PLC在傳送帶輸煤系統(tǒng)中應(yīng)用2012畢業(yè)論文

1、摘 要 可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC，是一種新型的工業(yè)控制器，是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)三者有機結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯運算，還能完成各種順序控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、定時的閉環(huán)控制功能，并具有體積小、可靠性高、組裝靈活、抗干擾能力強等優(yōu)點，且具備編程方便、安裝調(diào)試工作量少等優(yōu)點。當(dāng)前合理安排布置輸煤系統(tǒng)的各個設(shè)備，充分發(fā)揮設(shè)備的工作潛力，實現(xiàn)設(shè)備高效、協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，是非常必要的。而開發(fā)研究適用于中小型鍋爐自動輸煤系統(tǒng)的PLC控制也具有很高的實際應(yīng)用價值和推廣價值，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)簡單、便捷的控制。關(guān)鍵詞：PLC控制、皮帶輸送、自

2、動化1 PLC的基礎(chǔ)知識1.1 PLC的概述（1）PLC簡介自60年代末第一臺PLC問世以來，已很快被應(yīng)用到機械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化進程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。它具有高可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊震動等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動控制。經(jīng)過長時間的發(fā)展和完善，PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動化行業(yè)人員所熟悉，可以說在目前它已成為任何其他工業(yè)控制器都無法與之相提并論的巨大知識資源。PLC主要具有邏輯運行的功能，可以代替繼電器進行開關(guān)控制、具有定時控制功能、計數(shù)控制功能、步進控制功能、A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能（

3、對模擬量控制）、數(shù)據(jù)處理功能、通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強的監(jiān)控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。（2）PLC的優(yōu)點可編程控制器具有諸多優(yōu)點：（1）PLC的生產(chǎn)廠家都著力于提高可靠性的指標(biāo)。（2）PLC還具有編程方便、易于使用的優(yōu)點。（3）PLC控制功能極強，除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配合特殊功能模塊還可實現(xiàn)點位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機通信，通過遠程模塊可以控制遠方設(shè)備。（4）PLC的擴展以及與外部聯(lián)接極為方便。所以由可編程控制器（PLC）組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)對鍋爐實行全自動控制方便、可靠，主要包括對鍋爐水位、蒸汽壓

4、力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、報警、調(diào)節(jié)等進行控制。（3）PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1）CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入

5、運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量

6、是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2）I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、

7、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。  除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。3）電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。4）底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能

8、訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。（4）PLC的工作原理PLC是以微機處理器為核心的數(shù)值式電子、電氣自動控制裝置,也可以說是一種專用微型計算機。各種PLC的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣,但組成的一般原理基本相同，即都是以微處理器為核心，并輔以外圍電路和I/O單元等硬件所構(gòu)成的。正像通用的微機一樣,PLC的各種功能的實現(xiàn),不僅基于其硬件的作用,而且要靠其軟件的支持。實際上，PLC就是一種工業(yè)控制計算機，其系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用原理都與計算機相同。PLC的操作是按其程序要求進行的，而程序是用程序語言表達的。表達方式有多種多樣，不同的PLC生產(chǎn)廠家，不同的機種，采

9、用的表達方式也不相同。但基本上可歸納為字符表達式(即用文字符號來表達程序,如語句表程序表達方式)和圖形符號表達方式(即用圖形符號來表達程序,如梯形圖程序表達方式)這兩大類。也有將這兩種方式結(jié)合起來表示PLC的程序。1）梯形圖 PLC的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的“繼電、接觸”控制原理圖十分相似，它形象、直觀、實用,為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。這種變成語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易讀。當(dāng)今世界各國的PLC制造家所生產(chǎn)的PLC大都采用梯形圖語言編程。2）指令表 用指令表所描述的編程方式是一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式。由于不同型號的P

10、LC的表識符和參數(shù)表示方法不一，所以無千篇一律的格式。3）邏輯符號圖 采用邏輯符號圖表示控制邏輯時,首先要定義某些邏輯符號的功能和變量函數(shù)，它類似于“與”、“或”、“非”邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程方式。一般來說，用這三種邏輯能夠表達所有的控制邏輯。這是國際電工委員會(IEC)頒布的PLC編程語言之一。4）高級語言編程 隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，近年來推出的PLC，尤其是大型的PLC，已開始用高級語言進行編程。許多PLC采用類似PASCAL語言的專用語言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動編譯程序。采用高級語言編程后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC。除了完成邏輯控制功能外，還可以進行PID調(diào)節(jié)、數(shù)

11、據(jù)采集和處理以及與計算機通信等。1.2 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備（1）編程設(shè)備編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。（2）人機界面最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。1.3 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中

12、的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過多點接口（MPI）的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)。1.4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計步驟PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計一般按下述幾個步驟進行：（1）熟悉被控對象 首先要全面詳細地了解被控對象的機械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機械設(shè)備的運動要求、運動方式和步驟

13、,歸納出工作循環(huán)圖或狀態(tài)(功能)圖。（2）明確控制任務(wù)與設(shè)計要求 要了解工藝過程和機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對控制系統(tǒng)的要求，歸納出電氣執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。PLC控制系統(tǒng)的根本任務(wù)就是正確實現(xiàn)這個節(jié)拍表。（3）指定電器控制方案 根據(jù)生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定控制系統(tǒng)的工作方式，還要確定系統(tǒng)應(yīng)有的其它功能。（4）確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號 通過研究工藝過程或機械運動的各個步驟、各種狀態(tài)、各種功能的發(fā)生、維持、結(jié)束、轉(zhuǎn)換和其它的相互關(guān)系，來確定各種控制信號和檢測反饋信號、相互的轉(zhuǎn)換和聯(lián)系信號。并且確定哪些信號需要輸入PLC，哪些信號要由PLC輸出或者哪些外部負載要由PLC驅(qū)動，分

14、類統(tǒng)計出各輸入輸出量的性質(zhì)及參數(shù)。（5）PLC的選型與硬件配置 根據(jù)以上步驟得到的結(jié)果，選擇合適的PLC型號并確定各種硬件配置。（6）PLC元件的編號分配 對各種輸入輸出信號占用PLC輸入、輸出端點及其它PLC元件進行編號分配，并設(shè)計出PLC的外部線路圖。（7）程序設(shè)計 程序設(shè)計是PLC系統(tǒng)應(yīng)用中最關(guān)鍵的問題，也是整個控制系統(tǒng)設(shè)計的核心，其主要工作就是要設(shè)計出梯形圖和語句表程序。（8）模擬運行與調(diào)試程序 將設(shè)計好的程序通過編程器或微機傳送至PLC內(nèi)部之后，首先要逐條進行檢查和驗證，改正程序設(shè)計中的邏輯、語法、數(shù)據(jù)錯誤或輸入過程中的按鍵及傳輸錯誤，然后，可以在實驗室里進行模擬運行與調(diào)試程序，觀察

15、在可能的情況下個輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計要求，發(fā)現(xiàn)問題及時修改設(shè)計，并改正傳送到PLC 中去的程序，直到完成滿足工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖的要求。在進行程序設(shè)計和模擬運行調(diào)試的同時，可以進行平行地進行控制系統(tǒng)的其它部分的設(shè)計、裝配、安裝和接線工作。（9）現(xiàn)場運行調(diào)試 完成以上各種工作之后，即可將已初步調(diào)試好的程序傳送到現(xiàn)場使用的PLC存儲器中，PLC接入實際輸入信號與實際負載，進行現(xiàn)場運行調(diào)試，即解決調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，直到完全滿足設(shè)計要求，即可交付使用。1.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢PLC已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的機械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中。若按應(yīng)用類型來劃分,PLC的應(yīng)用

16、領(lǐng)域大致可分為如下幾個領(lǐng)域。1、開關(guān)邏輯控制2、閉環(huán)構(gòu)成控制3、位置控制4、監(jiān)控系統(tǒng)5、分布式系統(tǒng)。PLC的發(fā)展趨勢：1、向高速度、大存儲容量方向發(fā)展；2、向多品種方向發(fā)展；3、編程語言多樣化；4、發(fā)展智能模塊；5、加強聯(lián)網(wǎng)和通信功能。已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的機械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中。若按應(yīng)用類型來劃分,PLC的應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為如下幾個領(lǐng)域。1、開關(guān)邏輯控制2、閉環(huán)構(gòu)成控制3、位置控制4、監(jiān)控系統(tǒng)5、分布式系統(tǒng)。PLC的發(fā)展趨勢：1、向高速度、大存儲容量方向發(fā)展；2、向多品種方向發(fā)展；3、編程語言多樣化；4、發(fā)展智能模塊；5、加強聯(lián)網(wǎng)和通信功能。2 PLC的特點及作用（1）可靠性高，

17、抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，

18、整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器

19、電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)

20、備。3 火電廠概況火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠。按其功用可分為兩類，即凝汽式電廠和熱電廠。前者僅向用戶供應(yīng)電能，而熱電廠除供給用戶電量外，還向熱用戶供應(yīng)蒸汽和熱水，即所謂的“熱電聯(lián)合生產(chǎn)”。火電廠的容量大小各異，具體形式也不盡相同，但就其生產(chǎn)過程來說卻是相似的。燃煤用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風(fēng)機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機的

21、作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面除使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場。 在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽

22、包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收煤燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機后，便將熱勢能轉(zhuǎn)變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機械能。 汽輪機的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起。當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時便帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的另一端帶著一太小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直流電送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機定子內(nèi)的導(dǎo)

23、線就會切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機便把汽輪機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋ娔芙?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。 釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，從新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補給一些水，以保證循環(huán)的正常進行。高、底壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設(shè)備及管道的腐蝕。 以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉(zhuǎn)換的角度看卻很簡單，即燃料的化學(xué)能蒸汽的熱勢能機械

24、能電能。在鍋爐總，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽辉谄啓C中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機械能；在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。爐、機、電是火電廠中的主要設(shè)備，亦稱三大主機。與三大主機相輔工作的設(shè)備成為輔助設(shè)備或稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)?；痣姀S的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。 除了上述的主要系統(tǒng)外，火電廠還有其它一些輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學(xué)處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們相互配合完成電能的生產(chǎn)任務(wù)。大型火電廠的保證這些設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，火電廠裝有大量的儀表，用來監(jiān)視這些設(shè)備的運行狀況，同時還設(shè)置有自動控制裝置，以便及時地對主

25、輔設(shè)備進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進的計算機分散控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)可以對整個生產(chǎn)過程進行控制和自動調(diào)節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況，使整個電廠的自動化水平達到了新的高度。自動控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。4 自動輸煤系統(tǒng)介紹目前，國內(nèi)外自動輸煤系統(tǒng)多是針對大型電廠設(shè)計的，大規(guī)模的硬件和軟件配置的PLC控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，并且取得較好的效果。而對于應(yīng)用更為廣泛的是中小型燃煤鍋爐，仍然以采用繼電器控制為主，可靠性差，工作精度低，遠遠不能滿足實際需要。因此采用PLC控制可以實現(xiàn)啟停程序控制、自動配煤控制、故障時的保護和緊急控制、運行狀態(tài)顯示和管理非常必要。4.1

26、自動上煤系統(tǒng)設(shè)計與布置針對某廠區(qū)鍋爐房進行輸煤系統(tǒng)設(shè)計，因采用分層鍋爐房，要求環(huán)境衛(wèi)生，且儲煤場與鍋爐房之間有一定的距離，因此綜合考慮多種因素，整個輸煤系統(tǒng)主一要由如下幾部分組成:鏟車將燃煤經(jīng)過格篩送待往復(fù)式給煤機，經(jīng)過斜皮帶運輸機輸送到破碎機，破碎以后的燃煤再經(jīng)斗式提升機運至高處的平皮帶輸送機，最后通過平皮帶機上的卸料器將燃煤分至各鍋爐的貯煤斗，輸煤系統(tǒng)裝備布置示意圖如圖1所示;圖1 輸煤系統(tǒng)裝備布置示意圖燃煤的輸煤流程圖如圖2所示圖2 燃煤的輸煤流程圖4.2 輸煤系統(tǒng)控制要求輸煤系統(tǒng)有兩條輸煤線，包括給煤機、皮帶機、振動篩、破碎機等共18臺設(shè)備，在電廠中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作

27、，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(guān)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(shè)有各個設(shè)備的啟、停按鈕，還有為PLC提供輸入信號的控制開關(guān)。輸煤設(shè)備控制功能由PLC實現(xiàn)，設(shè)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(yīng)滿足以下要求：供煤時，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設(shè)備進行聯(lián)鎖控制；各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔（延時）。啟動延時統(tǒng)一設(shè)定為12s。停車延時按設(shè)備的不同要求而設(shè)定，分為1

28、0s、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；運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，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聯(lián)鎖停車；各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時發(fā)出告警信號，跑偏30度時告警并自動停車；可在線選擇啟動備用設(shè)備。在特殊情況下可由兩條輸煤線的有關(guān)設(shè)備組成交叉供煤方式；可在線選擇啟動備用設(shè)備。在特殊情況下可由兩條輸煤線的有關(guān)設(shè)備組成交叉供煤方式；可顯示各機電設(shè)備運行狀況，并對輸煤過程有關(guān)情況（報警、自動停機等）做出實時紀錄。4.3 PLC選型據(jù)輸煤系統(tǒng)的自控要求，我們選用了德國

29、SIEMENS 公司最新推出的S7-200型PLC，具有可靠性高、體積小、擴展方便，使用靈活的特點?；綜PU單元選用的是CPU214，性能如下：2048程序存儲器；2048數(shù)據(jù)存儲器；14點輸入，10點輸出；可擴展7個模塊；128個定時器；128個計數(shù)器；4個硬件中斷、1個定時器中斷；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EM221,8個輸入點；EM223,16個輸入點，16個輸出點。4.4 系統(tǒng)關(guān)系系統(tǒng)關(guān)系如圖3所示。圖3 系統(tǒng)關(guān)系圖在輸煤自控系統(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(shè)備的運行狀態(tài)進行實時采樣，并

30、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15度）時，在屏幕上顯示報警畫面；當(dāng)設(shè)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(guān)的輸入信號，執(zhí)行對應(yīng)程序塊，控制電機實現(xiàn)對應(yīng)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(shè)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(shè)備（PLC、監(jiān)控儀表）共同構(gòu)成分布式系統(tǒng)（DCS）。4.5 運

31、行模式根據(jù)輸煤過程的要求，本系統(tǒng)設(shè)計了兩種運行模式。在一般情況下，采用并行模式，可根據(jù)需要單獨選用或同時運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。(1)并行模式并行一線：聯(lián)鎖開車順序：10皮帶機8皮帶機6皮帶機2破碎機2振動篩4皮帶機2皮帶機2（3）給煤機4給煤機。聯(lián)鎖停車順序：與開車順序相反，延時時間按上述要求設(shè)定。2、3給煤機某中一臺備用。并行二線聯(lián)鎖開車順序：9皮帶機7皮帶機5皮帶機1破碎機1振動篩3皮帶機1皮帶機1給煤機。聯(lián)鎖停車順序：與開車順序相反，延時時間按上述要求設(shè)定。(2)交叉模式交叉線聯(lián)鎖開車順序：9皮帶機7皮帶機6皮帶機2破

32、碎機2振動篩4皮帶機2皮帶機2（3）給煤機。聯(lián)鎖停車順序：與開車順序相反，延時時間按上述要求設(shè)定。2、3給煤機其中一臺備用。 4.6 PLC程序設(shè)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)，設(shè)計程序流程如圖4所示。圖4 主程序流程圖(1)程序說明子模塊0：初始化子程序。在PLC加電時根據(jù)各個開關(guān)的位置設(shè)立標(biāo)志位。僅在第一個掃描周期執(zhí)行。子模塊1：并行一線聯(lián)鎖啟?？刂瞥绦?。根據(jù)啟動標(biāo)志位1實現(xiàn)并行一線的聯(lián)鎖啟動、聯(lián)鎖停車，并判斷事故停車信號以實現(xiàn)事故停車。子模塊2：并行二級聯(lián)鎖啟?？刂瞥绦?。根據(jù)啟動標(biāo)志位2和實現(xiàn)并行二線的聯(lián)鎖啟動、聯(lián)鎖停車，并判斷事故停車信號以實現(xiàn)事故停車。子模塊3：交叉線

33、聯(lián)鎖啟停控制程序，根據(jù)啟動標(biāo)志位3實現(xiàn)交叉線的聯(lián)鎖啟動、聯(lián)鎖停車，并判斷事故停車信號以實現(xiàn)事故停車。PLC的輸出信號控制電機的接觸器，啟動送高電平，停止送低電平。但是，1破碎機功率達90kW，2破碎機功率達110KW，需要降壓啟動，所以啟動時PLC送一個正脈沖，停車時PLC送一個負脈沖。(2)程序特點特殊標(biāo)志位的使用：使用特殊標(biāo)志位SM0.1，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(biāo)志位在PLC加電后不受開關(guān)變化的影響。例如，并行模式和交叉模式對應(yīng)標(biāo)志位僅在關(guān)掉主控開關(guān)后才能改變。內(nèi)部標(biāo)志位的使用：在程序中，利用標(biāo)志位來表示不同的現(xiàn)場情況和程

34、序狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。程序模塊化：程序由不同子模塊構(gòu)成，各子模塊獨立完成各自功能，互不干擾，因而程序結(jié)構(gòu)清晰，便于修改。定時器的使用：程序中，利用不同的定時器來設(shè)定不同設(shè)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(shè)定。4.7 部分程序梯形圖（1）IO分配表T37啟動延時T40T46停車延時Q0.31#破碎機的啟動控制輸出通道Q0.72#給煤機的控制輸出通道Q1.03#給煤機的控制輸出通道M0.1內(nèi)部標(biāo)志位M0.2內(nèi)部標(biāo)志位（2）程序梯形圖圖5 部分聯(lián)鎖啟?？刂铺菪螆D圖5所示為部分聯(lián)鎖啟?？刂铺菪螆D，T37用于控制設(shè)備的啟動延時，T40T46用于控制相應(yīng)設(shè)備的停車延時，接收到停車信號時，經(jīng)過相應(yīng)的延時，對應(yīng)定時器置位從而實現(xiàn)聯(lián)鎖停車。Q0.3是1#破碎機的啟動控制輸出通道，啟動1破碎機時送出一個寬度為2s的正脈沖。Q0.7、Q1.0分別是2給煤機、3給煤機的控制輸出通道，M0.1、M0.2 是內(nèi)部標(biāo)志位，用于保證2、3給煤機始終為一臺工作，一臺備用