PLC在电厂输煤系统中的应用

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PLC在电厂输煤自控系统中的应用摘要：传统的发电厂输煤系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统。由于输煤系统现场环境十分恶劣,不仅极大损害了工人的身体健康,而且由于输煤系统范围大,经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等麻烦,大大降低了发电厂的生产效率。本文通过对电厂输煤自控系统和PLC可编程控制器的译述。系统的介绍了PLC对控制电机实现功能控制，向上级工业控制计算机发送工作组态信息，接收上级工业控制计算机发送的事故停车信号，实现事故停车处理功能并启动报警设备。工业控制计算机作为上位机和输煤控制PLC进行通信，对皮带跑偏信号和设备的运行状态进行实时采样，并在屏幕上显示输煤系统仿真画面，可以直观地察看设备的状态二者配合共同实现输煤系统的监测和控制功能。关键词：电厂输煤PLC21 PLCincoalhandlingapplicationinautomaticcontrolsystemsAbstractTraditionalpowerplantcoalhandlingsystemisarelaycontactorsandartificialsemi-automaticsystemmanually.Becausecoalhandlingsystemsitehuts,notonlygreatlyharmthehealthoftheworkers,andbecauseofthelargerangeofcoalhandlingsystem,oftenabelt,abelttearandcoaltubeblockage,trouble,significantlyreducingpowerplantproductivity.ThiscoalhandlingsystemandcontrolledbyPLCtranslations.SystemdescribesPLCimplementedfeaturestocontrolthemotorcontrol,toasuperiorindustrialcontrolcomputerconfigurationinformation,sendworktoreceivesuperiorindustrialcontrolcomputerstopsignalsentbytheaccident,theaccidentparkingprocessingcapabilitiesandstartthealarmdevice.IndustrialcomputerasahostcomputerandthetransportingcoalPLCtocommunicate,onbeltsignalandoperationalstatusinrealtime,sampling,anddisplayedonthescreen-emulationscreen,youcanvisuallycheckdevicestatusbothwithcommonrealizationofcoalhandlingsystemofmonitoringandcontrolfunctions.Keywords:electricpowerplant；Coal；PLC21 目录引言11.可编程序控制器41.1PLC的产生和发展41.2PLC的定义51.3PLC的特点51.4PLC的基本结构781.5PLC的分类101.6PLC的主要生产产家112.输煤系统控制要求123.PLC控制系统设计133.1 PLC选型133.2 系统关系133.3 运行模式143.3.1并行模式143.3.2 交叉模式153.4 PLC程序设计153.4.1 程序说明163.4.2 程序特点163.5 部分程序梯形图16结论：18参考文献：1921 PLC在电厂输煤自控系统中的应用引言皮带传输系统因其结构简单，使用方便，造价低廉，被广泛应用于工业、商业、商业、医业、军事等方面，在采矿运输、冶金送料、车站及码头的货物运输更是广泛使用，同样，发电厂的输煤系统也采用皮带传输。随着发电厂估摸的逐渐扩大，煤耗量也逐渐提高，对发电厂输煤系统的性能要求越来越高。由于燃煤电厂耗煤量较大，输煤工作相当繁忙，而且工作环境恶劣，给输煤系统的管理以及安全可靠运行等诸多方面都增添了相当大的工作量，因此急需提高燃煤电厂的输煤系统自动化水平。传统的发电厂输煤系统是一种基于继电触器和人工手动方式的半自动化系统，现场环境十分恶劣，工人们通过开动承前启后的皮带运输机及取煤机向锅炉前的储煤仓输煤，经常有皮带跑偏、皮带撕裂和落煤管堵塞等。但对发电厂而言，蒸汽工序的炉膛是不允许断煤的；于是，蒸汽机前通常有一个很大的储煤仓。输煤工作时尽量将输煤装满储煤仓，不仅可以保证输煤系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。随着发电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统已无法满足发电厂的需求，因此需要对传统的发电厂输煤系统进行改造。同时，当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂，管理部门要求能够知道组织内部的各个职能部门的所有信息，当然也包括车间运行情况及设备状况。厂级乃至各行业都应对现实生产中的各分子结构的情况充分掌握，以便及时调整战略战术，把握工作的重点，推动部门或生产车间的工作；因此建立全自动化的输煤系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中，繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立控制网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，不仅保证了控制的实时性，可靠性，同时便于未来厂级的、车间级的管理。传统输煤系统具有以下特点：（1）任务重：为了保证工业用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。日累计运行时间达8—10小时以上。（2）21 运行环境差、劳动强度大：由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、赃污，需要占用大量的辅助劳动力。（3）一次起动设备多，安全联锁要求高：同时起动的设置高达20—30台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。综上所述，输煤程序控制系统是决定输煤系统成败的关键，该系统不仅有强大的工程应用背景，而且有极大的市场潜力。今后所用有的火力发电厂均将对输煤系统进行改造。众所周知，火力发电厂的主要燃料是煤。随着电力事业的发展与人们对用电量的需求的不断增加，大容量、大机组火力发电厂在我国逐渐占据主导地位。燃料运输、堆卸、配给等环节，是保证机组正常运行发电的基本条件。过去电厂输煤系统的工作任务重、压力大、困难多，已是制约电厂安全发电的一个突出问题。因此，重视输煤系统的工作，深化输煤系统综合治理，是火力发电厂安全、文明、经济、科学管理的重要保证。输煤系统的主要工作任务是：进场煤的接卸；燃料的储存；煤场整形压实；燃料除铁；除杂物；碎粒；将燃煤输送到锅炉原煤仓配煤。主要设备包括：翻车机；推煤机；抓斗起重机；；碎煤机；采样机；除铁器；筛煤机；犁煤器；皮带秤；输煤皮带机以及除尘设备等。其控制系统一般采用输煤程序控制，负责输煤系统所用设备的运行和调度。大型火电厂燃料输煤系统设备种类繁多，分布较为分散一般都分布在几公里范围内，由于其实时性要求不高，不是24小时都需要运行，所以其在电厂的被重视程度往往不如主机系统，导致其生产管理及设备自动化水平相对滞后，而不得不使用较多的人力物力，有的电厂甚至出现燃料运行人员超过主机运行人员的现象。为了实现燃煤电厂输煤系统高效率的管理和高可靠的运行以及更方便快捷的操作，针对燃煤电厂的输煤系统实际情况，结合现代高科技的设备，提出适合电厂输煤系统需要的实施方案。在此基础上，提供更先进的控制和监测设备，配以科学化的管理软件，使燃煤电厂输煤自动化系统达到一个新的水平，真正达到无人值班或少人值班。此套系统采用高可靠性的工业控制计算机作为上级管理和信息处理前台机，并带有键盘、鼠标、打印机和21吋大屏幕纯平显示器，现场控制部分主要由可编程控制器（PLC）来完成，通过输入输出通道柜与现场设备执行机构相连接，在集控室设有集控操作台，通过操作台可对现场设备进行一对一控制，操作台可作为工业控制计算机的后备操作设备。现场控制部分设计先进可靠，设备选型合理21 ，监控管理功能齐全，投资少，操作简单，维护量小，实用性强，提高了电厂输煤系统的综合自动化水平，改善了劳动条件，提高了劳动生产率和安全经济运行水平。1.可编程序控制器可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。1.1PLC的产生和发展：20世纪60年代以前，汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控制。在60年代代初，美国汽车制造业竞争越发激烈，而汽车的每一次更新的周期越来越短，这样对汽车流水线的自动控制系统更新就越来越频繁，原来的继电器控制就需要经常地重新设计和安装。从而延缓了汽车的更新时间。所以人们就想能有一种通用性和灵活性较强的控制系统来替代原有的继电器控制系统。1968年，美国通用汽车公司首先提出可编程控制器的概念。在1969年，美国数字设备公司（DEC）终于研制出世界上第一台PLC。这是由一种新的控制系统代替继电器的控制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编程方式代替继电器方式来实现生产线的控制。这种控制系统首先在美国通用汽车的生产线上使用，并获得了令人满意的效果。PLC在食品、制造和冶金等其他工业部门相继得到了应用。1971年，日本引进了这项技术，并开始生产自己的PLC。1973年，欧洲一些国家也研制出了自己的PLC。1974年，我国也开始仿照美国的PLC技术研制自己的PLC，终于在1977年研制出第一台具有实用价值的PLC。大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。21 据预测，在不远的将来，PLC、CAD/CAM和机器人将成为工业自动化的三大支柱。毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代，美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都能看出PLC在工业控制中的重要作用。1.2PLC的定义：由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。在二十世纪七十年代PLC问世后，由美国电气制造商协会(NationalElectricManufacturerAssociation-NEMA)对PLC下过如下的定义:PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。1982年，国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee-IEC)颁布TPLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。1.3PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点:1.可靠性对可以维修的产品包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高，表现在下列几方面。(1)与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:①PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。②PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。21 ③PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因此对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。(2)与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:①PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件.采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高。②在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。③在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。2.易操作性PLC的易操作性表现在下列三个方面:(1)操作方便对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。(2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，梯形图由于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用，并发挥出更有效的功能特点。(3)维修方便PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为21 迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展，有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备，提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板，使维修工作变得十分方便。PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性，例如，对需维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的部位，接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业，使维修用的备品备件简化，也使维修变得方便。3.灵活性PLC的灵活性表现在下列三方面:(1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。由于采用软连接的方法，在生产工艺流程更改或者生产设备更换时，可以不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。正是由于编程的柔性特点，使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制领域的重要控制设备。(2)扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模不断扩展，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出单元来增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。(3)操作的灵活性。操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。1.4PLC的基本结构PLC的型号、规格繁多。它主要由中央处理单元CPU、存储器、输入、输出等部分组成。21 1.中央处理单元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用是:(1)接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存储器中；(2)用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器；(3)执行用户程序，从程序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的逻辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电路，实现程序规定的各种操作；(4)通过故障自诊断程序，诊断PLC的各种运行错误。因此，CPU的性能对PLC的整机性能有着决定性的影响。2.存储器PLC的存储器用来存放程序和数据。程序分系统程序和用户程序。(1)系统程序存储器该存储器存放系统程序(系统软们。系统程序是PLC研制者所编的程序，它是决定PLC性能的关键。系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序库及其他各种管理程序等。系统程序由制造厂家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取。系统程序用来管理、协调PLC各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等。(2)用户程序存储器该存储器存放用户程序(应用软件)。用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经CPU存放入用户存储器。为便于程序的调试、修改、扩充、完善，该存储器使用RAM.(3)变量(数据)存储器变量存储器存放PLC的内部逻辑变量，如内部继电器、I/O寄存器、定时器/计数器中逻辑变脸的现行值等，这些现行值在CPU进行逻辑运算时需随时读出、更新有关内容，所以，变量存储器也采用RAM。现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的CMOS-RAM及锂电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。通常PLC产品资料中所指的内存储器容量，是指用户程序存储器而言，且以字(16位/字)为单位来表示存储器的容量。21 3.输入输出接口(简称I/O)输入输出接口是CPU与工业现场装置之间的连接部分，是PLC的重要组成部分。与微机的I/O接口工作于弱电的情况不同，PLC的I/O接口是按强电要求设计的，即其输入接口可以接受强电信号，其输出接口可以直接和强电设备相连接。对于小型PLC，厂家通常将I/O部分就装在PLC的本体部分，而对于中、大型PLC,各厂家通常都将I/O部分做成可供选取、扩充的模块组件，用户可根据自己的需要选取不同功能、不同点数的I/O组件来组成自己的控制系统。为便于检查，每个I/O点都接有指示灯，某点接通时，相应的指示灯发光指示。用户可以方便地检查各点的通断状态。(1)输入接口输入接口的功能是采集现场各种开关接点的状态信号，并将其转换成标准的逻辑电平，送给CPU处理。一般的输入信号多为开关量信号，各种开关量输入接口的基本结构大同小异，常有直流和交流开关量输入接口电路两种。交流开关量输入接口电路与直流开关量输入接口电路的主要区别是，前者要由现场提供交流电流，输入的交流信号经整流后得到直流，再去驱动光电耦合器。在机械设备中，除开关量外，还常遇到一些模拟量如温度、压力、位移和速度等。对这些模拟量进行采集时，必须经模数转换器(ACD)将模拟量转换成数字量，才能为PLC的CPU所接受。(2)输出接口为适应不同的负载，输出接口有多种方式。常用的有晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器输出方式。晶体管输出方式用于直流负载:双向晶闸管输出方式用于交流负载，继电器输出方式可用于直流负载，也可用于交流负载。一些PLC还真有模拟输出接口，用于需要摸拟信号驱动的负载。4.编程器21 编程器是PLC中一种主要的外部设备，它是开发、维护PLC控制系统的必备设备。编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以通过其键盘去调用与显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通信端口与CPU联系，完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯，以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。编程器有便携式和CRT智能式两大类，前者只能联机编程，而后者既可联机编程，又可脱机编程。便携式编程器体积小，重量轻，可随身携带，便于在生产现场使用。一般的小型PLC主要采用便携式编程器。编程器是专用的，不同型号的PLC都有自己专用的编程器，不能通用。PLC正常工作时，不一定需要编程器。因此，多台同型号的PLC可以只配一个编程器。5.其他设备PLC的外部设备还有盒式录音机、打印机、EPROM写入器及高分辨率屏幕彩色图形监控设备等.1.5PLC的分类:PLC的分类没用一个严格的统一标准，而是按照结构形式、控制规模实现的功能进行大致的分类。1按结构分类PLC按照其硬件的结构形式可分为整体式和组合式。2按控制规模分类PLC的控制规模主要是指开关量的输入/输出路数。但主要以开关量的点数计数，模拟量的路数可以折算成开关量的点数。按照此项进行分类主要包括小型、中型和大型，下面进行详细介绍。小型PLC输入/输出点数在128点以下的PLC称为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包块逻辑运算、计时、算术运算、数据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。中型PLC输入/输出点数在128～512点之间的PLC称为中型PLC。它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。21 大型PLC输入/输出点数在512点以上的PLC称为中型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。1.6PLC的主要生产产家：目前生产PLC的厂家较多。但能配套生产，大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的，在中国市场占有较大份额的公司有：德国西门子公司：它有SS系列的产品。有SS－95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400机（大型）。性能比S5大有提高。日本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。美国GE公司、日本FANAC合资的GE－FANAC的90－70机也是很吸引人的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781／782、771／772、731／732等多种型号。另外，还有中型机90－30系列，其型号有344、331、323、321多种；还有90－20系列小型机，型号为211。美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984－785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。美国AB（Alien－Bradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC－5系列是很有名的，其下有PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250多种型号。另外，它也有微型PLC，SLC－500即为其中一种。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。21 日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E－40、E－64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同其EM系列为模块式的，可在16～160之间组合。日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EX－PLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0•l微秒。日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能，自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数不多，仅16入，12出，但性价比还是高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。新出的lP3416机，I/O点数扩大到34入、12出，而且还自带一个简易小编程器，性能又有改进。国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。相信会在世界PLC之林中一定有其位置的。2.输煤系统控制要求输煤系统有两条输煤线，包括给煤机、皮带机、振动筛、破碎机等共18台设备，在电厂中有着极为重要的地位，一旦不能正常工作，发电就会受到影响。为了保证生产运行的可靠性，输煤系统采用自动（联锁）、手动（单机）两种控制方式，自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤廊环境恶劣，全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行，仪表盘上设有各个设备的启、停按钮，还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现，设备状态监测和皮带跑偏监测以及事故纪录功能则由上级工业控制计算机完成。为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下要求：供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；21 各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔（延时）。启动延时统一设定为15s。停车延时按设备的不同要求而设定，分为12s、22s、32s、42s、62s几种，以保证停车时破碎机为空载状态，各输煤皮带上无剩余煤；运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车，其前方（指供料方向）设备也立即停车。其后方的设备按一定顺序及延时联锁停车；各输煤皮带设有双向跑偏开关，跑偏18度时发出告警信号，跑偏35度时告警并自动停车；可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；可显示各机电设备运行状况，并对输煤过程有关情况（报警、自动停机等）做出实时纪录。3.PLC控制系统设计3.1PLC选型根据假设的输煤系统的自控要求，拟定了一个PLC，此拟定的PLC要具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。基本CPU单元选用的是CPU214，性能如下：2048程序存储器；2048数据存储器；14点输入，10点输出；可扩展7个模块；128个定时器；128个计数器；4个硬件中断、1个定时器中断；实时时钟；高速计数器；可利用PPI协议或自由口进行通信；3级密码保护。扩展模块选用EM221,8个输入点；EM223,16个输入点，16个输出点。3.2系统关系系统关系如图1所示21 图1系统关系简图在输煤自控系统中，工业控制计算机作为上位机和输煤控制PLC进行通信，对皮带跑偏信号和设备的运行状态进行实时采样，并在屏幕上显示输煤系统仿真画面，可以直观地察看设备的状态。当皮带跑偏（跑偏18度）时，在屏幕上显示报警画面；当设备发生故障或皮带严重跑偏（跑偏35度）时，在屏幕上显示报警画面并向PLC发送事故停车信号。输煤控制PLC则根据控制开关的输入信号，执行对应程序块，控制电机实现对应的功能：向上级工业控制计算机发送工作组态信息，接收上级工业控制计算机发送的事故停车信号，实现事故停车处理功能并启动报警设备。二者配合共同实现输煤系统的监测和控制功能。上级工业控制计算机同时实现对电厂其他系统的监控，由工业控制计算机、输煤系统PLC和其他系统的现场设备（PLC、监控仪表）共同构成分布式系统（DCS）。3.3运行模式根据输煤过程的要求，本系统设计了两种运行模式。在一般情况下，采用并行模式，可根据需要单独选用或同时运行输煤一线和输煤二线。交叉模式是由输煤一线和输煤二线的有关设备组成的，仅在特殊情况下选用。3.3.1并行模式并行一线：联锁开车顺序：10＃皮带机→8＃皮带机→6＃皮带机→2＃破碎机→2＃振动筛→4＃皮带机→2＃皮带机→2＃（3＃）给煤机→4＃给煤机。21 联锁停车顺序：与开车顺序相反，延时时间按上述要求设定。2＃、3＃给煤机某中一台备用。并行二线联锁开车顺序：9＃皮带机→7＃皮带机→5＃皮带机→1＃破碎机→1＃振动筛→3＃皮带机→1＃皮带机→1＃给煤机。联锁停车顺序：与开车顺序相反，延时时间按上述要求设定。3.3.2交叉模式交叉线联锁开车顺序：8＃皮带机→3＃皮带机→5＃皮带机→2＃破碎机→3＃振动筛→2＃皮带机→4＃皮带机→3＃（4＃）给煤机。联锁停车顺序：与开车顺序相反，延时时间按上述要求设定。3＃、4＃给煤机其中一台备用。3.4PLC程序设计针对输煤系统的控制要求以及具体控制方案的实现，设计程序流程如图２所示。图2主程序流程图3.4.1程序说明21 子模块0：初始化子程序。在PLC加电时根据各个开关的位置设立标志位。仅在第一个扫描周期执行。子模块1：并行一线联锁启停控制程序。根据启动标志位1实现并行一线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。子模块2：并行二级联锁启停控制程序。根据启动标志位2和实现并行二线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。子模块3：交叉线联锁启停控制程序，根据启动标志位3实现交叉线的联锁启动、联锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。PLC的输出信号控制电机的接触器，启动送高电平，停止送低电平。但是，1＃破碎机功率达90kW，2＃破碎机功率达110KW，需要降压启动，所以启动时PLC送一个正脉冲，停车时PLC送一个负脉冲。3.4.2程序特点特殊标志位的使用：用特殊标志位SM0.1，使得初始化子程序（子模块0）仅在第一个扫描周期执行，而在以后的扫描周期不再执行。这样，个别标志位在PLC加电后不受开关变化的影响。例如，并行模式和交叉模式对应标志位仅在关掉主控开关后才能改变。内部标志位的使用：在程序中，利用标志位来表示不同的现场情况和程序状态，增加了程序的可靠性和灵活性。程序模块化：程序由不同子模块构成，各子模块独立完成各自功能，互不干扰，因而程序结构清晰，便于修改。定时器的使用：程序中，利用不同的定时器来设定不同设备的延时时间，可以灵活地根据控制要求进行延时时间的设定。3.5部分程序梯形图21 图3部分联锁起停控制梯形图图3所示为部分联锁启停控制梯形图，T37用于控制设备的启动延时，T40～T46用于控制相应设备的停车延时，接收到停车信号时，经过相应的延时，对应定时器置位从而实现联锁停车。Q0.3是1#破碎机的启动控制输出通道，启动1＃破碎机时送出一个宽度为2s的正脉冲。Q0.7、Q1.0分别是3＃给煤机、4＃给煤机的控制输出通道，M0.1、M0.2是内部标志位，用于保证3＃、4＃给煤机始终为一台工作，一台备用。21 结论：PLC作为现场控制设备，能够可靠、准确地完成控制操作，并且可以通过与上级工控机通信，组成分布式系统共同完成输煤系统的监测、控制要求，是现代工业控制中比较先进的控制方案，应用前景广泛。21 参考文献[1]张万忠编著.电气与PLC控制技术.北京：化学工业出版社，2003[2]周万珍编著.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004[3]王永华著.现在电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003[4]王兆义编著.可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社，1996[5]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团编著.深入浅出西门子S7-200PLC.北京：北京航空航天大学出版社，2003[6]求是科技编著.PLC应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社出版发行，2005[7]张凤珊，电气控制及可编程序控制器.2版[M].北京：中国轻工业出版社，2003.[6]史国生．电气控制与可编程控制器技术[M]．北京:化学工业出版社，2003．[7]郁汉琪．电气控制与可编程序控制器应用技术[M]．南京:东南大学出版社，2003．[8]张万忠，可编程控制器应用技术[M]．北京:化学工业出版社，2001．[9]吴晓君，杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:中国建材工业出版社，2004.[10]李长久，PLC原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.[11]徐国林，PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2008.[12]吉顺平,西门子PLC与工业网络技术[M].北京：机械工业出版社,2008.[13]吕卫阳，徐昌荣，PLC工程应用实例解析[M].北京:中国电力出版社，2008.[14]严盈富,触摸屏与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社,2009.[15]廖常初.《可编程序控制器应用技术》重庆：重庆大学出版社,1996[16]廖常初.《可编程序控制器的编程方法与工程应用》重庆:重庆大学出版社,2001[17]廖常初.《PLC梯形图程序的设计方法与技巧》电工技术,1998[18]邓则名、邝穗芳等.《电器与可编程序控制器应用技术》北京:机械工业出版社,1997[19]周少武等.《大型可编程序控制器系统设计》中国电力出版社,2001[20]曹辉.《可编程序控制器系统原理及应用》电子工业出版社,2003[21]路林吉.江龙康等.《可编程序控制器原理及应用》清华大学出版社,2002[22]刘豹．《现代控制理论》机械工业出版社，1989[23]钟秋海，付梦印．《现代控制理论与应用》机械工业出版社，199621 致谢回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在此毕业论文结束之时，我首先要感谢我敬爱的武志明武老师，是他无私的引领我指导我，从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有武老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！21