(diǎn)的狀態(tài)，并保持一致。由現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)模擬信號(hào)，在控制室中依次觀察對(duì)應(yīng)的輸人繼電器、輸人模塊及編程器中該接點(diǎn)的狀態(tài)是否一致 。當(dāng)系統(tǒng)處于單機(jī)工作方式時(shí)，各臺(tái)電機(jī)單獨(dú)手動(dòng)啟動(dòng)。 上煤系統(tǒng)順序功能圖見(jiàn)圖 ，上煤系統(tǒng)梯形圖及指令表見(jiàn)附錄 2。進(jìn)入步 S42，復(fù)位 Y15給煤機(jī)停止給煤，進(jìn)入正常停止步 S42使 4（ A/B） 停止運(yùn)行， 5（ A/B） 、 6（ A/B） 、 7（ A/B）、 0皮帶依次延時(shí) 60S后無(wú)余煤時(shí)停止運(yùn)行。同樣進(jìn)入正常停止步 S43使 5B停止運(yùn)行，6B、 7B、 0皮帶依次延時(shí) 60S后無(wú)余煤時(shí)停 止運(yùn)行。進(jìn)入步S53，復(fù)位 Y15給煤機(jī)停止給煤， AD運(yùn)行方式則復(fù)位 Y4使 4A皮帶停止運(yùn)行 并進(jìn)入正常停止步 S43使 5A皮帶停止運(yùn)行， 6A、 7A、 0皮帶依次延時(shí) 60S后無(wú)余煤時(shí)停止運(yùn)行。 同樣進(jìn)入正常停止步 S45使 6B停止運(yùn)行， 7B、 0皮帶 依次延時(shí) 60S后無(wú)余煤時(shí)停止運(yùn)行。進(jìn)入步 S52，復(fù)位 Y15給煤機(jī)停止給煤， AD運(yùn)行方式則復(fù)位Y Y5并進(jìn)入正常停止步 S45使 6A皮帶停止運(yùn)行， 7A、 0皮帶依次延時(shí) 60S后無(wú)余煤時(shí)停止運(yùn)行。 進(jìn)入正常停止步 S46使 7B停止運(yùn)行，0皮帶 60S后停止運(yùn)行。 并進(jìn)入正常 停止步 S46使 7A皮帶停止運(yùn)行， 0皮帶 60S后無(wú)余煤時(shí)停止運(yùn)行。 7（ A/B） 皮帶運(yùn)行出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)兩個(gè)拉繩開(kāi)關(guān)公共觸點(diǎn) X37接通，系統(tǒng)報(bào)警輸出 Y34。依次延時(shí) 60S進(jìn)入步 S4 S4 S46， 5B、 6B、 7B、 0皮帶依次停止運(yùn)行。依次延時(shí)60S進(jìn)入步 S4 S4 S46， 5A、 6A、 7A、 0皮帶依次 停止運(yùn)行 。 依次延時(shí) 60S進(jìn)入步 S3 S3 S40， 6B、 5B、4B皮帶依次 運(yùn)行 。 6A、 5A、 4A皮帶依次 運(yùn)行 。 2） 上煤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 按下啟動(dòng)按鈕 X5系統(tǒng)進(jìn)入步 S34，置位 Y0即 0皮帶運(yùn)行，延 時(shí) 60S進(jìn)入步 S35，如果選擇開(kāi)關(guān) X7長(zhǎng)閉觸點(diǎn)接通則選擇 AD運(yùn)行方式， 置位 Y7， 7A皮帶運(yùn)行。 如果遇到緊急情況則按下 X4，整個(gè)卸煤系統(tǒng)馬上停止運(yùn)行。此時(shí)各臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，正常停機(jī)按下停止按鈕 X3， 進(jìn) 入步 S24， 料斗閥門(mén)立即關(guān)閉， 然后依次經(jīng)過(guò) 60S延時(shí)進(jìn)入步 S2 S2 S27使 3皮帶依次停止運(yùn)行。如遇到設(shè)備故障， 位于它之前的設(shè)備立即停止運(yùn)行，其后方的設(shè)備當(dāng)按一定順煤流延時(shí)停止。 圖 手動(dòng)程序及指令 表 基于 PLC 的熱電廠輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 （ 6） 自動(dòng) 部分設(shè)計(jì) 運(yùn)行方式確定為聯(lián)動(dòng)后按下起動(dòng)按鈕電鈴響，即對(duì)各崗位發(fā)出預(yù)告信號(hào)，經(jīng) 60秒延時(shí)后，按逆煤流方向逐一起動(dòng)每臺(tái)聯(lián)鎖電機(jī)，最后一臺(tái)起動(dòng)完畢后，鈴響自動(dòng)解除。 當(dāng) X10的常開(kāi)觸點(diǎn)接通時(shí)， 0電機(jī)線圈輸出。同樣系統(tǒng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)到手動(dòng)時(shí) X2常閉觸點(diǎn)接通， PLC指令使 M1接通一個(gè)掃描周期，復(fù)位 S20S53。 （ 2） 控制對(duì)象 卸煤系統(tǒng)： 料斗電磁閥 1 個(gè) 1輸送帶 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 1 個(gè) 2輸送帶 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 1 個(gè) 3輸送帶 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 1 個(gè) 上煤系統(tǒng)： 給煤機(jī) 1 臺(tái)，包括電機(jī) 1 臺(tái) 4輸送帶（ A）、（ B） 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 2 個(gè) 5輸送帶（ A）、（ B） 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 2 個(gè) 6輸送帶（ A）、（ B） 基于 PLC 的熱電廠輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 2 個(gè) 7輸送帶（ A）、（ B） 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 2 個(gè) 0輸送帶 皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái) 拉繩開(kāi)關(guān) 1 個(gè) （ 3） 控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)示意圖 圖 程序結(jié)構(gòu)圖 （ 4）公用 部分設(shè)計(jì) 考慮到自動(dòng)和手動(dòng)運(yùn)行時(shí)都能控制電機(jī)的起停，則采用了復(fù)位指令。如果遇其設(shè)備故障，該設(shè)備及其前面的設(shè)備立即停機(jī)，而該輸送帶以后的皮帶把余煤運(yùn)完后停機(jī)。主要完成卸煤工作，此部分具有單機(jī)控制和聯(lián)動(dòng)控制，手動(dòng)和自動(dòng)方式供選擇且具有急停和報(bào)警功能。 外部接線圖設(shè)計(jì) 根據(jù) 設(shè)計(jì)中分配的 I/O點(diǎn)及確定的開(kāi)關(guān)型號(hào)設(shè)計(jì)接線圖，設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附錄 1 軟件設(shè)計(jì) 主電路圖設(shè)計(jì) 圖 主電路圖 M FR FU KM L 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 梯形圖及程序設(shè)計(jì) （ 1） 控制要求 PLC 現(xiàn)場(chǎng)控制系 統(tǒng)分為卸煤部分和上煤部分。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。凡電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，都需要對(duì)其過(guò)載提供保護(hù)裝置。根據(jù)系統(tǒng)的工作情況選用 HR160 型膠刀開(kāi)關(guān)。刀開(kāi)關(guān)安裝時(shí)，料斗 配煤場(chǎng) 鍋爐 上煤系統(tǒng) 卸煤系統(tǒng) 基于 PLC 的熱電廠輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 手柄要向上，不得倒裝或平裝。一般性的按鈕可選用 LA1822型，其中 常開(kāi) 常閉觸頭各兩個(gè)；緊急按鈕可選用 LA1822J型；當(dāng)按鈕作為選擇開(kāi)關(guān)時(shí)可選用帶指示燈的按鈕，可選用 LA1911B/D。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。 系統(tǒng)簡(jiǎn)單工藝流程圖： 圖 工藝圖 各種開(kāi)關(guān)及繼電器選型 按鈕 ： 按鈕是由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼組成，通常做成復(fù)合式，即具有常閉觸點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)。本次做的控制系統(tǒng)，雖然只有 51個(gè) I/O點(diǎn)（ 30個(gè)輸入、 21個(gè)輸出），但要求聯(lián)網(wǎng)通信，所以選擇 FX2N系列， 為了保證所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際 I/O點(diǎn)數(shù)留有一定的余量。 FX系列可編程序控制器提供了具有不同檔次功能的幾個(gè)系列，可以根據(jù)系統(tǒng)的具