输煤自动控制系统

输煤自动控制系统（共12篇）

输煤自动控制系统 篇1

摘要：本文根据输煤系统的控制方法的工业自动化控制技术, 选用了西门子S7-300系列PLC的设计, 在硬件配置和软件编程来实现输煤系统, 存储和实时操作, 通过PLC可编程控制器系统简介的实时监控功能, 并可以运行相关的紧急情况作出及时的响应上的燃煤机组;PC组态软件选用西门子WinCCV6.0, 用于监视系统状态, 并记录现场数据, 并具有操作录像和报警录像功能, 上位机和PLC现场总线使用MPI实现数据传输, 从而对整个系统进行远程控制的有效实施。

关键词：输煤自动控制系统,监控系统,联锁

煤炭输送控制系统的可靠稳定运行是输煤系统的至为重要的关键环节。输煤系统的任务是汽车或火车运输的煤炭进入煤炭领域和煤仓, 一般包括装卸系统, 堆煤系统, 系统和配煤系统四个部分。

输煤系统, 以确保安全和可靠的煤化工企业生产和操作的关键任务系统, 是一个重要的煤化工企业的支持系统。输煤设备系统已经由多而散的位置, 设备之间的联锁关系强, 恶劣环境下的设备运行和安全方面的要求高可靠性的特点, 因此, 皮带输送机, 皮带运输系统, 以确保有序和稳定的运行, 并建立自动化维护实时监控的健康是必要的。一般采用可编程逻辑控制器 (PLC) 是主要的控制设备监控系统, 以实现控制的全过程。

1 控制系统功能的实现

1.1 控制功能

过程控制系统, 环环相扣手动三种控制方式, 手动解锁。在正常状态下的现场设备, 节目控制系统的最优控制模式, 在这种模式下, 最短的移动设备的加载操作, 步骤的顺序操作员在最低限度。互锁的手动模式被定义为, 根据需要停止的停车设备的流量沿煤的流动方向的逆方向上的需要开始启动的过程中, 在一台设备上的煤流你开始前所需的设备必须首先启动T形挡板到位, 具有自动操作处理的设备保护控制的方式。手动解除锁定装置, 在升降装置彼此联锁的情况下, 一个器件开始, 此方法必须不带负荷运行的情况下, 因为该设备是不存在跳闸功能。自动输煤程序控制应遵循连锁保护与跳闸保护指令优先的原则;手动控制指令比自动控制指令优先的原则。

根据煤仓料位高和低的信号来优化混合。自动处理系统程序混合, 融合了手动两种操作模式。程序配煤有三种原则:即优先配、顺序配、余煤配, 配煤完全根据到现场配煤完整的数字信号, 并根据现场要求设置仓库和维修车辆, 卸料小车自动运行和停止, 煤炭完成年底为自动泊车空间勾兑, 以及系统消隐信号存储加仓, 各仓的配煤按照顺煤流方向依次进行, 每一个配仓都配至高煤味信号出现为止, 当尾仓出现高煤位时, 配煤系统会立即发出“程配完成”的信号提示, 当程配完成幸好发送出后, 整个系统流程为按照顺煤流的方向依次逐步停运各方设备, 同时将皮带输送机上的煤走空。

手动操作根据煤炭及车位到现场。信号通过手动机操作, 在每台下料车运行状态下操作进行和停止来完成原煤仓的加仓配煤。手动配煤时, 下料车的卡死判断然仍具有其有效性, 但应该注意的是在检修下料车的时候是不能进行手动配煤操作的。

1.2 程控系统的运行方式

1.2.1 自动方式 (CRT操作)

正常情况下, 所有的设备, 中断, 如由PLC控制系统中根据预定的程序自动PLC自动识别该设备的操作所处的状态, 即是通过PC机的控制指令由PLC发出系统按照预定的程序完成自动程序运行操作。装入到自动操作前应进行人工干预, 或踏着游行通过点的方式, 每个设备都可以用于自动操作的条件满足。

1.2.2 步操方式 (CRT操作)

单步操作, 为每个系统设备通过计算机键盘或鼠标的操作员。选择哪个程序是哪一步, 你应该执行该步骤。然而, 在每个步骤之间的有条件的以人工来进行判断。

1.2.3 点操方式 (CRT软手操)

操作人员通过上位机的键盘或鼠标对电磁阀、泵、风机进行一对一的控制操作, 使其处于开或关的状态。

1.2.4 皮带机、碎煤机等就地手动操作

通过电脑键盘或鼠标电磁阀, 泵, 风扇和其他设备的操作等系统控制操作, 它是在开机或关机状态。

1.3 控制系统的性能

CRT控制系统具有完善的人机友好界面, 采用国际上流行的电脑显示器作为主要的人机界面控制, 控制的方式来取代传统的控制面板和模拟板, 使整个系统的运行和监控所有通过PC来实现的, 通过CRT屏幕, 专业的工业电视显示器, 键盘和鼠标的整体监测的全过程。

PC可以显示不仅风扇, 泵, 阀门和其他系统设备的运行状态, 工艺参数和报警状态, 等等, 也可以是各种不同的操作模式被选中, 自动开关系统的远程操作, 并且还具有仿真参数杆显示, 声光报警, 打印制表和许多其他功能。

2 火电厂输煤程控系统的抗干扰措施

2.1 概述

火电厂输煤系统中所使用的PLC系统控制的控制装置, 它本身有一定的能力, 以打击干扰更适应热电厂输煤系统运行在恶劣的野外环境, 抗干扰能力强的那一刻, 许多火电厂不能长期稳定的煤炭处理系统调试面临的最大挑战。

通常状态下, PLC输煤系统的故障可以分为内部和外部故障两大类, 内部故障指的是PLC控制系统系统本身出现的故障问题, 外部故障主要是指PLC输煤系统之外的传感器引发的故障, 检测开关, 执行器和其他的系统部件的相同的连接到实际的过程中发生的故障的方法。煤处理系统的PLC内部只有约5%的失败, 和95%的失败是源和外部故障, 这充分显示PLC的内部设备的可靠性远远高于外部设备, 因此, 提高系统安全可靠性, 应重点对外部设备的各个方面。因此, 硬件和软件应该被视为在两个方面, 外部设备的综合运用以下几种抗干扰措施, 在实际操作中, 会收到良好的效果。

1) 信号隔离;

2) 接地屏蔽;

3) 电缆选择与敷设。

2.2 软件措施

在PLC输煤控制系统中, 除了使用相关的硬件设备以及其他措施, 以达到提高系统抗干扰能力的方法之外, 也可以利用PLC输煤控制系统的计算速度快特点, 充分利用PLC输煤控制系统的软件优势, 以确保该系统既不会停止工作, 也不会产生因干扰而发生停滞的状态, 同时也能满足实际输煤工程中所必须保证控制系统的精度和速度。在软件措施当中, 数字滤波以及软件容错就是既经济又有效的两种方式。

3 输煤程控系统的故障诊断及处理

3.1 故障捕捉

3.1.1 直接开关状态故障的判断

直接从现场检测开关故障信号有多种, 包括电动三通堵煤, 轻度和重度偏差带, 皮带打滑, 辊轴筛堵煤, 煤仓和筒仓高或低煤位, 现场绳开关闭合等。这些信号后产生的国家必须做出相应的处理, 可以延迟故障信号, 以确定它是否是为了避免误报。

3.1.2 非开关状态信号故障判断

此类故障控制由PLC逻辑判断或上位机监控软件分析得出。包括:主电机电流, 限制或例外, 煤炭地堡或筒仓高或低煤位 (基于连续材料位置信号的产生) , 电动开关是不到位发球, 电动煤犁的电梯关闭的不到位, 分离器是不到位, 皮带打滑严重。未能捕捉到PLC梯形图逻辑执行, 这样即使主机不工作时, PLC监控机可以捕获所有故障。一旦有发生严重故障, PLC立即采取停止的过程中, 停止相关设备和其他适当的措施, 以防止故障的进一步扩大, 保障设备的安全运行。

3.2 故障报警

输煤系统的故障类型有很多缺点, 在操作过程中产生的, 但不同的待遇, 只是一些故障报警, 提醒值班人员, 如果带光的偏见, 更有限的皮带电机电流, 高煤仓或其他严重的重大持仓失败, 如皮带重量偏差, 重新下滑, 流泪, 煤炭, 电力三个插头。

4 自动控制功能

1) 采用集散结构, 提高系统的可靠性, 分散系统风险。

2) 由两个IPC组成的PC可以同时工作, 互为冗余。

3) 对整个工艺系统进行集中监控, 管理和自动控制主机参数限制或控制对象故障状态的变化时, CRT显示在屏幕上以不同的颜色和声音报警。

4) 整个系统通过PLC远程自动控制, 具有联锁保护。

通过现场实际运行表明, 上述所提出的这几种抗干扰措施, 对于燃煤火电发电厂输煤系统中PLC的推广和应用实践具有绝大的价值, 真正做到保证程控系统的可靠有效运行。

参考文献

[1]刘书龙, 陆寅.基于PLC的带式输送机在线监测系统设计[J].煤矿机电, 2010.

[2]林旭彬.浅析PLC在安全生产中的作用[J].汕头科技, 2009.

[3]周大志, 樊石, 唐文军, 赵群.基于PLC的过程控制系统设计[J].自动化技术与应用, 2009.

输煤自动控制系统 篇2

摘要

本文首先介绍了当前输煤程控系统的控制方式与功能特点，然后讲述了PLC在发电厂输煤程控系统改造中的应用本文主要以铁岭电厂为例。火电厂输煤系统设备种类多，分布松散，生产管理及设备自动化水平相对主机系统较为落后，耗用较多的人力物力随着机组容量增大，如何提高燃料加系统管理水平和生产效率变得越来越迫切，这对安全生产和成本控制至关重要，该文从设备自动化角度对燃料系统输煤自动化发展方向与实现方式作些探讨。

介绍了PLC程序控制在火电厂的输煤系统中的应用以及控制方式阐述了整个控制系统的结构和功能，并对其配置及组成部件作了系统的论述。同时也介绍了可编程控制器（PLC）梯形图的顺序控制设计法，梯形图的顺序功能图的结构及逻辑表达式，并举例说明设计的方法及应用。

关键词：火电厂，输煤系统，程控，梯形图

I 沈阳工程学院毕业设计（论文）

Abstract

This paper introduces the controlling method and function characteristics.Then it explains the application of PLC in the procedure control system’s improving of coal transporting in power plant, for example, the TieLing power plant.There are many kinds of coal conveying systems in power plants.Their layout is scattered, relatively backward in manageability and also in production efficiency as compared to the plant’s principal machinery.Therefore, since the system is of utmost importance in safety of operation and in cutting production cost, we are confronted with the problem of how to raise its level of manageability and production efficiency.The paper for this purpose, from the point of view of automating the equipment explores direction of automation development of coal conveying in fuel supply systems and ways of realization.The paper mainly deals with the application of Programmable Controller(PLC)design in thermal power plant coal conveying system and its controlling method, and describes the function and construction for the whole control system.Furthermore, this paper details the configuration of its hardware & software and components further system.The sequential control design of PLC ladder-diagram, as well as the structure of the ladder-diagram and it’s logical formula were introduced, and some examples to explain design method, and application were also given.Key words: thermal power plant, coal conveying system, program controlled, Ladder diagram

II 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

目录

摘要................................................................I ABSTRACT........................................................II 第一章 绪论.........................................................1 1.1 输煤系统的构成和作用..........................................1 1.2 输煤控制系统概况及工艺要求....................................1 1.3输煤顺序控制系统国内外发展趋势................................2 第二章 输煤控制系统中的控制设备原理简介.............................4 2.1 可编程控制器的原理简介........................................4 2.1.1可编程控制器的发展.........................................4 2.1.2 可编程控制器的功能........................................4 2.1.3 可编程控制器的特点及组成..................................5 2.1.4 可编程控制器的性能指标....................................5 2.1.5 可编程控制器的分类........................................6 2.2 上位机监控软件性能功能简介....................................6 第三章火电厂输煤控制系统组成及工艺概述..............................9 3.1给煤部分介绍..................................................9 3.1.1斗轮堆取料机...............................................9 3.1.2叶轮给煤机................................................10 3.1.3输煤翻车机................................................11 3.2.1输煤程控系统的范围、对象和系统构成........................12 3.2.2输煤程控系统的运行方式....................................13 3.2.3输煤程控系统的主要功能....................................14 3．3配煤部分介绍................................................14 3．4配煤部分介绍................................................17 3.4.1自动配煤..................................................17 3.4.2手动配煤、................................................18 3.4.3其他配煤方式..............................................19 第四章 铁岭电厂输煤计算机监控系统设计..............................20 4.1铁岭电厂输煤系统的组成.......................................20 4.2 铁岭电厂输煤控制系统结构.....................................21 4.2.1 铁岭电厂输煤控制系统功能.................................21 4.3 铁岭电厂控制系统硬件设计.....................................22 4.4铁岭电厂控制系统软件设计.....................................23 第五章 铁岭电厂输煤计算机梯形图的设计..............................26 结论...............................................................30 致谢...............................................................31 参考文献...........................................................32

III 沈阳工程学院毕业设计（论文）

IV 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

第一章 绪论

1.1 输煤系统的构成和作用

火力发电厂的输煤系统是辅机系统的重要部分，随着火电厂中单机容量和总装机容量的不断扩大，一个高出力、高可靠性和灵活性的燃料输送系统是机组乃至整个电厂稳定运行的重要保证。输煤系统由卸煤、上煤、配煤、煤场的堆取和混煤等环节组成，系统有两条输煤线，包括斗轮机、翻车机、皮带输送机、给煤机、皮带机、振动筛、碎煤机及犁煤器等主要设备组成。输煤系统承担从煤码头或卸煤沟至储煤场或主厂房原煤仓的运煤任务。输煤系统的始点是翻车机卸下来的煤，通过皮带机既可输送到煤罐，也可输送到煤场储备，然后再通过斗轮机和皮带机再输送到煤罐。煤罐中的粗煤通过位于煤罐低部的环式给煤机，连续均匀地分配给上煤皮带输送机，再经过筛分和碎煤机加工，进入原煤仓，为了使几个原煤仓的煤量合理分配，可通过控制犁煤器的抬落，按照顺序配煤和优先配煤原则，完成输煤系统的任务。

输煤系统的主要控制形式大致可分为三种：

（1）就地手动控制。主要控制设备是装有一至数台设备启停控制按钮的小型就地控制箱，并设有工况、报警状态的简单提示。就地手动控制不能实现系统复杂的联锁要求，现多数只作为设备检修、调试时的辅助控制手段。

（2）集中手动控制。设备的启停控制集中在一个控制屏上，其联锁保护通常由继电器逻辑阵列实现。控制屏上有设备运行工况的模拟指示、信号报警等。集中手动控制能够实现简单运行方式控制及设备启动联锁的一般要求。其缺点是电缆敖设量大，连线复杂，一旦制造完成其运行方式及不易改变。

（3）集中程序控制。这是以可编程控制器为主控设备的集中自动控制，它用可编程控制器的逻辑软件取代继电器的逻辑阵列，能够实现输煤系统复杂运行方式的控制要求。与其它控制方式相比，它具有可靠性高、控制方式灵活等优点，是目前输煤控制系统的主流。

以上3种控制方式可以通过选择开关选择。

1.2 输煤控制系统概况及工艺要求

输煤系统的安全、可靠运行是保证电厂安全、高效运行不可缺少的环节。系统控制设备多、流程复杂分散与控制室相距较远。又由于上煤过程中不可避免的煤粉飞扬，使得整个系统环境非常恶劣。同时输煤系统中的设备、现有控制方式大部分为单独直接控制方式操作，可靠性差，自动化水平低。为了提高火电厂自动化水平，为电厂安全稳定发电创造条件，这些都决定了必须提高输煤系统的自动化平，这样才能减轻劳动强度，改善劳动环境，提高输煤系统的效率和管理水平。

为了保证输煤系统的正常和可靠运行，该系统应满足以下要求： 沈阳工程学院毕业设计（论文）

（1）供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对个设备进行联锁控制。（2）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12s,停车延时按设备的不同要求而设定，分为10s,20s,30s,40s,60s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。

（3）运行过程中，某一台设备放生鼓掌时，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。

（4）各输煤皮带设有双向跑偏开关，跑偏15度时发出告警信号，跑偏30度时告警并自动停车。

（5）可在线选择启动设备用设备，在特殊情况下可由2条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式。

（6）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）做出实时记录。

1.3输煤顺序控制系统国内外发展趋势

输煤系统是火力发电厂中教为庞大的一贯饿公用系统。随着我国电力工业的迅速发展，火电厂的装机容量和单机容量都日益增大，输煤系统的规模也大幅度的上升，对其控制方式、运行水平的要求也越来越高。

目前，国内大中型火力发电厂输煤系统普遍采用PLC进行程序控制，以取代系统的继电器强电集中控制方式。但多数火电厂输煤程控系统仅利用了PLC基本开关量逻辑组合功能，其模拟量处理、回路调节等高级功能尚未开发应用。

输煤程控系统主要是以可编程控制器（PLC）为主，实现输煤系统的自动花控制，与强电集中控制相比，在技术上具有控制功能强，编程简单，实现工艺联锁方便，可省去大量的硬件接线，维护方便，可在线修改等特点。PLC不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且也能实现模拟量的控制，甚至智能控制；并能实现远程通讯，联网及上位机监控等。可为全厂实现计算机控制和管理创造条件。对地域分布较广的系统还可以增加远程控制站及闭路电视监视系统。

随着火电厂规模和单机容量的扩大，许多大型工况设备在输煤系统得到广泛应用，目前多数具备自动或半自动功能，如翻车机、斗轮机、入场煤采样机、入炉煤采样机和环式给煤机等都有各自的PLC控制系统。如何组织和管理好这些大型设备，使整个输煤系统在最高效率状态下运行，是国内火电厂输煤专业发展中需要解决的首要问题。全集成化的输煤过程控制器网络是能够满足对输煤设备的管理与控制要求的好途径。

与先进的主机控制系统相比，目前的输煤控制系统则显得十分落后。以武汉阳逻电厂输煤控制系统为例，基本上为集中加就地控制模式，其PLC控制系统仅仅满足了皮带输送机的集中控制功能。简言之，其PLC 控制器仅仅代替了皮带输送机及其辅助设备（如挡板、振打器等）的启、停按钮的功能，其完成的仅仅是部分设备的顺序控制功能，无法达到整个系统的协调控制，而斗轮机、翻车机、环式给煤机均处于各自相对独立的情况下运行，其结果是运行岗位人员设置过多，人员工效率低，系统设备间配合不协调、设备空转导致 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）的电能损耗、设备磨损等损耗较大。PLC在输煤系统中的应用基本上限于设备级，各设备或系统处于各自的PLC控制之下，相互间基本独立。随着国内火电厂机组的扩建和PLC技术的迅速发展，与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样，输煤系统的PLC控制也将从设备级发展到车间级。

随着电子技术、计算机技术、控制技术、信息网络技术的迅速发展，现代工业生产正向着生产过程过程控制高度自动化、工艺设备及测控设备高度智能化、生产管理高度自动化等方向发展，作为大型火电厂的燃料输煤系统也不例外，而且随着电气自动化的产品价格大幅度下降，可靠性大大提高，过去那种认为燃料输煤系统不需要较高自动化程度的观点已显得非常落后，从率先实现设备程控化、现场联网化和可视化，再到与MIS系统联网，以及随着WFT3嵌入技术深入到元件级和网速度可靠性的进一步提高，实现透明工厂和移动工业控制完全可能成为现实。沈阳工程学院毕业设计（论文）

第二章 输煤控制系统中的控制设备原理简介

2.1 可编程控制器的原理简介

2.1.1可编程控制器的发展

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，在改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成为产品为特征的过程工业中，除了以连续为住的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为住的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为住的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作：另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为住的—离散量的数据采集监控。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器和进行顺序控制为住的产品。第二年美国数字公司研制出了第一代可编程控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着继承电路技术和计算机技术的发展，现在已经有第五代PLC产品了。

可编程控制器（PLC）是新一代工业控制器装置，是自动装置、计算机和通信技术组合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂、使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化，鉴于电厂输煤系统的重要性，为了向国外无人化监控管理方向发展，以达到减员增效和提高管理水平的目的，输煤系统采用PLC控制

2.1.2 可编程控制器的功能

可编程控制器的主要功能有：

（1）逻辑控制功能。用PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联和其他逻辑连接，进行开关控制。

（2）定时/计数控制功能。用PLC提供的定时器，计数器指令实现对某种操作的定时完成后，才能进行下一道工序操作的控制。

（3）数据处理功能。PLC能进行数据传送，比较，移位，数制转换，算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。

（4）顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制。

（5）A/D与D/A转换功能，通过A/D，D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。（6）运动控制功能。通过告速成计数模块和位置模块等进行单轴或多轴控制。（7）扩展功能。可能通过附加各种智能单元通过连接输入输出扩展单元模块来增加输入输出点数，也提高PLC控制能力。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

（8）过程控制功能。通过PLC的PID控制模块实现对温度，压力，速度，流量等物理量进行闭环控制。

（9）远程控制功能。通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入输出设备与PLC主机相连接进行远程控制。

（10）通信联网功能。通过PLC之间或与主控计算机的联网，实现较大规模的系统控制。

（11）监控功能。PLC能够监视系统运行的状态，对异常情况进行报警，显示，故障诊断以及自动终止其运行。

2.1.3 可编程控制器的特点及组成

输煤自动化系统近几年能不断成功的投运，主要归功于可编程控制器的发展和普及。根据《可编程控制器标准》，对可编程控制器定义为：“可变成序控制器是一种专为在工业环境应用而设计的电子系统，它采用可编程度的存储器，用于存储用户的指令，控制数字或模拟的输入/输出，完成确定的逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能，控制各种类型的机械或过程。可编程控制器及其外围设备的设计，使她非常方便集成到工业系统中，并很容易达到人们期望的目标。“可编程控制器也常简称为 PLC（Programmable Logic Controller）, 它有如下特点： 1)可靠性高，抗干扰能力强； 2)控制程序可变，编程简单；

3)功能完善，包括数学运算、存储、数字和模拟量的输入输出等； 4)体积小巧，均为标准模块，任意扩充组合。可编程控制器主要包括三部分，如图2-1所示。

1)输入部分，它收集并储存被控对象实际运行的数据和信息； 2)逻辑部分，即中央处理单元（CPU），由处理器、储存器系统、电源系统组成； 3)输出部分，实施逻辑部分的分析结果，对被控对象作实时处理。

可编程控制器提供了完整而标准的编程语言，以适应在各种工业环境下使用。PLC提供的编程语言通常有三种：梯形图、功能图和布尔逻辑编程。目前使用较多的是梯形图编程法，主要原因是它和以往的继电器控制线路相似，使对计算机不太了解的电气技术人员能够很容易学会掌握，编程时完全不必考虑微处理器内部复杂的结构，不必考虑计算机使用的语言，而把PLC内部看成许多“软继电器”等逻辑部件组成，编程过程相当于设计和改变继电器控制的硬线路。

2.1.4 可编程控制器的性能指标

（1）输入输出电数。指可编程控制器外部输入输出端子数，这是PLC的一项非常重要的技术指标，常用输入输出点数来表征PLC的规模大小。

（2）扫描速度。一般指PLC执行一条指令的时间，单位为US/秒；有时也以执行一千条指令时间来计算，单位为MS/千步。沈阳工程学院毕业设计（论文）

（3）内存容量。一般指PLC存储用户程序的多少。

（4）指令条数。指令条数的多少是评价PLC功能强弱的指标。（5）内部寄存器的配置情况是评价PLC硬件功能的一个指标。

（6）高功能模块。将高功能模块与住模块，通信模块，高级语言编程模块等等。

（7）另外使用PLC时，还应考虑电源电压，直流输出电压，环境温度，湿度，质量和外形尺等性能指标。

2.1.5 可编程控制器的分类

PLC装置的形式多种多样，功能各不相同。

按容量来分，可以分为“小”“中”“大”三种类型。

小型PLC，这类PLC的规模较小。I/O点数一般从20点到128点。这类PLC的主要功能有逻辑运算，计数，移位等。采用专用编程器。

中型PLC其I/O点数通常从129点到512点，内存在8K以下，适合开关量逻辑控制和过程参数检测及调节，数据处理及A/D，D/A转换，联网通信，运程I/O等功能。1．按容量来分，可以分为“小”、“中”、“大”三种类型。

2．小型PLC，这类PLC的规模娇小。I/O点数一般从20点到128点。这类PLC的主要功能有逻辑运算，计数，移位等。采用专用编程器。

3．中型PLC其I/O点数通常从129点到512点，内存在8K以下，适合开关量逻辑控制和过程参数检测及调节，数据处理及A/D，D/A转换，联网通信，运程I/O等功能。大型PLC其I/O点数在513点以上，其中I/O点数在513点至896点为大型机，896点以上为超大型机。它具有高级功能的PLC，除了具有中小型PLC的功能外，还有PID运算及高速功能。配有CRT显示及常规的计算机键盘，与工业空驶计算机相似，既有计算、控制、调节的功能。

从结构上分

按硬件结构不同，将PLC分为三类

整体式结构它是将PLC各组成部分集装在一个机壳内，输入输出接线端子及电源进线分别在机箱的上，下两侧，并有相应的发光二极管显示输入输出状态。

模块式PLC输入输出点数较多的大中型和部分小型PLC采用模块丝结构。、叠装式PLC。

2.2 上位机监控软件性能功能简介

计算机作为上位机可以提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理；PLC作为下位机进行通信，执行可靠有效的分散控制。在计算机与PLC之间通过通信网络实现信息的传送和交换。在控制系统中，一般计算机仅用于编程、参数设定和修改，图形和数据在线显示，并没有直接参与显示控制，现场上的控制执行者是PLC。因此，即使是计算机出了故障，也不会影响整个生产过程的正常进行，大大提高了系统的可靠性。应用实践表明： 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

上述的分布式控制系统可以综合计算机与PLC的长处，弥补它们各自功能上的不足，实现控制与管理一体化。这种分布式控制系统在工厂自动化（FA），柔性制造系统（MFS）以及计算机继承制造系统（CIMS）中可以发挥重要的作用。由于当今世界是一个信息技术高度发展的世界，计算机监控软件有INTUCH，组态王，百利等。由于学校的条件，本论文主要介绍紫金桥监控软件。

紫金桥监控软件简介

紫金桥监控软件是一个集成开发环境。工程人员在这个环境中可以完成界面的设计、动画连接的定义、数据库的配置等等。利用人机界面开发部分可以方便的生成各种复杂生动的画面，可以逼真的反映现场数据。数据库中在任何需要的时候把生产现场的新奇实时地传送到控制室，并且通过局域网和Internet,可以在任何地方访问实时和历史产生数据，及时了解、评价生产情况和操作水平。它的基本功能是数据通讯、数据管理、数据交互。具体的说，数据通讯就是1）从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能、2）向把需要控制的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构，这样就建立了控制软件所需的双向连接。数据管理就是根据用户的需要，对数据进行更深层次的加工，如量程交换、报警、统计、分析等。数据家户就是根据不同用户的需求，把数据以不用的形式提交给用户以实现交互，如现场操作工需要监控，管理人员需要数据报表、工艺工程师要对数据进行分析等，紫金桥为不同的用户提供了多种交互手段。

从功能上分，紫金桥可以分成组态和运行两个部分；从结构层次上分，紫金桥包括IO驱动、实时数据库、人机界面三个层次。

紫金桥各组成部分的功能介绍如下： 工程管理器。工程管理器是整个系统的管理器，用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。

实时数据库（DB）。实时数据库是紫金桥系统的数据处理核心，她一方面管理系统的数据处理，如实时数据的处理、历史数据存储、报警处理、统计数据管理等，另一方面它还要为紫金桥的其他组件提供数据服务，如View、IO驱动程序、网络通讯组件等提供各种服务。因此实时数据库是紫金桥系统的中枢部分、而且是紫金桥分布系统的服务器。

通信程序组件（NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomClient/SComServer）通信程序采用以太网（TCP/IP）、电话拨号、串口等多种通讯介质进行数据通讯，它是连接客户端(View)和服务器（实时数据库）的桥梁，是构成紫金桥分布式系统的重要组成部分。

I/O驱动程序。I/O驱动程序是紫金桥与现场IO通讯的中介，它把不同的IO设备虚拟成逻辑设备，用户不必关心设备与计算机通讯的具体协议，它负责把数据从现场设备采集到实时数据库、并把控制指令下达到实际的物理设备。紫金桥系统提供了大量的常用IO驱动，包括常见PLC、板卡、智能仪表、DCS等多种IO设备。

HMI开发系统（Draw）。开发系统是一个集成开发环境，可以进行系统的配置、组态（包括画面组态、数据库组态、IO驱动组态），用户可以根据自己的需要和工程的实际情况来建立自己的应用系统。

HMI运行系统(View)。运行系统是用户开发出来的应用系统的结果显示，可以与最终 沈阳工程学院毕业设计（论文）

用户（如现场操作人员等）进行交互，提供流程图显示、历史/实时趋势显示、历史/实时报警显示、报表等多种数据表现方式。

Web服务器(Web Server)。Web服务器是为用户提供Web服务的程序，用户可以通过IE等标准浏览器来访问紫金桥的数据，从远程查看工业现场数据，及时了解工厂生产情况。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

第三章火电厂输煤控制系统组成及工艺概述

3．1给煤部分介绍

3．1．1斗轮堆取料机

斗轮堆取料机是一种多斗、连续作业的大型散料处理设各，由于这种设备是由斗轮机演变而来的，所以，它们在结构上有相似之处，在外观上也相象。斗轮堆取料机结构形式种类繁多，按照行走方式的不同，可以分为：轨道式、履带式和轮船式等。目前，我国生产的斗轮机大多为轨道式，按照斗轮臂架的平衡方式斗轮堆取料机可分为：活配重式、死配重式、整体平衡式。这里以最为常用的轨道式斗轮堆取料机为例，说明该设备的结构著称。如图3-1所示是长春发电设备总厂研制的、集取料和堆料功能于一身的（双1000/1500.45型）的斗轮取料机，它是斗轮堆取料机的一种典型的结构型式，其结构组成按用途分为四个主要部分：

工作机构 工作机构包括：①斗轮机构，是斗轮机的末端工作装置，由斗轮及其驱动、传动装置构成，工作时，由该机构完成取料、料堆的动作。②受、卸和转送物料装置，负责接受和传送物料。③变幅装置，是斗轮机构的支撑装置，由前臂架、中拉杆、平衡架及其配重、斜支撑和前拉杆I、前拉杆II组成，属于物料传送装置的胶带机沿纵向布置在前臂架上。④回转个机构，负责带动由斗轮机构、变幅装置和立柱等在水平面内传动，完成斗轮在水平面内的方位改变。另外，具体结构的斗轮机在工作装置的著称上还有较大差异。

行走装置 行走装置与门座一起支撑工作机构少}完成整机的移动。电气设备 电器设备提供动力、照明和电控。尾车 尾车用与配合斗轮来完成取料和堆料工作。

斗轮堆取料机的作业方式一般有堆料作业和取料作业。对于悬臂式斗轮堆取料机，其 沈阳工程学院毕业设计（论文）

具体作业流程为：

机上自动或手动方式想料场堆煤； 机上自动或手动方式取煤； 通过斗轮机尾车向主厂房上煤。

斗轮堆取料机作业有以行走为主的、旋转为之的及定点三种堆料方式。行走为主的堆料又有连续行走和间断行走之分；旋转为主的堆料可分为断续旋转加断续行走堆料及连续旋转堆料。

斗轮堆取料机取料作业有分层取料和斜坡取料两种方法；若按臂架长短分则有旋转取料法和槽式取料法。

3．1．2叶轮给煤机

叶轮给煤机工作于火电厂地下煤沟中。它可沿煤沟纵向向轨道行走或停在某一处，将煤从煤斗拨至输煤皮带上。除在电力部门使用外，叶轮给煤机还可以用于煤炭、采矿、冶金、建材、化工等需要对散装物料进行装卸输送的部门。因为也称之为叶轮拨料机。组成结构

叶轮给煤机一般由主传动（叶轮传动）、行车传动、电缆牵引机构、除尘机构、电气控制六部分组成。依据结构不同可分为桥式（QYG）、门式（MYG）、双侧式（SYG）和上传动（QSG）叶轮给煤机，其工作原理大致相同。图3-3为常用的桥式叶轮给煤机结构示意图。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

（2）叶轮给煤机具有以下结构特点：

1在额定出力范围内，叶轮拨煤可进行无级调速。2叶轮、行走有各自拨煤独立的传动机构。3可在原地或行走中拨煤，无空行程。（3）工作原理

1通过动力电缆对工作电机供电。

2通过电磁调速电机（主电机）拖动叶轮旋转并在转速范围内进行无级调速。3通过行车传动系统使机器在预定的轨道上往复行走。

4当机器行至煤沟端头时，靠机侧的行程使机器自动反向运行。5当两机相遇时，靠机器端部的行程开关使两机自动反向运杆。工作状况

叶轮给煤机的工作环境十分恶劣，煤斗承台距皮带一般有1。3—1。5m，叶轮上的叶爪把煤拨到皮带上时，由于煤的拨动和下落使煤灰飞扬，机器上与控制箱中会积下大量的煤灰。加上日常的水冲洗，煤沟内空气湿度很大，易使电控部分的电气元件受潮剩锈，绝缘降低，造成电气短路和断路的故障。由于煤斗内的煤松紧程度不均匀，叶轮给煤机在拨煤时会产生很大的振动和机械噪声，长期的振动易使电气元件产生松动、接触不良、脱焊等不良现象。由上述情况可知，叶轮给煤机安全稳定运行的要求和恶劣的工作环境对电气控制部分的可靠性提出了很高的要求。

3．1．3输煤翻车机

火力发电厂及其它矿石燃料、原谅大用户普遍经由铁路进料，其卸料任务重、连续性强、劳动强度大，适于采用输煤（料）翻车机系统进行“牵车解列一整车皮翻卸一空遍列”作业。近年来国产大型输煤（料）翻车机系统已开始应用于大型火电厂、冶金化工企业、沈阳工程学院毕业设计（论文）

煤（原料）中转码头等。

输煤翻车机系统由重车调车机（简称重调机、夹轮器、翻车机、移轨台、空车调车机）五部分和重车线、空车线两条铁路构成，见下图。

输煤翻车机系统对控制功能要求：

能完成输煤翻车机系统全过程自动控制或由主控制室程控台集中控制或分散就地手动控制。三种控制方式可灵活切换。

系统在任一控制方式下运行中遇到掉电、过载、危急指令、复位指令时，能就地停机并记忆当前状态。重新上电或危急解除后，系统既能从当前状态接续运行，亦可受“复位一启动”指令从初始状态开始运行。

运行中随时监测各驱动电机的电压电流、制动油泵油压和各极限位置。及时实施缺相、过载、短路、低油压及越限保护。

油画运行曲线。重调机、翻车机、移轨台都以低速启动，逐级加速。制动前先减速。特别要保证移轨台能准确对齐重车线（空车线），翻车机准确返回至“0”位。以减小对设备和车皮的机械撞击和电冲击。

自控悦性方式下能辨识末节车皮，重调机牵末节车中途不停不摘钩，夹轮妻不动作，卸完末车后系统自动复位、停机。

集控运行方式下能辨识非法手动指令，防止误操作。重调机速度分级、翻车机返回“0”位调整时间、移轨抬对齐重车线/空车线调整时间都应能灵活整定，以适应系统工作环境条件的变化。

3．2输煤部分介绍

3．2．1输煤程控系统的范围、对象和系统构成

输煤程控系统有控制部分、监测保护部分及管理部分组成。第一部分为外围传感器及各被 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

控对象执行环节，用来为系统提供各种运行状态信息和执行控制系统发出的启、停设备命令。第二部分为控制部分，由若干可变成控制器（PLC）组成。通过对可编程控制器的编程来完成现场传感信号的采集，运行设备如皮带机和碎煤机的启、停程序控制，根据煤仓煤位的监测情况控制梨煤器拾、落，以实现煤仓自动配煤。第三部分为管理部分及原有的集中控制抬。主要由监控用工业级PC机、图形显示器及打印机组成。通过与可编程控制器通信获得输煤系统实时运行状态信号，并将这些信号，以图形方式显示到图形显示器上，完成实时信号的各种管理及事故追忆功能。同时可通过通信方式从上位计算机发送程控启停指令，实现控制。

3．2．2输煤程控系统的运行方式

输煤程控系统提供六种运行方式：

码头——煤场； 码头——筒仓；

码头——锅炉原煤仓； 筒仓——锅炉原煤仓； 煤场——锅炉原煤仓； 地下煤斗——锅炉原煤仓。

上述输煤流程中，有三条可同时运行的流程，他们是：①码头——煤场；②码头——筒仓； 沈阳工程学院毕业设计（论文）

③码头、煤场、地下煤斗、筒仓至锅炉原煤斗。

3.2.3输煤程控系统的主要功能

系统控制可实现程控自动、程控单动和就地操作（调试方式）三种控制方式。

可由运行人员进行流程选择，实现多余带式输送机的选线和切换。控制系统自动检测流程中各个设备的工作状况，待各个设备允许作业时，发出允许运行信号。禁忌的流程进行闭锁。

流程中各设备按逆煤流方向逐条延时启动；按顺煤流方向逐条延时停止。

当流程中某设备发生故障时，则该设备及其上方所有设备一齐急停（碎煤机延时停止），下方设备顺序逐条延时停止。

控制台（操作键盘）设有紧急按钮，在发生紧急情况时，按下该按钮将流程中所有一起急停（碎煤机延时停止）。

对流程状态及现场所有设备的状态在控制室进行显示，根据故障类型进行处理并发生生光报警。

3．3配煤部分介绍

配煤系统有自动配煤、手动配煤两种运行方式。自动配煤完全根据现场的煤位信号和梨位信号，以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修梨，自动控制梨的拾落，完成原煤仓的自动配煤，手动配煤则山操作员根据现场的煤位和梨位信号通过上位机一对一操作梨的拾落来完成原煤藏的各仓配煤。1皮带机的控制

无论是手动还是自动启动皮带机前，都要先响警铃20秒，通知在皮带周围的人员尽快远离，以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备，因此对它的保护和要求也就相应的多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关，巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时，可直接拉事故拉线，使皮带停止。

皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC，一旦其中某一个事故出现时，都要使皮带机立即停止。但是为了避免由于这些事故的假信号影响正常上煤，还设置了一些屏蔽这些信号的键，当操作人员能够确认某个信号为误动作时，就可以使用屏蔽键令这个信号不起作用，等信号处理好后，要马上恢复此信号的功能，以免造成更大的损失。参看“一号甲皮带控制状态”图，本设备的所有控制和状态都可以在这一幅图中显示出来。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

本系统对每个设备都设置了一个“检修”键，当现场设备需要检修时,在上位机中设定此设备为“检修”状态，则PLC控制程序禁止此设备运行。

2）电动三通挡板的控制

为了使上煤系统更加灵活，设置了16个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在自动工作状态下，当按下预启动键时，三通挡板根据选定的在其前后两条皮带的位置，自动完成通甲路或通乙路的动作（例如现在选中的是1#甲皮带和2#乙皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通乙路的位置上），为下一步的程启做好准备。

但是由于种种原因，甲、乙路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了甲路通到位和乙路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。沈阳工程学院毕业设计（论文）

为了避免由于误操作而引起上煤中断，在已经运行的流程中对所有三通挡板操作无效（闭锁操作）。

3）除尘器

系统设置了15个除尘器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除尘器信号，但不论除尘器启动与否，都继续向下启动皮带机。除尘器自身故障不连跳主设备。

4）除铁器

系统共有2个盘式除铁器和8个带式除铁器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除铁器信号，但不论除铁器启动与否，都继续向下启动皮带机。除铁器自身故障不连跳主设备。

5）振动器

本系统共有30个振动器。它的功能是在出现堵煤的情况自动振打，或每隔20分钟自动振打10秒，也可切换到手动方式，由操作人员手动随时启停。

6）皮带秤

皮带秤输出的脉冲累加点用于计算累计上煤量。

7）叶轮给煤机

叶轮给煤机利用行走和拨动功能把在火车、汽车卸煤沟中的煤炭运送到皮带上。自动工作状态下，给煤机启动和停止取决于在它后面的皮带的动作，而给煤机的前进和后退，则需要操作人员根

据现场的实际情况进行手动操作。参见“一号叶轮给煤机控制状态”画面。

8）斗轮机

两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#甲、7#甲皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#甲、7#甲皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。

9）滚轴筛

滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。

10）卸料小车

卸料小车共有两个，10#甲带和10#乙带上面各一个，可在皮带上行走。其功能是把10#皮带上的煤炭卸到原煤仓中。

原煤仓共有12个，1~6#原煤仓给1#机组提供燃料，7~12#原煤仓给2#机组提供燃料，6#仓与7#仓之间有一段距离，其它仓都是并在一起的。原煤仓上装有12个位置开关，可标识小车处于哪一个原煤仓上。

卸料小车上面有三个挡板，可以使小车处于卸料/直通状态。初始位置为直通状态，当开始卸料时，两侧的挡板打开，位于皮带上的挡板关闭，煤炭从皮带两侧落入选定的原煤仓；当小车经过6#仓与7#仓之间时，为了避免煤炭撒落到外面，两侧的挡板关闭，皮带上的挡板打开，此时小车处于直通位置，煤炭经过小车后依然还落在皮带上，最终进入12#原煤仓中。

小车有两种卸料方式，定点/连续方式。定点方式是小车走到选定的原煤仓后，停止不动向原煤仓内卸料；连续方式是小车在选定的原煤仓上来回行走，把煤炭均匀地卸到原煤仓中。

3．4配煤部分介绍

3．4．1自动配煤

自动配煤又称程控，既通过程序进行控制。自动配煤的情况如下：

①配煤程控是根据现场煤位信号进行自动配煤，有3种原则：既优先配、顺序配、余额配煤。

②若某仓出现低煤位信号，不管原来配仓在哪里进行都将立即中止而转入对低煤位信号的煤仓配煤，既出现低煤位信号的煤仓要优先配煤。如果是有两个以上的煤仓同时出现低煤位的信号，则按煤流方向依次配煤至低煤位信号消失后延时一段时间。当全部低煤位消失时，各煤仓的配煤将按顺煤流方向依次进行。对原煤仓，每个仓都配至高煤位报警信号出现为止。

③如正在进行顺序配煤时，某煤仓又出现低煤位报警，则立即转到低煤位煤仓进行低煤位优先配煤，配至低煤位消失后延时一段时间，然后返回到刚才顺序配的煤仓进行顺序配煤。④如遇到检修梨自动跳过。

⑤如果落梨信号发出后10s，该梨仍未落到位，则发出梨煤器卡死信号，而转入下一梨继 沈阳工程学院毕业设计（论文）

续配煤。

⑥因过多的梨卡死而不能自动配煤，只能用手配方式对各仓进行配煤。或者，如果此梨不在落位，在上位机上设此梨为检修梨，继续程配。

当顺序配煤到尾仓，尾仓出现给煤位时，配煤系统即发出“程配完毕”信号。程配完毕信号发出后，整个流程即要顺煤流方向依次停运各个设备，将皮带上的煤走空。在流程停运之前这一段时间，配煤将返回第一个仓开始余配煤，每个仓均分，配一段时间后才转入下一仓。对检修仓、检修梨会跳过不配。这一轮配完后，下一轮再重复进行，直到皮带声的余煤配完或流程停下来。

⑧检修梨的设置都在上位机上进行，尾仓的梨在程配时处于落下位置，后面的仓不参与配煤，设置检修梨前，需要在就地将此梨打在拾起位置，在程配时不对此梨进行控制。铁岭电厂配煤系统如图3—6所示。

3．4．2手动配煤、手动配煤和自动配煤操作方式的选择，是通过“配煤方式”选择开关来实现的。对于铁岭电厂输煤系统。当把“配煤方式”选择开关打到“集控”情况时，可进行手动配煤。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

手动配煤是系统提供的针对发生故障时的一种配煤方式。在此方式下，只能在控制台上一对一操作梨煤器，不受程序控制。操作员可根据模拟屏上显示的煤仓煤位信号由人工配煤。如：当煤带漏煤时，由于输煤皮带的运转已不能保证在程控的时间内实现配煤，如果继续用程控配煤，有可能在同一时间有多个原煤仓发出低煤位报警信号，进行发生停炉的危险。

手动配煤是通过上位机手动操作每个梨的拾、落，进行配煤，手动配煤保护信号仍然有效，在设备出现故障的情况下，自动连跳相关设备。

3．4．3其他配煤方式

除了以上两种配煤方式以外，皮带上的余煤采用第三种配煤方式，即余煤配煤，即将余煤配给了高煤位信号消失的煤仓或尾仓。第一种方式和第二种方式是交叉进行的，只要一个煤仓出现就优先为其配煤。沈阳工程学院毕业设计（论文）

第四章 铁岭电厂输煤计算机监控系统设计

4．1铁岭电厂输煤系统的组成

铁岭发电厂输煤系统包括：12台皮带机，38台梨煤机，10台除铁器，4台叶轮给煤机，2台碎煤机，2台概率筛，9台电动挡板，4台缓冲滚筒，煤位信号，堵煤信号，撕裂信号，欠速信号，叶轮给煤机位置信号在内的286套装置信号。

由图可见，上煤系统主要由皮带机组成，上煤流程为：叶轮给煤机1G→1号皮带机1P→电动挡板1D→2号→皮带机2P→3号皮带机3P→碎煤机SM→4号皮带机4P→电动挡板2D→5号皮带机5P→梨煤机→锅炉原煤仓。

以上系统为双路系统，可一路运行，也可双路同时运行。在1P、2P及4P、5P皮带机转接点处经过1Da、1Db、2Da、2Db 4台电动挡板实现系统的交叉运行。这些交叉点的设置为系统运行提供了灵活性，即使发生故障仍能保证燃料的可靠供给，但由于交叉点的设置使系统的运行方式的组合呈级数增加。

下面以上煤方式之一1Ga→1Pa→2Pa→3Pa→SM→4Pa→5Pa→煤仓为例说明系统的运行，从中找出系统控制程序基础。正常启动为逆煤流起动，其顺序是：

5Pa启动→4Pa启动→3Pa启动→···→1Ga启动 按上述启动的顺序保证了当1Pa开始上煤时整个系统已正常运行，而不至于发生跑煤或皮带上堆煤现象。

正常停止为顺煤流停车，其顺序是：

1Ga停→延时t1后1Pa停→延时t2后2Pa停→···→延时t5后5Pa停 延时的目的是使被停的皮带上不存煤，计算公式： T≥s/v 式中：t该号皮带机延时时间，s该号皮带机长度，v该号皮带机运行速度。

当系统中某一环节发生故障，在故障点前各皮带机应立即停车，故障点后的各皮带余煤按 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

顺序停机方式进行。

5P皮带下为多个锅炉的原煤仓，煤仓内有高低煤位信号传感器，配煤的要求是：每个煤仓都应保证有煤，且应在高低煤位之间，即煤仓出现低煤位则马上要求配煤，出现高煤位则停止想该仓配煤。当所有煤仓都达到各个锅炉的要求后，停止整个系统。

4.2 铁岭电厂输煤控制系统结构

铁岭电厂输煤系统采用可编程控制器（PLC）进行控制，通过工业计算机进行显示、操作，结构如下图。

该设计实现了全部皮带机起停程序控制，全部煤仓煤位的连续监测及犁煤器程序控制自动配煤，用各种监测传感器对输煤系统运行进行实时监测及故障的实时紧急控制，实现各种实时信急的自动管理、图形显示及事故情况下参数的纪录和追忆。

4.2.1 铁岭电厂输煤控制系统功能

铁岭电厂为实现所要求达到的程控功能，采用了送煤程序控制。送煤的程序控制为正常状态下优先采用的方式，按事先编好的程序选其一种运行方式，可以实现下述程控功能：（1）程序启动，即逆煤流方向依次启动。（2）程序停机，即顺煤流方向依次延时停机。（3）联锁停机，当系统中某一设备或部位故障而停止运行时，该部位逆煤流方向的全部设备（碎 沈阳工程学院毕业设计（论文）

煤机除外）瞬时停机，顺煤流方向的设备延时停机。（4）紧急停机，即全部停机，碎煤机延时40s 停机。（5）自动程序配煤，采用自动、手动和其他配煤方式。操作控制功能

铁岭电厂输煤系统的运行具有程序自动控制、集中手动控制和就地手动控制功能，其中集中控制分为基于PT 的集控功能和原集控室的控制功能。

现场设备除堆取料机只参加联锁外均具有程控、集控和就地控制功能。

根据生产的需要和设备的备用状态，操作人员可通过计算机鼠标或键盘对输煤系统进行操作。彩色图形化的操作界面令操作直观准确。

程序控制状态下，系统可对运行设备的启停进行自编排、调整，从多种可能的运行方式中优选出一种进行执行。

1段上煤和5段上配煤均可作为独立子站实现程控及就地操作。

1段叶轮给煤机按设定的给煤量恒定给煤，叶轮给煤机按程序在1 段遥控行走，给煤量可在就地及程控室进行设定和瞬时调整。

5段通过38 台犁煤器的程控起落，以实现时间配煤、条件配煤、跳仓、强置、均煤等自动控制，按储煤量设定对20 个储煤仓进行最优化配煤。

输煤现场各段的10台除铁器具有程控、就地控制功能。监视、提示、报警功能

在程控室具有同时动态监视卸煤车、1段、2段、3段、4段、5断、6段、7段等8处设备及输煤情况的功能，通过装在现场的28台工业摄像机输煤程控人员及输煤公司经理可随时通过监视器自动或人工选择，显示各处现状。

具有拉线开关状态、皮带打滑、皮带跑偏、皮带撕裂、；落煤筒堵塞、动力电机电流、除铁器励磁电流、碎煤机工作电流、皮带秤测量结果等的直观显示功能，并通过对各个信号量的分析比较和计算，输出声报警CRT 提示报警。

通过PC机运行状态模拟，以预知个部分可工作情况。故障检测及保护联锁功能

输煤系统各设备均可实现具有条件和时间相关的联锁，令系统运行稳定可靠，程序故障检测具有对故障信号自动处理，数字滤波功能，以消除误动作的干扰。

对皮带机等大型设备进行过流检测保护、对拉线开关状态、皮带打滑、皮带跑偏、皮带撕裂、落煤筒堵塞故障信号进行检测

系统各开关量、模拟量及远程通讯喘口具有继电器或光电隔离保护措施，保证安全可靠工作。

系统具有设备故障诊断、自动提示报警、自动寻找切换工作坊式的能力，可进行模拟运行和预报。

4.3 铁岭电厂控制系统硬件设计

目前，国内外的PLC产品有几十个系列，上百个型号，各个种类的PLC的容量、结构 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

形式、性能、指令系统、编程方法、价格各不相同，适应的工作场合也有差异。因此，对于每一个准备使用PLC的用户来说，合理的选择PLC是非常重要的，它直接影响几个方面的内容，下面简要介绍PLC的选型原则，并介绍本文所选用的PLC。选择机型

目前国内使用的PLC以国外产品居多。美国是PLC的发源地，以大中型机为主，功能完备，单机价格高，GE公司、MODICON公司、AB公司是其代表。日本的PLC以中小型机为主，价格便宜，典型代表为OMRON公司、三菱（MITSUBISHI）公司的产品。德国SIEMENS公司的产品以可靠性高著称，其主要产品有S5，S7两个系列，包括了从大型机到小型机各个型号，在国内使用广泛。选择容量

PLC的容量包空主机用户存储器的内存容量和I/O控制点数两个方面，选择时应留有适当的裕量做备用。叶轮给煤机的控制点数在巧点左右，选择20点左右工//0即可满足要求。

选择I/O模块

输入模块是直流24V DC和交流220V AC两种。本文选用24V DC输入。

输出模块有三种形式：继电器输出，晶体管输出和可控硅输出。晶体管输出模块只能带直流负载，是直流输出模块，用于高速小功率负载；可控硅输出模块是交流输出模块，只用于高速大功率负载；继电器输出模块是交直流输出模块，即可带直流也可带交流，因其有触点，故只能用于低速负载。叶轮给煤机电控部分控制对象为接触器，属于交流低速负载，故本文选用交流（220V AC）继电器式输出模块

综合考虑以上三点原则，本文选用S工EMENS公司的SIMATIC S7—200型PLC，该机属于整体式PLC，主机集成了中央处理单元（CPU224），13KB程序和数据存储器，24路数字量I/O点，P工D控制器和一个RS—485通讯编程口。并可连接7个扩展模块（包括模拟量工//O模块），最大数字量输入/输出映像区128/128，最大模拟量输入/输出映像区32/32。

SIMATIC S7-200型机的技术性能指标如下: 编程语言：STL，LAD和FBD 程序存储器：8K字节/典型值为2.6K条指令 数据存储器：2.5K字 扫描速度：0.37μs/指令

指令集：基本编程指令134条 本机I/O：14入/10出

通讯口数量：1（RS-485）支持协议：PP工，DP/T，自由口 特殊功能：PID控制器。内置高速计数器

4.4铁岭电厂控制系统软件设计

铁岭电厂控制系统软件的设计是本论文的重点，也是工作中心。在控制系统中的软件 沈阳工程学院毕业设计（论文）

采用西门子的S7-200系列，通过编程梯形图程序来进行控制。由于程序很大，只给出部分梯形图程序，见下一章。上位机监控画面的编程内容，下载到下位机PLC的FFPROM中运行

系统运行前，首先利用紫金桥软件的工程管理器，绘制被控工艺流程图，生成静态画面；再通过确定动态变量数及属性、定义变量名TAGNAMF及T/O地址，以便通过现场控制与PLC进行联结。系统运行时，通过紫金桥监视画面进行控制。利用相应画面操作按钮对画面进行控制，PLC存储器中梯形图程序决定紫金桥动态画面状态；也可查看操作指导、系统说明等辅控画面。、对这样一个复杂及工艺特点，优秀方案为采用PLC核心构成程序控制。PLC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，两段皮带启停设计的程序流程如图4-3所示。程序说明如下：

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1个扫描周期执行。

子模块1：并行一线联锁启动、连锁停车，并判断事故停车信号以实现事故停车。子模块2：并行一线连锁启停控制程序。根据启动标志位1实现并行二线的连锁启动、连锁停车，停车。并判断事故停车信号以实现事故停车。

子模块：交叉线连锁启停控制程序，根据启动标志位3实现交叉线的连锁启动、连锁停车，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。程序特点： 特殊标志位的使用：使用特殊标志位SM0.1，使得初始化子程序（子模块0）仅在第1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，并行模块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，可以灵活地控制要求进行延时时间的设定。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）沈阳工程学院毕业设计（论文）

第五章 铁岭电厂输煤计算机梯形图的设计

梯形图是PLC的一种主要编程语言，设计好梯形图程序是用好PLC的关键。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而PLC的CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理一条指令，因此在设计梯形图时应注意以下几点：

应遵守梯形图语言中的语法规定。

设置中间单元。在梯形图若多个线圈都受到某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的存储器位，它类似于继电器电路中的中间继电器。

尽量减少PLC的输入信号和输出信号。PLC的价格与I/O点数有关，每一输入信号和输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。

设立外部连锁电路。为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，应在PLC外部设置硬件连锁电路。

梯形图的优化设计。为了减少语句表指令条数，在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下面。

外部负载的额定电压。

对于铁岭电厂输煤系统程序控制中的皮带启动，停止语句表如下，梯形图见附录1。//V0.0皮带一段 启动按钮V1.0 //V0.1皮带二段 停止按钮V1.2 //V0.2皮带三段 皮带急停V1.2 //V0.3皮带四段 复位按钮V1.3 Network 1 //按下皮带启动按钮V1.0，五段输煤皮带转动。LD V1.0 V0.4 AN V1.1 AN V1.4 = V0.4 TON T37, +50 Network 2 //50s后四段输煤皮带转动，定时器T38计时50s LD T37 = V0.3 TON T38 +50 Network 3 //50s后三段输煤皮带转动，定时器T39计时50s LD T38 = V0.2 铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

TON T39 +50 Network 4 //50s后三段输煤皮带转动，定时器T40计时50s LD T39 = V0.1 TON T40 +50 Network 5 //50s后一段输煤皮带转动 LD T40 = V0.0 Network 6 //按停止按钮V1.2，计时开始 LD T1.2 V0.5 AN V1.3 //55s后二段停 LD T39 AN T42 = V0.3 Network 9 //105s后三段停 LD T38 AN T43 = V0.2 Network 10 //155s后四段停 LD T37 AN T44 = 0.3 Network 11 //205s后五段停 LD V1.0 V0.4 AN T45 = V0.4 输煤顺序控系统是以上位机和PLC为基础，作为整个系统的控制中心。上位机和PLC之间通过PC/PPI通信电缆相连，PLC和输煤系统中被控制设备之间通过电缆连接。整个控制系统的构成如图5—1所示，及该控制系统的控制单元输入输出端分配5—1所示： 沈阳工程学院毕业设计（论文）

与任何控制系统一样，输煤控制系统要达到自动控制首先应有比较稳定的生产流程和较高的设备健康水平同时控制系统应具有一定的灵活性和可靠性。本系统采用了基于PLC的集中空驶方式，整个控制系统是将所有被控设备按照生产流程的要求次序和条件自动启停和调节。以及各个被控设备的动作过程在上位机的模拟屏上均有显示，且可通过计算机鼠标或键盘对输煤系统进行操作。究其控制系统主要功能如下： 整个控制过程在上位机的模拟屏上有显示。

按煤流方向自动起动和停止被控设备。

在程序控制中，任一设备启动不成功，均能按逆煤流方向停机。在下常运行中，任一设备发生故障时，均能按逆煤流停机。

正常程序配煤的顺序是从1号煤仓向3号煤仓依次进行。每个煤仓均设定一个低煤位信号和一个高煤位信号，当一个煤仓出现低煤位信号时对其进行配煤。

梯形图完成的功能是：整个输煤系统由4条输煤皮带机、1台叶轮给煤机、2台碎煤机、3个梨煤器及漏斗等设备组成，完成从煤矿到电厂煤仓的输煤任务，输煤系统的各个设备按照煤流方向顺序动作。为了保证不发生堵煤现象，要求系统按逆煤流启动，顺煤流停止。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

叶轮给煤机以恒定的给煤量给煤。输煤皮带机带动输煤皮带将煤一层一层通过碎煤机、漏斗直至最后一层再经梨煤器配煤输送到电厂原煤仓。配煤顺序为：优先1号炉煤仓配煤，优先下限煤仓配煤。

由于梯形图比较大，请看附录2。沈阳工程学院毕业设计（论文）

结论

本文全面分析了输煤系统的基本知识，及其重要意义。并详细的研究了顺序控制的过程及方法，PLC在输煤系统中的应用。同时在以下几个方面作了探讨：

文章通过对输煤系统的介绍，分析了目前该系统控制的情况，详细展望了输煤系统发展的趋势和方向。

通过探讨可编程控制器的功能，及其和继电器的比较，确定在输煤控制系统中的使用地位，同时把它与位机监控配合，来共同控制输煤系统，不仅提高效率，同时也大大提高了生产效益。故此，提出将大力改善可编程控制器在输煤系统的使用范围。

本文通过介绍输煤系统主要设备的情况，对于可编程控制器的优越性，针对铁岭电厂输煤现状进行可编程控制分析，说明，尤其在送煤，配煤上，通过梯形图和上位机进行联合控制。铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

致谢

在本文脱稿之际，我首先要感谢我的老师——李玉杰。老师渊博的知识，严谨的治学态度，开拓创新的工作作风，高昂的工作热情以及执著的追求精神使我受益非浅。在整个课题阶段，老师挤出宝贵时间为我答译解难，在此对培育我的老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。李老师不仅在学习，论文上给我很大的帮助和支持，而且在生活，思想上也给予极大的帮组。在调节过程中，得到了铁岭电厂的大力支持有关同志的热情帮助，在次表示感谢。同时还要感谢继续教育中心给予提供了电脑，让我进行了程序的编写和调试。也要感谢母校给予了我这次设计的机会！

沈阳工程学院毕业设计（论文）

参考文献

[1]程周.电气控制与PLC原理及应用.电子工业出版社，2003 [2]杜金城.电气变频调速设计技术.中国电力出版社 2001 [3]王永华 现代电气控制及PLC应用技术 北京航空航天大学出版社 1996 [4]李进 发电厂循环水处理方式的可行性试验研究 华北电力技术 1999.5 [5]高丽杰 发电厂循环水处理系统程控技术的应用 内蒙古电力技术 1997 [6]高海贵 高浓缩倍率循环水处理技术在火电厂的应用 华北电力技术 2003.9 [7]张宏 火力发电厂循环水处理药剂的开发与现场应用 工业水处理 2004.12 [8]叶建军 自动化装置在循环水处理方案中的应用 工业水处理 2001.9 [9]陈春雨 李景学.可编程序控制器应用软件设计力法与技巧 工业出版社 1992 [10]王宁 火力发电厂输煤系统程控技术研究 山东工业大学 1998 [11]朱善君，翁樟等 可编程序控制系统原理、应用、维护 清华大学出版社 1995 [12]紧风楼 火力发电厂燃料输送及系统 吉林人民出版社 1996 [13]黄芳 PLC在电厂输煤自控系统中的应用 岳阳职业技术学院学报 2003 [14]范伟 大型火电厂输煤自动化发展方向与实现方式探讨 发电设备 2003 [15]王爽心等 开关量控制技术实验系统的研制及应用 中国电力 1998 [16]徐建涛等 火电厂输煤系统PLC程控的研究 现代电力 1997（2）[17]王志祥等 热工保护与顺序控制 水利电力出版社 1995 [18] 徐建涛等 火电厂输煤监控系统的设计与仿真 华北电力技术 2000 [19]蒙涛等 大型火力发电厂监控系统的研发与应用 控制工程 2002 [20]文乔，汪小澄 火电厂输煤控制系统的开发 控制工程 2004 [21]丁仁杰等 元宝山电厂输煤程控系统的研究与开发清华人学学报 1997（7）[22]方涛，温振荣 输煤控制系统调试中若干问题的技术处理 2003.6 [23]李雪珍，李波勇，艾贤成 PLC装置在电厂输煤监控系统中的应用 长沙电力学院学报（自然科学版）第19卷第1期2004年2月

铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

[24]常连生，许宝成，何缨 电厂输煤斗轮机调速装置的研究 现代电力 第15卷第2期1998年5月

[25]廖延常 可编程控制器在电厂输煤程控系统中的应用 广西电力技术 2001年第3期 [26]李志刚 刘媛 发电厂输煤控制系统的研究与改进 现代电力 第19卷第6期2002年1月

[27]云鹏刚 张泽 PLC在电厂输煤自控系统中的应用 微型机应用 2000年4期 [28]董丽萍 霍亮生 PLC顺序控制编程方法及应用 新技术新工艺 1994年2期

输煤程控系统及应用 篇3

关键词：燃煤；输煤程控系统；人机界面

一、程控系统意义及必要性

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，工人们通过开动承前起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。随着发电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要，因此需要对传统的发电厂输煤系统进行改造。

二、系统分析

（一）配煤系统功能要求

所有的输煤设备按工艺要求进行联锁，以防止在启动或停止时煤在系统中堆积起来，联锁按下述方式进行：

（1）启动时按逆煤流方向，从最后一条皮带开始依次启动。直到第一条皮带启动后，才开始进行供煤。

（2）停运时按顺煤流方向，先停供煤设备，然后从第一台至最后一台设备依次停止，每台设备之间按预定的延时时间发停机命令，其中碎煤机和滚轴筛均需另延时停机。

（3）故障时，故障点及其上游设备瞬时停机，故障点下游设备保持原工作状态不变，待故障解除后，可以从故障点向上游重新启动设备，也可以在故障未解除时，从故障点下游开始延时停设备。

（二）抗干扰要求

PLC系统故障可分为内部故障和外部故障两大类。经研究可知，系统中只有5%的故障发生在PLC内部，说明PLC的可靠性远远高于外部设备，提高系统可靠性的重点应放在外部设备方面。因此需要对外部设备综合运用几种抗干扰措施，以保证配煤系统的稳定运行。

三、系统设计

（一）系统工艺

本系统的具体结构是由给料机、滚筒筛、皮带机、碎煤机、除铁器、除尘器、犁式卸煤器组成。

工艺过程介绍：首先由振动给料机将原煤送到1号传送带上，并完成除杂操作；接着送入滚筒筛进行筛选，筛选出来的粗煤经2号传送带进入碎煤机，精煤经3号传输带传送到煤仓位置，最终再通过犁式卸煤器进行配煤，从第一路经碎煤机破碎出来的精煤也通过犁式卸煤器进行配煤。通过犁式卸煤器对三个煤仓进行平均配煤。当煤仓1配满煤后，系统自动地停止对煤仓1的配煤操作，只对煤仓2和煤仓3进行平均配煤；当煤仓1和煤仓2都配满煤后，系统自动对煤仓1和煤仓2停止配煤，只对煤仓3进行配煤。当三个煤仓都配满煤的时候，系统按照顺煤流方向停止，为了使后面设备不堆煤以及清空设备中的残留煤，以便下次的重新空载启动。此系统具体过程的工艺流程如图3-1 工艺流程图所示。

（二）系统工艺

按照系统的要求，根据S7-200系列的PLC硬件提供的可用地址。

四、核心模块实现

（一）启动、停止模块

在启动按钮启动后，利用定时器对设备的联锁进行关联启动，以实现设备的逆煤流方向启动。Q0.0-Q0.7分别对应着振动给料机、1号皮带机、除铁器、滚筒筛、2号皮带机、碎煤机、除尘器、3号皮带机。在停止按钮启动后，按钮动作输入地址I1.1作为停止按钮。

（二）故障灯显示模块

故障时，故障点及其上游设备瞬时停机，滚筒筛和碎煤机需要延时停机。故障设备前面的设备必须停机，利用故障设备的故障信号对系统进行联锁控制使前面设备进行停机，此时滚筒筛和碎煤机需要延时停机，此时利用定时器实现。故障解除后，可以从故障点向上游重新启动设备。故障解除后需要进行系统恢复运行，也是按照逆煤流方向进行重新启动，以使系统正常运行，不出现堆煤现象。当振动给料机、1号皮带机、除铁器、滚筒筛、2号皮带机、碎煤机、除尘器、3号皮带机中任何一个设备出现故障时，系统故障指示灯都能进行故障指示，Q1.3为故障灯的输出地址。

五、功能实现

现在用一个仿真软件对本系统进行功能测试，可以形象地将系统的功能体现出来。

（一）按逆煤流方向启动

按下启动键时，各个设备按照逆煤流方向启动，从Q0.7开始启动，随后按逆煤流方向一个一个设备进行启动，直至所有设备都完全启动。

（二）按逆煤流方向停止

按下停止键时，各个设备按照顺煤流方向停止，从Q0.0开始停止，随后按逆煤流方向一个一个设备进行启动，直至所有设备都完全停止，清空设备中的残留煤，以便下次的重新空载启动。

（三）系统设备出故障

故障输入，举个例子：当除尘器有故障时，此设备以及前面的所有设备要停止运行，故障灯Q1.3亮起警示，但是碎煤机和滚筒筛需要延时停止。

【参考文献】

[1]陈忠平，周少华，侯玉宝，李锐敏.西门子S7-200系列PLC自学手册[M].北京：人民邮电出版社，2008.8.

[2]李晓宁.例说西门子PLC S7-200[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3]王淑英.S7-200西门子PLC基础教程[M].北京：人民邮电出版社， 2009.

火电厂输煤系统控制方式研究 篇4

1.1 强电集控方式

在我国, 电厂输煤系统传统的控制方法是强电集中控制, 即采用继电器、计数器、定时器、按钮开关和连接导线, 组成逻辑控制设备, 对系统工艺设备实施运行逻辑控制和故障联锁保护。现在具有经济规模的大型电厂已不再采取这种控制方式。

1.2 输煤程控方式

PLC是80年代发展起来的一种新型的电器控制装置, 它的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞越。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术融为一体, 具有灵活通用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能强大、易于实现机电一体化等显著优点, 已经广泛应用于工业生产的各种自动控制过程中。

PLC程控方式由于其自身优点, 目前在国内大型火电厂输煤系统中已逐渐取代常规的强电集中控制方式, 成为大型火电厂输煤程控系统的核心。国内多个电厂已成功应用了输煤程控系统, 其后的多个电厂中, 也普遍应用了输煤程控系统, 其功能完备、性能可靠、维护简便, 对于电厂安全、经济地运行起到了良好的作用, PLC的优良性能得到充分体现。

如今的现代化电厂均已普遍采用了成熟的输煤程控技术, 其可靠性、经济性已经得到了充分体现。本文将以此为基础阐述本工程输煤控制系统的设计构想。

2 输煤程控系统

2.1 输煤程控系统构成

输煤程控系统采用分布式控制系统 (集中管理, 分散控制系统) 。输煤控制系统采用工控机为上位机、PLC系统为下位机的两级控制模式, 上、下位机均分别采用双机热备形式, 以确保在万一有一台PLC主机或一台监控用工控机发生故障或死机的情况下, 整个系统仍可照常运转。上位机共设2台, 分别用于程控部分的操作和监视。除控制室站外另根据输煤区域范围设相应数量的远程站。

输煤系统保护设置:皮带跑偏开关沿皮带两侧布置;事故拉绳开关采用自动复位型, 沿皮带两侧布置;速度开关采用两级型, 布置在每条皮带头部;皮带纵向撕裂保护装置布置在每条皮带下部;断带保护装置布置在较长且倾斜度较大的皮带上;堵煤开关布置在落煤管上。高料位开关采用阻旋式, 分别布置在原煤仓落煤口旁;超声波料位计安装在煤仓顶部, 需同时送4~20m A测量量到输煤程控系统和DCS系统煤仓煤量。

2.2 系统功能

程控系统提供了对运煤和配煤系统及其所有设备进行操作、监视、管理所需要的一些软、硬件条件和功能。

(1) 运煤控制系统的运行方式分为:自动程序、远方手动和就地手动。自动程序按PLC设置的程序, 通过工控机操作实现。远方手动通过PLC和工控机对全部运煤和配煤设备实现一一对应的操作。就地手动不经过PLC, 仅能在就地MCC柜或就地控制箱上操作。本程控系统完成其中前两种运行方式。自动程序方式是主要的运行方式。操作员能选择一个完整和合适的路径, 以便将煤送至煤仓。只有当选择合适的和完整的路径, 且所有信号表明允许启动, 并显示预启成功后, 才允许操作员使用“系统自动启动”。

配煤控制系统的运行方式分为:自动配煤、远方手动配煤和就地手动配煤。自动配煤按PLC设置的程序, 通过工控机操作实现。远方手动配煤通过PLC与工控机对各犁煤器实现一一对应的操作。就地手动配煤不经过PLC, 仅能在就地操作箱上操作。

本程控系统完成其中前两种运行方式。自动配煤是主要的配煤方式。操作员在CRT上调出“配煤”画面, 通过鼠标选择尾仓和旁路仓。每个仓对应四台犁, 一侧两台, 自动配煤按如下顺序进行:先顺序给低煤位仓配煤, 配一定数量的煤, 消除煤仓低煤位状态, 正常情况下对低煤位信号的加仓采用单数犁, 只有当单数犁为检修或落犁失败时才启用双数犁;所有低煤位信号消失后, 再进行顺序配煤, 首先启动每个仓的单数犁配仓, 按顺煤流方向依次给每个仓配满, 再转入双数犁按顺煤流方向依次给每个仓配煤, 尾仓配满后重复第一个过程, 用单数犁继续配仓, 循环往复, 操作员可视机组运行需要和仓满情况, 结束流程停车;顺序配煤过程中, 如果又出现低煤位仓, 则停止原煤仓顺序加仓程序, 优先为低煤位仓配煤, 待低煤位信号消失后5min再转入顺序加仓程序;尾仓的双数犁一直保持落下, 只有此犁设为检修时启动单数犁落下。

输煤程控系统与翻车机、斗轮机、煤水处理、除尘器等具有PLC子系统的装置通过光纤通讯, 从而取得监控信息, 重要信号可以通过硬接线接入输煤程控。

系统内所有设备的状态都能在CRT上明确、醒目地指示出来, 使操作员一目了然。且系统为操作员提供了方便、及时、详尽、清楚的报警管理功能, 为操作员提供了实时的和历史的数据记录和查询。

(2) 设备联锁功能

当系统采用自动程序方式运行时, 必须按联锁关系启停设备。当系统采用远方手动方式运行时, 可以解除某个设备的联锁, 以便对该设备进行试验操作, 当有设备被解除联锁时, CRT上有报警显示, 此时操作员应十分小心。在CRT上及操作台都设有“紧急停止”按钮, 当出现危害设备或对人身产生危险的故障时, 系统应立即停止, 操作“紧急停止”按钮能立即停止除碎煤机以外的其它设备。

(3) 工业电视监视功能

输煤程控系统对输煤系统内工业电视监视系统的控制和联锁有要求, 正常启动时能按照启动顺序自动切换监视对象, 事故时应能按照警报信号来源自动切换至事故地点, 通过硬接线或通讯口与工业电视系统完成以上功能, 输煤系统工业电视作为一个子系统通过其多媒体主机的以太网口接入全厂工业电视监视网。最终与全厂工业电视可实现辅网控制室的统一监视。

3 现场总线技术

3.1 现场总线技术定义

按照国际电工委员会IEC61158标准的定义:安装在制造或生产过程区域的现场装置与控制室内的自动化装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线称为现场总线 (Fieldbus) 。由现场总线与现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统FCS (Fieldbus Control System) 。而把这一集通信、计算机、控制技术和现场智能设备为一个整体的技术称为现场总线技术。

3.2 电气现场总线的优势

(1) 开放式、互操作性、互换性、可集成性

不同厂家产品只要使用同一总线标准, 就具有互操作性、互换性, 因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式, 允许其它厂商将自己专长的控制技术, 如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去, 因此, 市场上将有许多面向行业特点的监控系统。

(2) 系统可靠性高、可维护性好

基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线, 对于大规模I/O系统来说, 减少了由接线点造成的不可靠因素。同时, 系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能, 可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作, 也增强了系统的可维护性。

(3) 降低了系统及工程成本

节省大量的电缆、电缆敷设工程费用、I/O模块, 降低了成本。但现场总线并不是为解决传统控制系统不能解决的问题而出现的, 它的主要优点是更灵活、更开放, 并为采用新型系统维护方式和企业管理模式提供了可能。

4 工程设计案例

4.1 设计方案

本文以华能萍乡电厂为案例程, 输煤控制系统有以下两个程控设计方案, 其中方案二为推荐方案:

按照目前发展趋势, 在输煤综合楼设置输煤程控控制点, 供调式及试运行时操作监视, 设置输煤控制系统操作员站、工业电视监视器, 同时在辅网控制室设置输煤控制系统操作员站、工业电视监视器。控制主机、煤煤综合楼I/O柜、系统电源柜、矩阵工控主机等均布置在输煤控制室内, 与辅网采用通讯连接。

按区域划分出数个控制范围, 按区域布置远程I/O站, 远程I/O柜放置在运行条件较好的转运站/碎煤机室的MCC间内, 负责远程站就近范围内的输煤电气设备和皮带保护的监控。每个I/O柜配有可靠的双电源, 并自备小容量UPS。远程I/O柜之间通过光纤双网进行通讯, 与煤控室上位机也通过光纤通讯。此种方式经济可靠, 控制范围明确, 把现场的控制、信号电缆长度控制在合理范围。

程控I/O站设置:煤控室设I/O主站, 远程站设置在翻车机控制室、#2转运站、碎煤机室和煤仓间等地。每个远程站2个左右I/O柜, 大约需要8面远程I/O柜。 (带足够的I/O卡件)

输煤程控上位机设计部分同方案一, 但取消常规程控设计中的远程I/O柜, 将之细化为多个独立的现场分布式I/O模块, 在各个转运站, 配电间, 煤仓间分散布置。

主站配置中应包含开放式现场总线协议扫描卡, 总线协议可在招标时考察确定。电源应配有浪涌保护。所有硬件为制造厂的标准产品或标准选择件。所有模件为插接式的。所有开关量输入、输出信号均经端子式继电器隔离。针对供料系统现场范围广、粉尘大、环境恶劣的客观实际, 挂接在现场总线上的现场分布式I/O模块要求具有的较高的IP防护等级, 抗震动防松动, 且配置防护等级不小于IP54的小端子箱内, 以保护I/O模块。模块集成有通讯功能和点诊断点保护功能, 利用接插件直接挂上现场总线链路即可, 而无需外加通讯模块和供电。如果总线协议选择恰当, 可以考虑配置双套冗余网络以提供总线的可靠性。

4.2 方案的比较

方案一中, 由于远程I/O柜价格不菲, 而且需要专门的房间放置, 故在输煤系统中只是分地点集中放置, 分站也不能太多, 否则失去了方案的经济性。导致某些远离远程站的设备信号电缆、控制电缆可能会比较长, 部分电缆需敷设跨越整个栈桥。

方案二中, 基本上每个设备密集布置的地点, 现场总线都可以布线覆盖到, 只要在这个地点挂上一个I/O模块箱即可, 不需要额外的供电, 空调等。很大程度上减少了控制电缆的长度。

因为两种控制方案上位机系统基本相同, 因此只需比较下层控制系统即可。

表1为I/O远程站与总线型I/O设备比较。

考虑到工程I/O点总量相同, 两种方案的模块满足I/O需要即可, 差别不大。但总线型系统省去了远程柜内UPS电源, 光纤中继器, 电源模块等设备, 且不需要专门的程控柜放置, 只要有一个防护等级较好的小端子箱放置即可。

从电缆长度上来考虑, 总线型模块更能靠近设备布置, 以每个转运站都设I/O模块来考虑, 能将控制, 信号电缆控制在转运站内。一般来说, 2×600MW机组输煤系统控制电缆需要控制电缆166km, 如果采用总线型, 将会有30%的电缆节省量, 约50km, 按照每公里控制电缆1.1万价格考虑, 将节省电缆费用约55万。而且由此节省的电缆桥架数量、安装, 调试工日等费用也将颇为可观。虽然本工程输煤系统相对控制面积较小, 供煤距离较近, 现场总线节省电缆的优越性将不会更加明显。但综合先进性, 可靠性, 经济性等考虑, 本文推荐采用基于现场总线形式的输煤程控系统, 最终实现全厂辅网DCS一体化控制。

5 结论

输煤自动控制系统 篇5

邓必文

学院：信息工程学院 班级：电气2004-1班 学号：200440509102 摘要：目前在电力设备中，PLC得到了广泛的应用，调速器、保护、监控等都成功的使用了PLC可编程控制器，并且取得了很好的经济效益。本设计结合某热电厂中输煤监控控制系统来说明SIEMENS S7-200系列的PLC具有的稳定性好、可靠性高、操作维护方便、抗干扰能力强、很高的性价比等一系列的优点。

针对某热电厂输煤整个系统，设计了一套基于PLC控制网络和上位机的输煤程控系统，对其硬件构成和软件实现做了介绍。同时主要研究的是基于SIEMENS S7-200系列的PLC在某热电厂输煤控制系统（上煤部分）皮带跑偏监控系统中的运用。在软件设计中,分析了各模块的功能,给出了皮带跑偏监控流程框图，跑偏传感器模拟量输入的设计和相应的程序。在硬件设计中，分析了控制系统一般硬件的组成和扩展方法，给出了本设计PLC的输入输出配线示意图。关键词：S7-200；输煤系统；监控；抗干扰

Coal Handling Control System Design Based on Siemens PLC Thermal Power Plant

Abstract At present in the power equipment, PLC has been widely used, the governor, protection, surveillance and so successful use of the PLC programmable logic controller, and achieved good economic benefits.The design of a thermal power plant in the coal handling monitoring control system to illustrate SIEMENS S7-200 series of the PLC has good stability, high reliability and easy operation and maintenance, anti-interference capability and a high price and a series of advantages.Against a thermal power plant coal handling system as a whole, designed a PLC-based control network and the host computer program-controlled coal handling system, its hardware and software was introduced.At the same time the study is mainly based on SIEMENS S7-200 series PLC in a coal handling thermal power plant control system(coal)belt deviation monitoring system in use.In software design, analysis of the functions of the various modules are given a belt deviation monitoring process diagram, the deviation sensor analog input in the design and the corresponding procedures.On the hardware design, analysis of the general control system hardware components and expansion of methods, given the design of the PLC input and output wiring diagram.Key words: S7-200;coal handling system;monitoring;anti-interference 1前言

1.1 课题的来源及意义

火力发电厂燃料输煤系统是电厂的辅助系统，主要负责对发电机组燃煤的卸载、储存、上煤和配煤。输煤系统受控设备多，分布范围广，工艺流程复杂，环境恶劣。随着电力工业的飞速发展，以计算机为核心的电厂生产过程自动控制技术得到了大力的推广应用，并逐步普及到输煤系统。本设计根据目前火力发电厂燃料输煤控制系统发展的趋势，结合某热电厂燃料输煤系统采用的集中控制模式，对输煤控制系统技术改造方案的设计进行充分研究论证，提出了具体的系统升级改造方案：采用微机分级控制系统，充分利用计算机、可编程控制器PLC及以太网等先进控制技术，实现对输煤系统设备的数据采集、集中操作、实时监视、数据存储、故障报警、煤量统计、语音呼叫和电视画面切换等功能。该系统具有自动化水平高、控制和管理功能强大、操作简便、可靠性高等特点，能很好地适应燃料输煤系统的环境特点。系统经过升级改造后，自动化控制水平和可靠性都得到了明显提高，设备故障率大大降低，减轻了检修及运行人员的劳动强，加强输煤过程的运行管理和节能管理，实现状态检修具有非常重要的意义。1.2本课题所做的工作 本课题任务是以某热电厂的输煤系统为例说明基于SIEMENS S7-200系列的PLC在热电厂中小型控制系统中的运用，充分表明其具有的很强的性价比。为输煤系统的安全稳定的运行提供了很好的保障。输煤程控系统主要是以可编程控制器(PLC)为主，实现输煤监控系统的自动化控制。与强电集中控制相比，在技术上具有控制功能强，编程简单，实现工艺联锁方便，可省去大量的硬接线，维护方便，可在线修改等特点。PLC不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且也能实现模拟量的控制，甚至智能控制；并能实现远程通讯，联网及上位机监控等。可为全厂实现计算机控制和管理创造条件。可编程序控制器PLC概述 2.1 PLC的产生与发展

1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得[6]了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，己经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步。2.2 PLC的基本结构

1、CPU模块

在可编程序控制器控制系统中，CPU模块不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出，统一命令和协调整个PLC控制系统的工作过程。CPU模块的工作电压一般是DC 5V。CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。

2、微处理器

微处理器分为：通用微处理器、单片微处理器和位片式微处理器。其主要有如下功能： ①接收从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储； ②用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区；

③监测和诊断电源、PLC内部电路工作状态和用户程序编程过程中的语法错误； ④执行用户程序、完成各种数据的运算、传递和存储等功能；

⑤根据数据处理的结果，刷新有关标志位的状态和输出状态寄存器表中的内容，以实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

3、存储器

存储器分为：系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器存放着系统程序，系统程序是由可编程序控制器生产厂家设计并固化只读存储器ROM中，能完成可编程序控制器设计者规定的工作，且用户不能读取；用户程序存储器存放着用户编制的控制程序，其容量以字为单位，用户程序由用户设计，使可编程序控制器完成用户要求的特定功能。

4、I/O模块

输入模块和输出模块简称为I/O模块，联系着外部现场和CPU模块之间的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的数字量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。输出模块用来发送输出信号。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。

5、编程装置

编程装置是PLC不可缺少的一部分，用来生成用户程序，并对其进行编辑、检查和修改，还可以在线监视PLC的工作状态。编程装置通过接口与CPU模块联系，实现人机对话。使用编程软件不仅可以设置可编程序控制器的各种参数，还可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译下载到可编程序控制器，也可以将可编程序控制器中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，还可以通过网络实现远程编程和传送。

6、电源

可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V等直流电源。驱动可编程序控制器负载的直流电源一般有用户提供。2.3西门子S7-200 PLC简介

2.3.1西门子S7-200 PLC的功能概述

西门子S7-200 PLC系列属于小型可编程序控制器，可用于简单的控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。由于它具有极强的通信功能，即使在大型的网络控制系统中也能充分发挥作用S7-200 PLC系统是紧凑型可编程序控制器。系统的硬件构架是由成系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成。它能够满足各种设备的自动化控制需求。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床、印刷机械、中央空调、电梯控制、运动系统等等。

2.3.2西门子S7-200 PLC的特点S7-200系列具有鲜明的特点：①极高的可靠性；②极丰富的指令集；③数据安全性；④易于掌握，操作便捷；⑤丰富的内置集成功能；⑥实时特性；⑦强劲的通讯能力；⑧丰富的扩展模块。2.3.3西门子S7-200 PLC的硬件结构

[13]西门子S7-200系列PLC具有牢固紧凑的塑料外壳，通过安装孔垂直或水平地安装在板上或安装在标准DIN导轨上。利用总线连接电缆，可以把CPU模块和其他扩展模块，如数字量I/O模块、模拟量I/O模块、通讯模块等等，连接起来。采用可选的端子排作为固定的接线配件，易于接线。2.3.4 西门子S7-200硬件基本扩展及通讯方式

1985年，国际电工委员会IEC对PLC作了如下规定:可编程控制是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式模块式的输入和输出，制各种类型的机械或生产过程。PLC具有高可靠性，编程方便，易于使与外部控制器件接口方便，功能强大等优点。因此，PLC得到迅速的发和越来越广泛的应用。SIEMENS7-200控制器是当前小型PLC领域内技术先进、性能/价格比高、单元/模块。SIEMENS7-200由硬件系统和工业软件两大分构成。2.3.5西门子S7-200 PLC的工作原理

S7-200 PLC具有两种工作模式，分别是：运行（RUN）模式和停止（STOP）模式。在运行模式下，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能；在停止模式下，S7-200 CPU不执行用户程序，此时可设置CPU系统的硬件功能，并将用户程序、数据以及硬件设置信息下载到S7-200 CPU。其中用户程序用编程软件创建和编辑。CPU模块上的模式开关用于改变和转换S7-200 PLC的工作模式。开关拨到RUN位置时，CPU运行，启动用户程序的运行；当开关拨到STOP位置时，CPU停止，用户程序的运行也停止；开关拨到TERM位置时，不改变当前操作模式。此外还可以通过Step7-Micro/MIN32编程软件控制S7-200 CPU的运行和停止。S7-200 CPU前面板上的LED显示着当前的工作模式。

1、分析设计法

这种设计方法主要依靠经验直接用PLC设计电气控制系统,来满足生产机械和工艺过程的控制要求。分析设计法多用于比较简单的控制系统的设计,它要求设计人员具有一定的实践经验,熟悉工业现场中最常用的典型控制环节,需设计大量的线路图并经多次修改后才能得到符合要求的梯形图,并且方案不是惟一的。

①系统原先无控制方案,现要求直接用PLC控制。此种情况下,设计梯形图程序大致可按下面几步进行：分析控制要求；设计主令元件和检测元件,确定输入输出信号；设计控制程序；检查、修改和完善程序。设计时,首先按所给的要求将生产机械的运动划分成各自独立的简单运动,分别设计这些简单运动的基本控制程序,然后将这些基本控制程序组合在一起；接下来,分析刚才组合的程序是否满足控制要求,若不满足时,在此基础之上继续对梯形图进行完善,直至满足功能；最后,根据制约关系,选择联锁触点,设计联锁程序并设置必要的保护措施。编程时要掌握长、短信号的作用,必要时须对两种信号时行转换。

②用PLC对原有继电—接触控制系统进行改造。此种情况下,系统本身提供了电气控制原理图,设计过程可相对简单一些,主要是确定输入输出,设计程序,完善程序。设计时将控制原理图中的硬继电器用PLC中对应的软继电器替代,对梯形图中出现的桥式结构进行改造,设置必要的联锁和保护措施即可设计出满足控制功能的梯形图。编程时要注意将输入设备统一按动合触点方式接入,梯形图中所采用触点和控制线路中触点形式一致,否则梯形图中所用触点要和控制线路中所用触点形式相反。

2、逻辑设计法

这种设计方法的基本含义是以逻辑组合的方法和形式设计梯形图,它既有严密可循的规律性和明确可行的设计步骤,又具有简单、直观和十分规范的特点。主要设计过程是分析要求,取得电气执行元件功能表；绘制系统状态转换表；进行逻辑设计；完善和补充程序。其过程类似于数字电子技术的电路设计,要求设计者具备一定的逻辑函数知识,因而对设计者的要求较高,所以不易掌握。

3、状态流程图设计法

这种方法主要用于大型顺序控制系统的设计,它具有简单、规范、通用的优点,不仅使梯形图设计变得容易,大大节约设计时间,而且初学者容易掌握,有一定的方法和步骤可遵循。设计时首先画状态流程图,然后将其改画为梯形图。

①状态流程图的画法。状态流程图主要由工步、有向连线、转换条件和动作四部分组成,它是状态流程图设计法的难度所在。画状态流程图时,先将整个工作过程根据系统状态划分为若干个独立的控制工步,在流程图中常用PLC内部辅助继电器对工步编号,系统处于某个状态时,可在程序中将代表该工步的内部辅助继电器线圈接通,则称此工步为活动工步,其它工步则称为不活动步；各工步根据动作顺序用不带箭头的直线连接,此直线称为有向连线,默认方向从上而上,当直线的方向向上时,需用向上箭头表示；相邻两上工步之间画一条短横线,表示转换条件,当转换条件满足时,上一步被封锁,下一步被激活；在每个步的右侧,画上要被执行的控制程序。②状态流程图转换为梯形图。画梯形图时,先将系统的第一个工步也就是初始工步激活,一般常采取系统所提供的初始化脉冲作为启动信号,然后根据状态流程图的工步发展,激活下一个工步,复位上一个工步,将所有工步的程序设计完成后,集中用代表各工步内部辅助继电器的动合触点去驱动各工步的动作。典型的转换方法有启—保—停法；置位复位法；移位寄存器法；步进指令法等。

4、计算机辅助编程法

计算机辅助编程可以把梯形图直接译成指令形式,可进行在线编程、远程编程、也可离线编程,同时还具备网络监控功能,是今后PLC应用程序设计的发展方向。3 输煤控制系统的组成及程控设计

输煤系统是火力发电厂中较为宠大的一个辅助系统。随着我国电力工业的迅速发展，火电厂的装机容量和单机容量都日益增大，输煤系统的规模也大幅度的上升。对其控制方式、运行水平的要求也越来越高。输煤程控系统主要是以可编程控制器为主，实现输煤系统的自动化控制。与强电集中的控制相比，在技术上具有控制功能强，编程简单，实现工艺联锁方便，可省去大量的硬接线，维护方便，可在线修改等特点。PLC不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且也能实现模拟量的控制，甚至智能控制；并能实现远程通讯，联网及上位机监控等。对地域分布较广的实现计算机控制和管理创造条件，可为全厂实现计算机控制和管理创造条件。对地域分布较广的系统还可以增加远程控制站及闭路电视监视系统。目前，PLC在输煤系统中的应用基本上限于设备级，各设备或系统处于各自的PLC控制之下，相互间基本独立。与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样，输煤系统的PLC控制也将从设备级发展到车间级，甚至工厂级，这是输煤系统降耗、增效的需要，也是生产管理和监控的需要。输煤系统实现程序控制和工业电视系统监视对提高输煤系统的可靠性、动化程度，减少岗位人员和他们的劳动强度，加强输煤过程的运行管理和节能管理，实现状态检修具有非常重要的意义。3.1 输煤系统组成 3.1.1卸煤系统

某热电厂燃煤采用火车运至电厂的电3和电4线，由2台桥式抓斗起重机将煤卸至能容纳20000吨贮煤场内储存，由桥式抓斗起重机或推煤机将煤卸落在2个地下受煤斗内，地下受煤斗下对应的2台电机振动给煤机将煤均匀配给l、2号甲、乙运煤皮带。3.1.2上煤系统 1、2号皮带来煤至地下转运站后经三通挡板、落煤管、3号甲、乙皮带进入碎煤机室，来煤经甲、乙波动筛煤机、筛下细煤经甲、乙缓冲滚筒至4号甲、乙皮带；筛上大块煤经甲、乙环锤式碎煤机将大块煤砸碎后至4号甲、乙皮带。然后煤经高位转运站、三通挡板、落煤管、煤仓间，至5号甲、乙皮带。地下转运站落煤管下设2台仓壁振打器，碎煤机室落煤管下设4台仓壁振打器，高位转运站落煤管下设4台仓壁振打器，1号甲、乙皮带各设1台电子皮带秤，5号甲、乙皮带分别设l台电子皮带秤。3号甲、乙皮带尾各设1台喷淋电动阀门、4号甲、乙皮带尾各设l台喷淋电动阀门、5号甲、乙皮带尾各设1台喷淋电动阀门喷水降尘。3.1.3 配煤系统

煤仓间来煤落到5号甲、乙皮带，沿5号甲皮带设4台单侧犁煤器，沿5号乙皮带设4台双侧犁煤器，来煤依次落入#1a煤仓、#2a煤仓、#3a煤仓；#1b煤仓、#2b煤仓、#3b煤仓；煤至皮带末端直接落到终端煤仓。预留甲备用煤仓和乙备用煤仓各1个煤斗，并预留备用1台单侧犁煤器，1台双侧犁煤器。

3.3 输煤系统程控设计

综合分析OMRON,MODICON, SIEMENS三种品牌PLC组件及其软件功能后,从开发简单、使用方便、组态灵活、功能强大几方面考虑选用了SIEMENS SIMATIC S7系列PLC组件。3.3.1上位机监控系统

系统采用上位机监控方式取代原来的模拟盘控制方式，整个输煤系统的运行操作和监视全部由上位机实现。上位机不仅显示设备的运行状态、过程参数、故障报警等,也进行与运行有关的各种信息的收集、整理及存档管理。上位机还应具备与MIS系统联网的能力。该系统配置2台工控机作为上位机,1台作为工程师站, 1台作为操作员站,且2台互为热备用,并通过PROFIBUS-DP网与主PLC连接。监控软件选用SIEMENS公司的WinCC V4.02。

系统主PLC采用2台SIEMENS S7-300，CPU315-2DP，互为热备用，负责下级PLC控制器的控制和皮带机输送系统的控制。另外还有4台PLC选用SIEMENS S7-200，分别负责卸煤系统PLC3、上煤系统PLC4、配煤系统PLC5和皮带机监控系统PLC6的控制。3.3.3 远程I/O站

系统设置两个远程I/O站，分别负责圆筒仓和原煤仓的犁煤器配煤I/O控制。远程站的通信电缆采用光缆。设置远程站极大地减少了控制电缆的数量和长度，将大大减少因电缆接地或接线不良引起的故障；采用光缆作为通信电缆将消除电压、电流信号的干扰。3.3.4 一次仪表

系统取消所有一次仪表，现场测量信号经变送器后，直接送主PLC，在上位机上显示，当超过定值时，提示报警信息或直接控制停机。本设计中的皮带监控系统采用皮带跑偏传感器。当跑偏度≧12°时在上位机上显示报警信息，当皮带进一步跑偏达到≧30°时上位机显示报警，皮带机监控系统PLC6报警并连锁停机，同时上位机发出相应的控制信息控制其他系统的停机。3.4软件配置

1、上位机监控软件 系统上位机监控软件选用SIEMENS公司的W inCC V4.02作为开发平台。利用该软件的变量存档编辑器和报表设计器可以很方便地将过程数据生成用户档案库及报表。

2、PLC控制软件

PLC控制软件选用SIMATIC STEP7作为控制软件开发平台。STEP7编程软件是一个全集成的、标准统一的、采用全局关系型数据库的组态工具。它采用了现代化的软件体系结构，对项目进行管理、处理、归档和建立文件。3.5 PLC网络的组建

为提高控制性能，往往要把处于不同地理位置的PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与智能装置通过传送介质连接起来，实现通讯，以构成功能更强、性能更好的控制系统。PLC联网之后，还可进行网与网相联，以组成更为复杂的系统。PLC网还可与计算机相联，成为它的一个子网。通过PLC的组网，可以实现控制规模的提高、控制过程的综合与协调以及计算机的远程监控等，在相关系统的布线、维护和资源共享以及联网管理方面也可以实现较大的改善。3.3.2 PLC系统

(1)整套网络采用SIEMENS的设备这样可以使用现场总线技术，实现完全的分布式结构；

(2)网络最上层为以太网, 2台PLC直接挂接在网上，实现双机热备，以便可靠地将输煤系统的状态和参数传送至全厂MIS（信息管理系统）是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。同时通过以太网将化验站、皮带秤来的信息也送至MIS；

(3)网络第2层为PROFIBUS-DP网，4台PLC分别为卸煤子系统、上煤系统、配煤子系统、皮带监控子系统，它们在运行子系统的同时通过PROFIBUS-DP网络与PLC1和PLC2进行通信，以便接收参数或发送状态。操作员站和工程师站连接在PROFIBUS总线上作为监控站，可完成远程编程、修改参数及在线监控功能；

(4)网络第3层为远程I/O链路：AS-I接口层，远方现场的一些执行器、传感器或小型模块(LOGO)通过DP/AS-I链接器和PROFIBUS-DP网络进行通信，以便接收参数或发送状态；通常用简单的两芯电缆进行连接，造价很低，使用很方便。(5)具体配置如下：

PLC1,PLC2采用S7-300系列CPU315-2DP，外加以太网通信模块CP342-5；PLC3, PLC4, PLC5,PLC6采用S7-200系列CPU226；操作员站和工程师站采用功能强大的台式计算机，外加.MPI接口。选择CP5611网卡可连接到PROFIBUS-DP上。配置STEP7编程软件包可作为编程设备使用。.通常还要配置WinCC等软件包作为监控操作站使用。4 S7-200在输煤监控系统中的应用

上煤系统的组成可分为皮带运输机、碎煤、筛煤设备、三通挡板（除铁、除木）、除尘设备和计量设备等。皮带运输机在火力发电厂输煤系统中，承担了全厂来煤的运输、提升、分配等工作，是输煤系统的主线设备。因此，皮带运输稳定可靠及控制方式的合理选择，直接关系到整个输煤系统的安全运行。目前，在我国火力发电厂输煤系统中，皮带运输机的控制方式有三种:就地控制、集中单独控制、集中微机程序控制。同时对皮带的跑偏状况进行实时监控。包括采用跑偏传感器和工业电视监视。

4.1某热电厂现有的输煤上煤系统简介与控制要求

某热电厂要求在远离输煤走廊的主厂房控制室里,对2条输煤线的18台设备进行控制,并实时监测设备的运行状态及皮带跑偏的情况。我们采用PLC实现输煤设备的联锁控制以保证其可靠性和特殊性,工业控制计算机则作为上位机与PLC互相配合,共同完成输煤系统的监控功能,本设计将主要介绍PLC在热电厂输煤系统中的控制应用。该热电厂输煤系统有2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。由于输煤走廊环境恶劣,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:①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；②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10s即给煤机启动之前所有的皮带机，碎煤机，筛煤机，梨煤器延时10s启动；停车延时按设备的不同要求而设定,分为10 s,20 s,30 s,40 s,60 s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；③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；④各输煤皮带设有双向跑偏开关,跑偏12°时发出告警信号,跑偏30°时告警并自动停车；停车要求：发生事故的皮带及之前的所有设备要求马上停机，而事故点后面的设备按顺序以一定的时延停机；⑤可在线选择启动备用设备,在特殊情况下可由2条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；⑥上位机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。4.2 PLC控制系统设计 4.2.1 PLC选型

根据输煤监控系统的自控要求,我们选用了德国SIEMENS公司推出的S7-200型PLC,它具有可靠性高、体积小、扩展方便、使用灵活的特点。基本CPU单元选用的是CPU224,型号为6ES7 214-1AD23-0XB0 DC/DC/DC。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； 扩展模块的选择：

①输出数字量扩展模块选用一块EM223, 因为系统输出量变化不是很频繁。型号为6ES7 223-1BL22-0XA0 16个DC输入点,16个继电器输出点。由于信号传输距离长，在输出模块上再外加一 DC 24V 直流电源，且单独接地，以免影响信号的正确输出。

②输入模拟量扩展模块选用三块EM231，型号为6ES7 231-0HC22-0XA0 每块4路模拟量输入。③皮带跑偏检测传感器选用立德公司生产的DPK-12-30皮带跑偏开关。两级输出，一级跑偏报警为12°，二级跑偏为30°。更多信息参看第五章第一节 传感器。4.2.2 硬件系统关系

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12°)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30°)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)。4.2.3 运行模式

根据输煤过程的要求,本系统在一般情况下设计了两种运行模式情况,采用并行模式,可根据需要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。并行模式 ①并行一线：联锁开车顺序:#5a皮带机→#4a皮带机→甲筛煤机→甲碎煤机→#3a皮带机→#2a皮带机→#1a皮带机→甲给煤机。联锁停车顺序:与开车顺序相反,延时时间按上述要求设定。

②并行二线：联锁开车顺序:#5b皮带机→#4b皮带机→乙筛煤机→乙碎煤机→#3b皮带机→#2皮带机→#1b皮带机→乙给煤机。联锁停车顺序:与开车顺序相反,延时时间按上述要求设定。4.4 PLC程序设计

1、程序总体设计

本程序总体采用的模块化设计，各个模块采用状态流程图设计方法来实现，即用顺序功能图编程后转为梯形图，主要是状态量较多，适合采用步进控制来实现。步进指令的要点有： ⑴只有已激活的步的程序才被扫描、被执行。

⑵在已激活步中，如果激活了后续步，则自然处于非激活状态。⑶在程序中，可把任意某步激活。

⑷当某步激活后，原来激活它的条件变化，不再对其产生影响。

① 程序模块1: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.它仅在第一个扫描周期执行。程序的开机扫描，程序运行方式的选择并判断事故停车信号以实现事故停车。② 程序模块2：并行一线程序。③ 程序模块3：并行二线程序。

④PLC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,碎煤机功率达90kW,给煤机功率达110 KW,需要变频降压启动,所以启动时PLC送一个正脉冲,停车时PLC送一个负脉冲。

2、程序特点.①特殊标志位的使用:使用特殊标志位SM0.1,使得初始化子程序(子模块0)仅在第1个扫描周期执行,而在以后的扫描周期不再执行。

②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。

③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。5 模拟量控制系统的设计 5.1传感器

5.1.1跑偏传感开关的原理与应用

跑偏开关是带式输送机中关键的控制元件，主要应用在冶金、电力、煤岩、矿山及化工等行业的输送系统中。结合PLC控制，为输送系统自动化控制提供了可靠的传感元件。5.1.2 DPK系列的两级跑偏传感开关

1、概述

DPK系列的跑偏传感开关是立德公司研制的新一代产品，可用于输送机胶带跑偏的检测，防止由于胶带跑偏而造成物料溢出等故障。是输送机自动化控制不可缺少的传感元件。

3、技术参数

①使用环境条件 a.环境温度：-30℃～70℃ b.相对湿度不大于85%

4、结构特点

6、产品安装使用注意事项 ①产品外壳设有接地端子，用户在安装使用时必须可靠接地。②安装现场应不存在对铝合金有腐蚀作用的有毒气体。③产品的维修必须在安全场所进行，或当现场确认无可燃性粉尘存在时方可进 行。④本拉绳开关外壳必须保持清洁，粉尘堆积厚度不大于3mm。5.2 模拟量的PLC设计

5.2.1 模拟量输入在PLC编程中的设计

模拟量控制系统是指输入信号为模拟量的控制系统。控制系统的控制方式可分为开环控制和闭环控制。开环控制是根据控制的设定值直接向控制对象输出控制信号。闭环控是使用控制的设定值与反馈值的差进行控制的，以求得设定值与反馈值的偏差最小。模拟量控制系统的设计中，应该注意抗干扰问题。解决干扰的办法有4个。其一是接地问题，这里包括PLC接地端的接地，要真接地不要假接地，即直接接大地。其二是模拟信号线的屏蔽问题，屏蔽线的始端和终端都要接地，信号线的屏蔽是防止干扰的重要措施。其三是对某些高频信号要解决匹配问题，如果不匹配，很容易在信号传输中引送中引进干扰，使信号失真。其四是对信号进行滤波，可以采用硬件滤波和软件滤波。软件滤波主要是数字滤波。本设计中的皮带跑偏30°报警并停机的模拟量输入设计采用的开环控制，因为实践证实可以满足要求。

MOVW AIW0,VW0 #5a皮带跑偏传感器检测到的跑偏值传送到PLC寄存器VW0。–I +6552,VW0 VW0的内容减去6552，送VW0。

/I +131,VW4 VW0的内容被131除，得出皮带跑偏结果送 VW4。MOVW +30,VW2 #5a皮带机跑偏报警并停机值设定为30°。

W≧ VW4，VW2 检测值与设定值进行比较，若成立则继电器M0.0输出。6 PLC的抗干扰、维护和故障诊断

由于输煤设备的运行环境十分恶劣，大多数电气控制柜置于地平线以下，其湿热、高粉尘环境大大增加了电气接线和继电器吸合方面的故障。火电厂辅助系统空间往往十分狭小,控制系统设备、配电装置往往同室布置；电缆通道十分有限,经常是电气设备高压、低压动力电缆与控制电缆以及PLC控制系统信号电缆同向并排敷设。高电压、大电流的电气设备在启动接通和停运断开时产生的强电干扰可能会在PLC输入线上产生很强的感应电压和感应电流,足以使PLC输入端的光电耦合器中的发光二极管发光,使光电耦合器的抗干扰作用失效,导致PLC产生误动作，造成偶然性的误信号。输煤系统运行中，各种干扰信号多，是影响输煤程控系统稳定运行的重要因素。要使输煤程控系统安全稳定运行，增加其抗干扰能力是十分重要的。由于输煤系统运行条件恶劣，各类干扰信号较多，使得抗干扰问题成为输煤程拴设计、调试及运行中的一大难题。许多电厂输煤程控系统不能长期稳定运行，抗干扰能力差是其最主要的原因。6.1 PLC控制系统抗干扰措施

一般来说，PLC系统故障可分为内部故障和外部故障两大类，内部故障指PLC本身的故障，外

[9]部故障指系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构等部分的故障。系统中只有5%的故障发生在PLC内部，说明PLC的可靠性远远高于外部设备，提高系统可靠性的重点应放在外部设备方面。因此我们从硬件和软件两方面考虑，对外部设备综合运用以下几种抗干扰措施，在实际运行中收到了良好效果。6.1.1硬件措施

1、信号隔离

目前在电厂输煤程控系统中，现场设备与I/0模块之间的开关量信号是否需经继电器隔离，一直是设计中争论的焦点。有观点认为不需经继电器隔离，可将现场信号直接送到I/0模块，理由是I/0模块本身具有一定抗干扰能力，模块内的光电隔离器使信号在其内部、外部电路上完全隔离，再加上阻容滤波电路，便可有效防止干扰的侵入。同时，由于省去了中间继电器，系统接线简化，系统故障点也随之减少。我们通过对我厂输煤系统外部环境、PLC装置内部电路的分析以及实地运用的考察，认为PLC自身有良好的抗干扰性能，但在输煤控制时采用继电器隔离仍是十分必要。

2、电缆选择与敷设

开关量信号一般对信号电缆无严格的要求,可选用一般的电缆,信号传输距离较远时,可选用屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线应选择屏蔽电缆。通信电缆要求可靠性高,有的通信电缆的信号频率很高,一般应选用PLC生产厂家提供的专用电缆,在要求不高或信号频率较低时,也可以选用带屏蔽的双绞线电缆。

3、接地屏蔽 传送模拟信号的屏蔽线,其屏蔽层应一端接地。为了泄放高频干扰,数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线,其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10,并将屏蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线,或只考虑抑制低频干扰时,也可以一端接地。不同的信号线最好不用同一个插接件转接,如必须用同一个插接件,要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。

4、模拟信号采用直流输入/输出

如果模拟量输人/输出信号距离PLC较远,应采用4-20mA或0-10mA的电流传输方式,而不是易受干扰的电压传输方式。

5、PLC应远离强干扰源

如大功率可控硅装置、高频焊机和大型动力设备等。PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内,在柜内PLC应远离动力线(二者之间的距离应大于200mm)。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件,如继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。6.2 PLC的检修与维护

PLC的主要构成元器件是以半导体器件为主，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元器件总是要老化的。因此定期检修与做好日常维护是非常必要的。[6]对检修工作要定个制度，按期执行，保证设备运行状况最佳。每台PLC都有确定的检修时间，一般情况下检修时间以每6个月至一年为宜，当外部环境较差时，可根据具体情况缩短检修间隔时间。参考文献: 1.陈立定等

电气控制与可编程控制器[M]，广州：华南理工大学出版社，2000.6 2.殷洪义

可编程控制器选择、设计与维护[M]，北京：机械工业出版社，2002.5 240～243 3.范永胜、王岷

电气控制与PLC应用[M]，北京：中国电力出版社，2007 4.李道霖

电气控制与PLC原理及应用[M]，北京：电子工业出版社，2004 10～16 5.赵春秀

浅析PLC的抗干扰维护[J]，东北电力学院学报，2000（2）

6.杨菊青

PLC在火电厂输煤控制系统中的应用[D]，西北化工研究院，2005.12 7.苏成斌

输煤程控系统的设计[D]，大庆石油学院，2003.6

8.陈在平，岳有军

工业控制网络与现场总线技术[M]，北京：机械工业出版社，2006 9.S7-200 PLC用户指南[M]，北京：西门子（中国）有限公司自动化部，2002 11～13 10.RSLogie5OOPLCUserManual，Roekwe11Internationa1Corporationl998 致谢:

火电厂输煤系统粉尘的防治方法 篇6

关键词：火电厂；输煤系统；粉尘；防治方法；监管

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0041－02

随着国民经济高速增长，电力需求也十分紧张。火电厂作为我国主要的供电厂，占全国总容量的72.0%。火电厂虽然是个产能大户，但它也是污染大户，其中粉尘污染就十分突出。输煤系统产生的粉尘不仅造成环境污染，影响工作场所卫生和集控远程监控系统的可视度，加速机械磨损，破坏电气绝缘，甚至可能引起爆炸或发生火灾事故，更为严重的是粉尘被人吸入体内后深入肺泡粘附在肺叶上，使人患上职业病，危害了职工的身体健康。因此，对输煤系统粉尘进行有效防治的呼声日趋强烈。

1粉尘产生的部位及原因分类

1.1细、干的煤炭易产生粉尘

毫无疑问，细小、干燥的煤炭由于在体积和含水量方面较小，因此更容易产生粉尘，发生的危害也越大；细煤的表水含量在5%以下时粉尘较大，表水含量在5%～8%时粉尘较小，表水含量大于8%时一般不见粉尘，表水含量在10%～20%时易造成落煤管粘煤，甚至堵塞。如天气干燥，粉尘会更加明显。

1.2导料槽喷粉产生粉尘

落煤管落差过大是导料槽喷粉的主要原因之一，输煤系统各皮带机在转运过程中，煤碳从一条皮带机头部落到下一条皮带机的导料槽内，落差一般在6～8 m，个别在10～16 m之间，落差越大煤炭在下落时形成的正压诱导风越大。当除尘器故障、缓冲锁气器失效、导料槽密封不严，喷粉就更加严重。导料槽喷粉位置有：①导料槽连接缝隙喷粉。②导料槽旁胶处落煤喷粉，旁胶磨损后与皮带接触不紧密，煤流冲出旁胶或在诱导风的作用下喷出导料槽，将造成较严重的漏煤和粉尘。③导料槽容积过小，正压诱导风风速过快，粉尘沉降差，甚至导料槽尾部也喷粉。④除尘器不能使导料槽出口产生微负压，造成导料槽出口喷粉。

1.3脉冲除尘器工作时产生粉尘

脉冲除尘器是当含尘气体由进风口进入除尘器，首先碰到进出风口中间的斜板及挡板，气流便转向流入灰斗，同时气流速度放慢，由于惯性作用，使气体中粗颗粒粉尘直接流入灰斗。在脉冲除尘器的运行中，如果排放超标且除尘器的运行压力比设计的过低，极有可能是滤袋的表面初始粉层不足，其原因可能是滤袋的过滤速度过高、滤袋的清洗周期过短、喷吹压缩空气的压力过高、粉尘的负载性降低等。

1.4回程皮带及拉紧滚筒处产生粉尘

该处的粉尘来源主要是皮带工作面上的粘煤。其分两部分，一是皮带机头部安装的清扫器不能完全清扫干净粘煤；二是胶带磨损、龟裂的凹凸面粘煤。黏附在皮带上的煤粉在运行过程受抖动和风干的影响引起扬尘，当粘煤到达拉紧配重滚筒处受皮带拉伸、改向和运动起风的作用产生粉尘，如果存在清扫器刮刀断裂、磨损，粉尘就越发明显。

1.5皮带机尾部滚筒处产生粉尘

导料槽撒煤、喷粉，以及采样机刮煤时部分煤碳落到回程皮带上，当到达尾部滚筒时受滚筒挤压和回转产生大量扬尘；另外皮带工作面上的粘煤到达滚筒尾部时受滚筒改向、皮带延伸的影响产生扬尘。

1.6斗轮机工作时产生粉尘

目前，常规斗轮机一般不设置喷淋，在斗轮机堆煤或者取煤工作中煤粉飞扬。有的电厂对其进行了改造，加装了喷嘴，但由于水箱体积太小，频繁加水操作复杂，极大的限制了喷嘴的数量。因此在斗轮机工作中，不能对起尘点进行覆盖，抑尘效果不太明显。

2火电厂输煤系统粉尘的防治方法

2.1控制煤的一定湿度，能控制细、干煤的扬尘

控制好煤的湿度能有效的减少输煤系统的扬尘。一般讲，细煤中表水含量在5%以下攥不成团，轻轻一吹就有粉尘；含水在5%～8%的细煤能攥成团但很快又散开，吹时不会产生粉尘；含水分在8%以上的细煤不仅能攥成团且不会散开。引起燃煤粘堵的含水量为9%～20%，在此区间以外黏结力就明显下降，所以含水控制在5%～8%最合适。

2.2封闭式导料槽除尘方法

封闭式导料槽是将原普通带式输送机上皮带支撑结构改进，使物料在一个封闭的通道运行，它可使带式输送机跑偏量减小到3～5 cm；杜绝撒料；环境粉尘浓度达到GB16248－1996《作业场所空气中呼吸性粉尘卫生标准》要求；极大的降低了维护工作量，由每天进行水冲洗降低到每周打扫一次；由于采用简单而可靠的结构，封闭式导料槽可保持常年不用维护。

封闭式导料槽工作原理：该装置除尘为物料在跌落过程中，产生大量负压气流，气流经导料槽中分段设计隔断，使运转过程中产生的冲击粉尘在集尘阻尼装置内实现负压、正压交替循环充分释放，使诱导风在其中实现曲线运动，加速循环撞击， 含尘气体经抑制、缓解、撞落等过程，实现自动除尘。

2.3脉冲除尘器粉尘治理

根据除尘器的大小可能有几组脉冲阀，由脉冲控制仪或PLC控制，每次开一组脉冲阀来除去它所控制的那部分布袋或滤筒的灰尘，而其他的布袋或滤筒正常工作，为正常工作，要控制阻力在一定范围内（140～170 mm水柱），必须对滤袋进行清灰，清灰时由脉冲控制仪顺序触发各控制阀开启脉冲阀，气包内的压缩空气由喷吹管各孔经文氏管喷射到各相应的滤袋内，滤袋瞬间急剧膨胀，使积附在滤袋表面的粉尘脱落，滤袋得到再生。清下粉尘落入灰斗，经排灰系统排出机体。由此使积附在滤袋上的粉尘周期地脉冲喷吹清灰，使净化气体正常通过，保证除尘系统运行。

2.4回程皮带及拉紧滚筒处扬尘的防治方法

（1）定期检查维护，保证头道清扫器、二道清扫器、尾部空段清扫器和配重前空段清扫器的作用，使清扫器刮刀与胶带紧密接触。使用优质复合聚氨酯清扫器刮刀，其摩擦系数小，弹性好，经久耐磨，不损坏胶带，清扫效果较好。

（2）在皮带头部回程工作面增设喷雾增湿装置，并安装刮水清扫器以清除回程皮带上的微小粘煤，能非常有效地避免回程皮带及拉紧滚筒处的扬尘。喷雾增湿装置使用皮带喷雾抑尘水源，与皮带运行同步起动。清洗装置包括排水槽、刮水器、扇形喷头、电磁阀、过滤器、管道阀门等。

2.5尾部滚筒扬尘的防治方法

（1）技改原来靠螺栓调整的空段三角清扫器，为自重式三角清扫器，在清扫器清出的煤粉下落处加装接粉箱，定期清理。

（2）在尾部滚筒抛料的位置加装接料除尘装置，能很好的接住滚筒处煤粒及煤粉，有效地减少了粉尘二次飞扬。

2.6煤流在输送中产生粉尘的防治方法

利用原导料槽喷淋抑尘系统，在导料槽出口前的导料槽内对煤面喷淋，选用扇形喷头，使煤面覆盖一层水，减少煤流在运行中扬尘；或者在导料槽出口2 m处加装1～2个大喷孔喷嘴，设球阀调整水量，给煤面覆盖一层水膜，既加湿煤流减少扬尘，又能避免喷淋水汽被除尘器吸入。

2.7链斗卸船机产生粉尘的防治方法

链斗卸船机漏煤、扬尘的部位是：旋转给料盘、悬臂皮带机、门架皮带机和落煤斗处。防治方法主要是：

（1）旋转给料盘漏煤主要是动静部位间隙和橡胶挡帘处漏煤，处理方法主要是使用双层挡尘帘密封。

（2）悬臂皮带机漏煤主要是落料点导料槽直板旁胶漏煤喷粉，使用双重防溢裙板和插入式旁胶能有效减少粉尘。

（3）门架皮带机导料槽的直板旁胶应使用双重防溢裙板或插入式旁胶，皮带机做防风、密封处理，以及皮带机平台的格栅板上铺设钢板，预防粉尘飞扬。

（4）移到皮带机的落煤斗漏煤主要是海边风大和诱导风引起的，处理方法是减少落煤斗上部间隙，如加装橡胶挡皮密封，使上下密封间隙小于10 mm。

3重视粉尘监管工作

每季度或每半年对输煤系统进行一次全面粉尘浓度测试，并在现场监测点附近粉尘标示牌上填写测量数据；如测试不达标，设备责任人应分析原因，找出根源，进行治理，直到合格。加强巡检，发现漏煤、喷粉、扬尘现象及时登录缺陷工单，保证设备完好率。

企业领导重视粉尘治理，加强粉尘监管力度，预防工作表面化是做好粉尘治理的关键，始终狠抓设备和粉尘治理是搞好粉尘治理的基础。

4结束语

总之，输煤系统的粉尘防治是一项复杂而艰巨的任务，企业方面必须高度重视和加强粉尘防治的监管力度，同时，不断探索新的技术方法，进而改善防治效果。只有防治好粉尘污染问题，才能为火电厂文明生产创造良好的环境条件，更为职工创造了健康的工作氛围，优化了设备的使用环境，延长了使用寿命，也提高了企业的经济效益。

参考文献：

［1］杨树峰.浅议火力发电厂输煤系统粉尘综合治理［J］.山西建筑，2010（23）.

（编辑：王昕敏）

输煤自动控制系统 篇7

1 火电站输煤系统概述

一般来说, 火电站输煤系统设备主要包括粉碎机、除尘器、采样器、运输装置、卸料小车以及原煤仓库等几个部分。在输煤程控间会装有远程I/O站, 通过光纤设备与外界PLC控制主站之间进行连接;在卸料小车中安装有PLC控制器, 并配有触摸屏, 与远程I/O装备之间通过无线电信号来进行信号传输与接收。而这一火电站目前有两台机组, 当煤仓中的煤位低于7米时就需要加煤, 当煤位高度超出90%时就停止。煤仓在工作状态下要保证里面的煤料充分, 否则就会造成机组限负荷工作, 从而为公司带来经济利益损失。

2 火电站输煤控制系统的主要问题

通过对于这一火电站的输煤控制系统运行状况进行调查研究, 可以发现其主要存在着以下几个方面的不足:

2.1 煤位计安装位置及参数控制不合理

由于不同公司所生成的煤位计型号不同, 对于安装都有着非常详细的要求说明, 而火电站一旦不按照说明私自进行安装, 就有可能会出现煤位计喇叭口无法对准煤仓出口问题, 从而使得测量值与实际值不相符合现象。通过查阅相关资料、文献以及向生产厂家进行咨询, 发现如果煤位计安装位置不准确, 就会导致测量值出现变动、仪表死机现象, 或者是导致煤仓加煤过多而出现溢煤情况。

2.2 堵煤开关安装不合理

煤炭输送皮带与卸料小车之间会装有堵煤开关, 从而控制流入到卸料小车中的煤炭量。通过调查发现有些火电站在堵煤开关方面设计不合理, 使得煤炭在进入到卸料小车时会与堵煤开关之间不断发生碰撞。堵煤开关指示灯在工作时为常亮状态, 而在结束工作后为常闭状态, 但是由于原煤与堵煤开关的碰撞使得其指示灯闪烁不定, 需要进行调整优化。

2.3 卸料小车控制设计不合理

由于系统设计的失误, 会导致卸料小车在加煤时出现逆行, 从而导致堵煤调停情况发生。通过多次调查研究发现出现这一问题的主要原因是火电站原煤控制系统在选定了一个目标仓之后, 没有启动卸料小车, 而是在选定下一个目标仓之后才启动卸料小车, 因此卸料小车会向最先选定的那个目标仓出发, 从而导致逆行情况发生。同时, 对于卸料小车触摸屏中的仓位历史曲线与数值大小变化情况进行追踪研究, 发现由于PLC逻辑扫描与实际的小车运动控制情况不一致, 从而出现时间上的差别, 最终小车发生逆行。因为卸料小车中装有原煤, 而当小车过仓时, 就会很容易由于逆行而出现堵煤调停或者是溢煤现象, 对于原煤发电生产带来极大的安全隐患, 需要采取优化措施进行改善。

3 火电站输煤控制系统优化设计

3.1 合理安装煤位计

对于煤位计安装不合理而导致的煤仓料位测试不准确, 出现波动、死机情况, 通过更改煤位计安装位置而进行优化调整, 调整之后的煤位计安装情况如图1所示。主要是通过计算而得出需要调整的角度大小, 并通过煤位计下边的支撑钢板上的螺钉调整而降煤位计安装在合适的位置, 从而让煤位计上的喇叭口能够准确接受到煤仓出料口中的煤料。还可以通过在安装最新的煤位检测系统与设备, 来排除其他因素的干扰, 从而得出尽可能准确的检测结果, 同时避免出现煤位波动与死机故障。

3.2 堵煤开关优化设计

在输煤设备中安装堵煤开关可以有效保障系统的正常运行, 避免出现溢煤现象, 同时还要降低堵煤开关的误操作, 避免其否面影响的出现。主要是通过三个方面来进行优化处理:

(1) 对于堵煤开关与输送皮带之间距离太近而使得二者之间频繁摩擦碰撞, 出现错误的现象, 可以适当将堵煤开关位置进行偏移, 与皮带之间保持有一定的距离;

(2) 由于普通的堵煤开关安装在卸料小车中会与原煤之间进行碰撞, 因此需要在卸料小车中安装性能优异的堵煤开关, 防止出现碰撞, 同时又能起到稳定运输的目的;

(3) 根据整个堵煤开关运行程序, 而适当调节输煤动作时间, 从而降低误动可能性。

3.3 卸料小车优化设计

对于小车出现逆行的问题, 主要从两个方面进行调整, 一是对于目标仓进行延时锁定处理;二是解锁目标仓要增加条件, 当选定新的目标仓之后, 就需要解锁先前的目标仓, 而以最新锁定的目标仓最为卸料小车的出发目标。

4 结论

总之, 针对目前多数火电站在输煤控制系统中的不足进行综合分析, 从煤位计、堵煤开关以及卸料小车三个方面入手进行优化设计, 从而调整输煤控制系统, 使其能够达到最优控制状态。同时, 火力发电企业也要用于创新, 克服目前的困难, 对于问题进行多方位分析, 最终实现整个输煤系统的优化设计, 提高生产能力与效率。

摘要：不同行业对于电力的需求量在不断上升, 而发电厂所使用的原料几乎都是煤炭, 在这样的背景之下, 煤炭原料的输送稳定会直接影响到火电厂的持续发展。本文主要是对于目前我国的火电站输煤控制系统不足之处进行分析, 同时也提出了相应的优化提升措施, 达到对于火电站输煤系统的良好控制目的。

关键词：火电站,原煤,控制系统,优化

参考文献

[1]陈汉群.火电厂输煤控制系统分析与优化[J].通讯世界, 2014 (14) :39-40.

[2]高亮, 张兰绪, 高瑜.火电厂输煤程序控制和监测保护系统设计[J].电站系统工程, 1998 (02) :46-48, 52.

[3]张琦, 杨斌, 孙永再.火电厂自动发电控制系统的优化设计[J].山西电力, 2010 (01) :61-64.

输煤自动控制系统 篇8

关键词：可编程控制器(PLC),输煤程控,冗余,FC功能块,总线耦合器

1 引言

在我国火力发电厂中,输煤程控系统是发电流程的重要组成部分,目前,由可编程控制器(PLC)构成的输煤控制系统已经全面取代了传统的强电集中控制装置。笔者有幸参加了新海发电有限公司2*220MW机组、2*330MW机组和正在实施的2*1000MW超超临界机组输煤系统改接等到工程的设计、安装及调试工作。这些工程包含了四个煤场、中储仓(圆筒仓)、三十余条皮带及相应的皮带机、斗轮堆取料机、碎煤机和概率筛控制,除木器和除铁器、三位置伸缩装置,翻车机,叶轮给煤机,犁煤器,电动三通,除尘器等众多设备。线路长,设备多,环境恶劣、干扰严重,是工程的主要特点和难点。

2 控制系统的组成

新海发电有限公司输煤控制系统是全厂辅助设备控制网络的一部分,使用了该网统一的西门子S 7系列可编程控制器和i FIX监控软件。输煤控制系统采用的S7-400H系列是最新支持热冗余的PLC[1],由两台S7-400H主机组成双CPU热备PLC系统,稳定性好。通过冗余的Profibus网络与4个ET200M从站通讯。每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块,I/O模块选用S7 3 0 0系列产品,分布式I/O采用有源总线模块设计,在运行过程中能更换I/O模块。上位机采用研华工控机,共设两台,配以美国GE公司i FIX人机接口软件,西门子SIMATIC S T E P 7编程软件(V 5.3)。

输煤系统各设备的信号可以就近接入I/O子站,以节省控制电缆。新海发电有限公司I/O从站分布于#2转运站、#6转运站、220MW煤仓间、330MW煤仓间,主站设在输煤集控室。前后跨度约两公里,各站之间全部使用光缆连接。上位机与PLC未采用Profibus而是O P C方式通过以太网连接,节约了采购专用网卡的费用。系统的上位机网卡设置如图1所示。

3 控制系统功能及实现

3.1 控制工艺

火电厂输煤程控系统的任务是卸煤、储煤、上煤和配煤,为机组提供发电用的燃料,它是机组稳发满发的重要基础。卸煤、储煤主要通过翻车机,叶轮给煤机斗和轮堆取料机实现;上煤和配煤则通过煤场、圆筒仓、皮带机、斗轮堆取料机完成。

(1)输煤控制系统的运行方式分为:自动控制和远方手动。自动程控方式为主要的运行方式:操作员能选择一个完整和合适的路径,以便将煤从煤场运至煤仓。只有当选择合适的和完整的路径,且所有信号表明允许启动,显示预启成功后,才允许操作员使用“自动启动”。

(2)配煤控制系统的运行方式分为:自动配煤、远方手动配煤。自动配煤是最主要运行方式,操作员在CR T上调出“程控配煤”画面,通过鼠标选择尾仓和检修仓,每仓对应四台犁,一侧两台,物理尾仓对应两台犁,一侧一台,逻辑尾仓对应实际犁数。自动配煤按如下顺序:先顺序给低煤位仓配一定数量煤,消除煤仓低煤位状态,所有低煤位信号消失后,再进行顺序配煤。首先启动每个仓的单(双)数犁配仓,按顺煤流方向依次给每个仓配满,再转入双(单)数犁,循环往复,操作员可视机组运行需要和仓满情况结束流程。在顺序配煤过程中,如果出现低煤位仓,则停止原煤仓顺序配煤程序,优先为低煤位仓配煤,如果有两个仓同时出现低煤位则按煤流方向依次配仓。待底煤位信号消失后,延时3 0 S再转入顺序配煤程序,尾仓尾犁一直落下。尾仓加满,程配完毕信号发出停止取煤,待煤流走空按煤流方向依次停运设备。检修仓设定可通过上位机进行设定,加仓时检修仓不允许配煤。

3.2 控制与保护逻辑功能[3]

启动时按逆煤流方向,从最后一条皮带(及相关设备)开始依次启动,直到第一条皮带(及相关设备)启动后才开始输煤,每条皮带启动前响铃1 5秒,其他设备如除铁器、除木器、除尘器按设备与现场具体要求联动、联锁。

停运时按顺煤流方向,先停供煤设备,然后从第一台设备到最后一台设备依次停止,每台设备之间按预定的延时时间发停机命令,即要求前面设备的余煤清除后再停止其运行,其中碎煤机,滚轴筛,除木器,除铁器均须另延时停机。

故障时,故障点及其上游设备瞬时停机,故障点下游设备保持原工作状态不变。待故障解除后,可以故障点向上游重新启动设备,也可以在故障末接解除时从故障点向下游开始延时停设备,联锁能阻止任何设备超出顺序启动。

自动流程选择通过相应皮带与三通位置来决定相应的流程。系统启动时的联锁关系的主要是电动三通的位置,即三通位置通哪一路,哪一路即应联锁,所以系统启动前,三通位置必须正确。

新海发电有限公司输煤系统联锁单体块如图2所示。

3.3 逻辑组态方式简介[2]

(1)OB1块使各功能块使能。

(2)以皮带机为例说明

F C 2 0 1中各类型相同的皮带机(如图3)分别调用FC104功能块,且在各管脚输入该皮带指令、反馈和中间量。FC104(如图4)功能块为单体操作块,分启动、停止、故障三块。

点名对应:PDS--手动起QH—手自动切换ZPDS—自动启ZPDT—自动停LS–拉绳QP—轻跑偏ZP—重跑偏JX—检修位DS—低速YK—远控

S T J—启保护条件T T J—停保护条件J T—急停SOUT—启动输出线圈

TOUT—停止输出线圈GZ—故障

其中STJ—启保护条件TTJ—停保护条件来自于图2中的FC200块。

程序如此编制比较清晰、简洁。

操作提示:选中F C功能块或点名,右键“C a l l e d Block”功能中的“Open”功能可以打开下一级应用。

3.4 新技术应用(菲尼克斯In Line系列Profibus总线耦合器)

百万机组相关改造采用PROFIBUS现场总线全通信控制方式,现场分支网采用单网方式直接连接至各智能设备(电动机控制器)和I/O总线耦合器。该总线设备已内置Profibus协议,能将其端子I/O信息直接与P L C通讯,相当于一个子站。S T E P 7编程软件的硬件配置中Options一栏,需完成该GSD文件的补丁安装,在组态界面的右边会出现菲尼克斯电气的INLINE总线产品列表。

然后按照1、2的顺序(见图5),先在“IL PB BK DP/V1(DIP=ON)”的图标上按住鼠标左键,拖拉其至左边的“DP master system”总线上,然后再双击想添加的模块图标,完成组态。

4 画面监视功能

输煤控制画面分为:输煤控制主画面、配煤画面、流程选择画面,输煤控制画面又细分为上煤和蓄储煤即河南、河北两部份(配图6)。系统内除铁器、除尘器等辅助设备的状态只在分画面显示。系统为操作员提供了实时、历史的数据查询。

画面监视软件选用GE公司的i FIX产品3.5版,其中变色规律相同的设备(状态反馈类型一致)使用了“user”中变色方案进行自定义。各种雷同设备如犁煤器等使用了标签组替换功能。开启历史库,主要针对电流及碎煤机频率等模拟量以4小时为一个文件进行存储。开关量包括正常动作和报警及事件该软件已自动存储,编辑了VB脚本,方便查阅,有利于皮带撕裂等异常的分析。

5 运行后解决的问题和注意事项

(1)P L C输入输出信号应采用继电器隔离,此举非常必要。至今已烧坏多个隔离继电器但未损坏一块卡件。

(2)除木器和除铁器、三位置伸缩装置自身连锁保护做在各自就地西门子200和西门子LOGO中。

(3)翻车机本地系统工作需输煤集控给允许信号;卸煤沟与圆筒仓的叶轮给煤机操作计算机机箱有硬端子板,所需的闭锁信号(本皮带已运行)由输煤程控P L C提供。

(4)通过交换机与厂级监控系统辅网连接,再通过辅网连至厂级监控(SIS)系统。

(5)斗轮机堆取煤所用的16#带与三位置反馈加入互相闭锁功能(可手工解锁)。

(6)输煤由于所属设备繁多,经常改造在所难免,所以要充分掌握辅助设备的工艺控制要求。出现过运行时修改程序后在线下装错版本致系统停运的事情,所以要注意区分逻辑版本,并做好软件的备份工作。

(7)输煤现场环境恶劣,粉尘大,分别出现过电源模块、通讯模块损坏故障影响系统运行,注意做好备品备件工作。

(8)如发生子站及后面子站电源失电的的问题,可通过PLC状态灯和光电通讯适配器上的通道状态灯先行判断。在环境较好的最末端子站MCC柜取电并倒送其余子站,等待机会再恢复。

6 结束语

输煤控制系统以PLC为数据采集和信号处理中心将整个工艺过程和辅助设备纳入控制并且采用软硬件冗余方式的设计,大大提高了输煤系统的可靠性和自动化水平,解决了环境恶劣干扰严重,设备众多系统复杂等问题。因而在1000MW超超临界机组扩建工程的辅网控制系统中也设计使用西门子S7系列PLC,并大量采用PROFIBUS现场总线技术,不但节约购买PLC卡件与电缆费用,也大大减轻了安装工程量。

参考文献

[1]SIEMENS STEP 7 V5.3编程使用手册[Z].

[2]汪志锋.可编程序控制器原理与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社.2004,2.

输煤自动控制系统 篇9

(1) 输煤控系统采用PLC (可编程逻辑控制器) +LCD集中监控, 实现自动程序控制和远方软手动控制, 控制单元内不再设置常规仪表盘和模拟屏, 取消一对一的硬手操。 (2) 为了实现分散控制的原则, 本输煤程控系统6台机组每3台机组各配置1套双机热备PLC系统, 并且在配置一套PLC系统给公共系统。控制系统分别设置2个输煤控制室的2个主站和7个就地远程I/O站 (分别设置在筒仓、#1机组煤仓间转运站、#2机组煤仓间转运站、#3机组煤仓间转运站、#4机组煤仓间转运站、#5机组煤仓间转运站、#6机组煤仓间转运站) 。考虑到输煤系统栈线较长, 因此2套主站和就地的远程I/O站均之间采用单模光纤通讯。 (3) PLC主机及I/O模块均选用ABControl Logix系列产品, PLC双机热备、电源模块冗余, PLC控制系统内部主站和远程I/O站间通讯网络为冗余CONTROLNET网络, 此通讯速率高, 通迅速率可达5Mbps, 可满足系统高数据量通讯的要求。 (4) 两套输煤程控系统PLC与各自的上位LCD站的通讯网络、2套输煤程控系统之间通讯网络均为冗余以太网, 通讯速率100M, 通讯协议TCP/IP。 (5) #1-#6机组输煤程控系统交换机上预留有与全厂辅网系统通讯的100M以太网光纤通讯接口, 通讯协议TCP/IP; (6) 每套输煤程控系统配置2台操作员站和1台工程师站, 工程师员站可以监控管理, 也可以提供所需各种定制报表, 包含运行报表、报警记录等。 (7) 配置24VDC电压模块, 使用OMRON中间继电器对DI/DO信号进行隔离。 (8) 提供可以自动切换的冗余的直流电源系统, 外部输入为220VAC。

2 控制系统配置图

系统如图1所示, 由2套冗余的控制器, 1个公共系统, 7个远程IO, 控制现场的输入输出。每套冗余控制器通过对等的交换机进入输煤控制室, 交换机互相连接也形成冗余, 交换机上对等连接操作员站和工程师站, 并且在#1-#6机组和筒仓远程站的输煤交换机上预留了以太网口用于满足其它系统的接入要求。

3 控制及检测对象

控制和检测的主要对象为输煤系统中的输煤工艺设备、400V PC开关电源、MCC开关、燃料设备的6k V、3k V开关电源及其为输煤系统工艺服务的设备和装置。主要监控对象如下: (全厂范围) :带式给煤机4台, 露天煤场斗轮堆取料机3台 (答、通讯、联锁信号及运行状态) , 带式输送机39条, 入炉煤采煤样装置4台, 电子皮带秤4台, 电动卸料车12台, 金属探测器4台, 悬挂式电磁除铁器4台, 电动挡板三通79台, 脉冲式除尘器13台, 自动喷雾抑尘装置22套, 输煤电源系统 (燃料所辖6k V开关电源、400VPC等, 水泵7台, 煤场洒水系统3套。保护装置3000余个。

4 系统的控制方式

输煤控制系统提供两种操作方式为:远程和本地控制;远程控制分为自动和手动。在输煤控制室上位站设置上煤、卸煤单元的紧急停机。可以任意切换在液晶显示器画面上设有自动/手动的窗口, 在不影响系统设备的正常运行的状态下可以相互切换。 (1) 远程自动方式:在上位机上可以通过鼠标选择运煤流程, 选定流程后, 按运行键, PLC将按照选定好的流程进行运行。 (2) 远程手动方式:在上位工控机上通过键盘或鼠标对纳入程控的所有设备实现一一对的操作, 通过PLC的逻辑闭锁完成, 同时对主要设备具备单独解锁能力。 (3) 本地控制方式:本地控制方式是有各个设备厂家提供, 本地控制只能在本地操作, 适用于调试和维修。并配有与中控系统的接口。

5 控制工艺流程

启动时, 必须按照逆煤流方向启动。按照皮带机的运煤方向, 从最后设备 (皮带及相关设备) 开始运行, 每条皮带 (及相关设备) 逐一启动, 每条皮带启动的间隔为20s, 到第一条皮带 (及相关设备) 运行后, 才允许送煤。停运时, 必须按照顺煤流方向停止, 按照皮带机的运煤方向, 从输煤的第一条皮带 (及相关设备) 开始停止, 每台设备之间按预定的延时时间发停机命令, 即要求前面设备的余煤清除后再停止其运行, 逐一停止皮带机, 至最后一条皮带 (及相关设备) 设停止。故障时, 故障点和其运行方向的上游设备立刻停机, 故障点运行方向的下游设备保持原工作状态, 待解除故障后, 可以重新启动从故障点的上游设备, 也可以在未解决故障时, 延时停故障点下游的设备。

结语

现场设备较多, 而且交叉联锁, 保护联锁也较多, 这给设计人员制造了很多困难。特别是此程控系统涉及到一部分的公共系统的设计, 很多工作都需要在现场修改和设计。但是, 经过努力程控系统已经成功运行, 并达到业主的要求。

摘要：印度SASAN 6×660MW燃煤电厂输煤系统, 是由印度RELIANCE集团投资建设的火电厂的一部分。印度SASAN6×660MW燃煤电站厂内输煤系统项目装机容量为6×600MW机组。程控系统在设计过程中, 考虑了系统的扩展能力, 并考虑输煤系统从筒仓经皮带和转运站到露天煤场斗轮堆取料机分流, 再到电厂煤仓间进行配煤的全过程控制。

关键词：输煤控制控系统,AB,PCL

参考文献

输煤自动控制系统 篇10

输煤程控P L C控制系统选用法国Schneider公司Unity系列PLC, 主机型号为U n i t y 6 7 1 6 0。开关量输入模块为140DDI35300, 每个模块32通道, 开关量输出模块为140DDO35300, 每个模块32通道, 模拟量模块为140ACI04000, 每个模块16通道, 该系统采用CPU双机热备, 支持两个远程站, 中控室有一面配电柜和一面PLC控制柜, 两台工控操作员监控站, 煤仓间有一面控制柜, 通讯协议采用Modbus Ethernet协议。

2 控制系统设备

3条皮带、3台皮带风机、2台除尘器、2台振动给煤机、1台盘式除铁器、1台带式除铁器、1台破碎机、2台防闭塞装置和9台犁煤器。

程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离, 以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。PLC控制柜和远程I/O控制柜内的IK继电器采用220伏, OK继电器采用2 4伏电压。

3 软件配置

该系统的组态编程软件采用Schneider公司的UnityPro编程软件。这种软件的优点是有强大的功能块系统, 针对不同功能都有一种功能块儿与之相对应, 编程简便、灵活。

本系统的上位监控软件选用的是Intellution公司的iFix3.5作为开发平台, 可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能, 把所有设备的报警和人员的操作都记录下来, 通过声音通知操作人员, 以便使操作人员能够立即进行处理, 并给日后事故原因的分析创造有利条件。两种软件运行于Windows2000操作系统。

4 硬件系统

1) 上位机系统

本系统配置两台上位机, 都可作为操作员站, 其中一台兼作工程师站, 且两台工控机可互为备用。所有的数据显示和操作都可以在上位机上完成, 并且还有报警, 历史趋势和报表功能, 给操作人员提供最完备的使用环境。

2) 控制系统

两个C P U分别安装在两个机架上, 互为热备先上电的CPU为主机。两个机架的电源取自厂用电UPS电源。两个CPU中的程序完全一样, 当冗余系统切换时, 对应通讯端口的各自地址将在“主”PLC和“备用”P L C之间自动交换。这种地址交换对以太网和Modbus Plus端口是无条件的。采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成, 备用CPU在实时跟踪主CPU工作。主机通过以太网同PC机相连进行数据交换, 由CPU通过判断采集的输入信号, 经过预先编制好的程序进行运算处理后, 再通过输出模块发出命令, 来达到控制的目的。Quantum CPU140CPU 671 60将会有一个专用协处理器, 通过LCD显示可以诊断所有热备的参数。通过键区和显示可对CPU进行诊断, 并可配置某些参数, 并监视参数数值及执行对CPU的启动和停止。

3) 远程系统

考虑到在PLC模块和分布式设备之间连接采用的Ethernet网络拓扑元素, 交换机要优于集线器。采用的网络拓扑类型为环型, 铜轴电缆连接。互为备用的P L C之间采用MTRJ光纤接头连接。用于在热备体系结构中主PLC和辅PLC之间进行互连。I/O远程站采用的为这种应用方式极大地减少了控制电缆的数量和长度, 减少了因电缆过长而引起的接地或接线不良等故障, 也减少了费用的投入;并且消除了电压、电流的干扰, 提高了数据传输的品质。

5 设备的控制方式

设备的控制方式有以下几种:

1) 集中联锁手动:

此方式是对要启动的流程中的设备按逆煤流方向一对一的启动, 按顺煤流方向一对一停机, 设备的保护动作处理均同自动控制方式。

2) 自动方式:

按照预先设定的流程启动或停止相关的设备, 是一种正常运行方式, 要求现场设备必须处于正常状态。自动方式为系统的最佳控制方式, 在此方式下, 设备的空载运行时间最短, 操作员的操作步骤最少。

3) 就地方式:

在就地操作箱上把手自动选择按钮打在就地位置, 从操作箱上发出启停或开关命令, 实现对现场设备的操控。在此种方式下, P L C就失去了控制此设备的功能了。

在联锁手动方式下必须根据工艺流程单台启动设备。在解锁方式下可以任意启动某一台设备。单台设备操作的画面如图2。

操作员单击图1画面底部的登录按钮用指定的帐户登录, 即可进行操作。皮带启动之前电铃响20秒, 系统正常运行时除尘器和防闭塞装置不参与连锁。

在自动运行中, 某一设备出现故障或事故时, 如皮带撕裂、拉绳, 持续2秒以上的重跑偏、打滑或堵煤时, 立即停止该皮带, 同时联跳逆煤流方向的所有设备。但故障点下游设备保持原工作状态不变。待故障解除后, 先进行“复位”操作, 再重新进行“预启”操作, 从故障点向上游重新延时启动设备;也可在故障未解除时, 执行“程停”操作, 从故障点下游开始顺煤流方向逐台按预定的延迟时间顺序停止各设备直到最末。碎煤机和滚轴筛除本身事故外延时3 0秒后停机。当按“紧急停机”按纽 (P L C控制柜上和上位机都有此开关) 全线运行设备立即停止运行, 碎煤机和滚轴筛延时30秒后停机。

4) 皮带机的控制:

皮带风机是皮带机开车的先决条件, 并参加联锁条件。无论是就地手动, 程控手动还是自动启动皮带机前, 皮带风机必须先启动, 并要先响警铃20秒, 通知在皮带周围的人员尽快远离, 以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备, 因此对它的保护和要求也就相应地多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关, 巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时, 可直接拉事故拉线, 使皮带停止。

皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC, 一旦其中某一个事故出现时, 系统画面就要报警, 都要根据现场情况进行处理, 控制和状态都可以在图2中显示出来。

当上煤结束时, 立即进行“程停”操作。程停操作根据所选流程从煤源设备开始顺煤流方向逐台按预定的延迟时间顺序停止各设备直到最末一台设备。延迟时间是为保证每台运行设备上的煤走完后该设备才停机。

6 系统的报警总览

故障复位:当某设备的启动命令发出但运行信号没有反馈, 显示超时故障, 按此按钮可以复位故障, 如果故障仍未解除应选择解锁手动方式按“停止”按钮。

系统复位:系统启动过程中如果出现意外情况结束启动应按此按钮取消系统启动命令。再按“系统停止”命令, 系统会按顺序停止。

报警消音:某个设备出现故障PLC柜里的蜂鸣器会发出声音, 操作员确认后按此按钮可以消除声音。

7 皮带秤

皮带秤输出的脉冲累加量可计算瞬时流量和累计上煤量。

8 防闭塞装置

防闭塞装置原设计参加P L C程控联锁。但在调试和联锁运行时, 因防闭塞装置的测控假信号而不能程控开车, 从而影响整个系统的正常工作。后把防闭塞装置的程控联锁摘除, 只发堵煤信号, 由操作人员在上位机上“手动方式”或现场“就地方式”进行控制。以启动堵煤振打电机 (振打电机可根据现场情况进行震幅大小的调整) 。

9 PLC柜面板操作

PLC柜上有三个显示灯:系统运行、系统停止和报警。系统自动运行时“系统运行”灯亮, 系统自动停止时“系统停止”灯亮, 设备出现故障时“报警”灯亮。指示灯下面是按钮:1#系统投入/2#系统投入、系统自动、系统启动和系统停止。当选择南线时选择开关拨到“1#系统投入”, 当选择北线时选择开关拨到“2#系统投入”。系统自动选择开关拨到左侧时为“系统自动”。需要启动时按“系统启动”按钮2秒, 需要停止时按“系统停止”按钮2秒。一旦发生紧急情况按下红色的“急停”按钮。

结束语

这套系统目前根据实际的运行情况证明:整个系统安全可靠, 稳定性高, 控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高, 输煤系统的自动化水平也在不断提高, 目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况, 几乎涵盖了全部的设备, 设备可以自动顺序启/停, 能够上位机手动操作, 表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高, 程序控制作为输煤系统的主要控制方式, 将得到更加广泛的应用。

摘要：由于我公司原有一号二号锅炉为七十五吨, 三号锅炉为130吨, 并且是三台锅炉公用一套输煤系统。因后续生产装置负荷的增加, 后又新增加一台240吨的锅炉, 对原煤的需求量非常大。为了避免原上煤通路成为瓶颈, 耽误正常生产, 设计新增了一条上煤通路, 一路运行, 一路备用, 也可以两条通路同时运行, 分别向不同的目的地运煤。

输煤自动控制系统 篇11

关键词：发电厂；输煤系统；粉尘污染；分析；治理

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0179-02

发电厂在经营和发展过程中，不但满足了人们对电能的需求，而且为社会经济增长起到了至关重要的作用。发电厂为了提升资源利用效率，促进产业升级，需要对存在的问题加以解决。通常情况下，存在着发电厂输煤系统的粉尘污染问题，该问题将安全生产环境构成了影响，而且危急到工作人员的健康。

因此，为了实现对生产现场环境的优化，并且最大程度的消除安全隐患。那么，需要对发电厂输煤系统的粉尘污染予以分析，然后采取科学的手段，从而改造设备，为发电厂的发展创造了有利条件。

1 发电厂输煤系统的粉尘污染分析

1.1 除尘设备的除尘效果不佳

发电厂在生产过程中，输煤系统的性能与粉尘浓度息息相关，对于一些比较陈旧的设备，由于未能及时更新和改造，所以在投入使用期间，会存在着粉尘浓度严重超标的问题，引导粉尘浓度迅速上升的状况。

结合发电厂输煤系统运行管理要求，输煤系统存在粉尘污染问题与诸多方面有密切联系。在一定程度上，部分火电厂对输煤系统粉尘污染问题未能予以高度重视，因而设备运行时存在的环境污染污染难以得到有效解决，从而对发电厂的可持续发展产生了不良影响。

1.2 除尘系统的设计不良好

造成发电厂输煤系统的粉尘污染问题的因素有很多，其中，包含了除塵系统的设计不良好的原因。导致该问题产生的主要原因是防尘系统设计期间，对设备的维护未能予以高度重视，因而设备在运行过程中，工作效率偏低。在料槽中，会形成了较大的负压，从而造成了煤尘外溢。

此外，如果将湿式除尘器看做是前置设备，将直接导致粉尘的排放难以达到标准。在对布袋除尘器进行设计时，布袋十分容易形成煤粉粘袋，再加之对设备的维护力度不足，将使得设备难以稳定与正常的运行，从而未能充分发挥对发电厂输煤系统的粉尘污染予以治理的作用。

1.3 发电厂的设施运行效率偏低

在发电厂设施运行期间，存在着运行效率偏低的状况，因而容易引发发电厂输煤系统的粉尘污染问题，对现场工作环境造成了影响。对于水力冲洗装置而言，其是比较重要的设施，但其在作业期间具有局限性，主要针对的是对地面进行冲洗，可是冲洗的效果并不良好，只是对屋顶与地面等位置实施简单的冲洗，所以除尘效果不佳。同时，对于排水系统的煤泥沉淀池来讲，其经常的处于干涸状态，甚至是存在煤泥沉淀池被煤泥阻塞的状况，因而造成排污泵难以正常运行下去。

从某种程度上讲，必然会加重粉尘二次污染，对发电厂输煤系统粉尘污染问题的治理产生了一定的影响。

2 对发电厂输煤系统粉尘污染进行有效治理的措施

2.1 利用合理的复膜扁布袋除尘器以及挡尘箱

在对发电厂输煤系统粉尘污染进行治理时，要注重对输煤皮带转运站处中存在的粉尘加以治理，为了达到理想的治理效果，需要运用除尘设备，将设备合理的安装在扬尘点上，实现吸尘的目的，能够使得粉尘可以直接落在转载设备上。利用该方法并不需要架设很长的吸风管道以及排尘管道，还能够对输煤廊除尘设备进行处理，有助于设备管网蛛式格局的问题得到有效解决，并且实现对设备除尘布局的科学完善与优化。

通过选取适当的负压控尘设备，利用复膜扁布袋除尘器以及挡尘箱处理粉尘污染，不需要独立的建筑，所以减少了水资源与建筑面积的利用，而且也降低了投资设备的费用。

在上节输煤卸落至下节输煤皮带机过程，在高度上会有落差，当大量原煤卸落时，由落煤管的位置向下节输煤皮带机卸落，会形成很多的风流，主要包含皮带机牵引风流和空气冲击波风流等，并且将空气冲击波风流与诱导风流等加以引入，可以实现讲较多的煤粉扩散到输煤皮带机的四周，因而导致发电厂运转站存在着很多的粉尘。

因此，为了达到对发电厂输煤系统的粉尘污染的有效治理，那么，在输煤皮带机滚筒的尾部位置上，实现对封闭导料槽的有效控制，继而使得煤粉能够向导料槽外逐步扩散，并且利用除尘器，可以针对导料槽内实施抽风处理，促进导料槽中的负压增加，因而达到对煤粉外逸现象的合理控制，使得煤粉处于密闭的状态。同时，具有防尘与治尘等的重要意义。

2.2 合理的利用无动力除尘装置

在对发电厂输煤系统的粉尘污染进行分析与治理时，需要利用科学的装置，进而为发电厂输煤系统的高效运行提供有利保障。

当前，通过结合气体流体力学与空气动力学原理等相关原理，进而研制出了无动力抑尘设备，将该设备合理的运用在发电厂输煤系统的粉尘污染治理方面，可以使得皮带在运输以及转化期间，将所产生的湍流粉尘气体，在环流和涡流等约束条件下，然后采取比较先进的综合技术与运行方式等，实现最大程度的将粉尘气体的动能予以有效释放。

此时，在此条件下，粉尘会落到皮带输运物料的表面，粉尘经过回流管，在出料口处将产省了一定的负压，从而促进了粉尘气体向外溢出，实现对发电厂输煤系统的粉尘污染进行治理的效果。

2.3 对火电厂除尘器加以改造

随着科学技术水平的不断提升，为各行各业的发展发挥了重要作用。对于煤仓布袋式除尘器而言，由于其自身容易受到水分吸收的影响。如果布袋吸附的灰尘变成了板块，在一定程度上会影响到除尘器的透气效率，并且在发电厂输煤系统运行过程中，若管理力度不足，会直接导致运行效果不良好。

因此，为了实现对发电厂输煤系统统粉尘污染问题的合理治理，需要对火电厂除尘器加以改造，进而为发电厂输煤系统的稳定与正常运行打下坚实的基础。

2.3.1 定期进行人工清洗和更换

为了确保除尘器能够高效运行，将布袋予以有效清理干净，可以通过定期进行人工清洗和更换的手段，实现对发电厂输煤系统的合理的维护，为该问题的正常运行发挥关键性作用。

2.3.2 合理的安装机械除尘设备

对于火力发电厂的微雾系统来讲，其具有着减少煤尘外溢的作用，在启动机械除尘装置时，需要与犁煤器共同启动。通常情况下，在碎煤机室中，同样要设置机械除尘设备。同时，在导料槽中，也设置相关的输煤设备，达到连锁启动的效果。在机械通风系统的作用下，可以借助于通风竖井，能够将灰尘排放到地面上。

此外，为了保证将灰尘降至最低，需要在特定的条件下，将除尘吸风管的长度予以降低，再通过增加除尘风管内的流速，继而达到防止风管堵塞的目的。

2.3.3 科学的调整喷水控制方式

当前，在对发电厂输煤系统的粉尘污染进行治理期间，采取最多的控制方式是喷水控制方式。在利用该控制方式时，远程控制输煤程控员灵活运用上位机除尘控制软件，在煤控制室上内点击该软件，在对有关程序予以调整时，实现对发电厂除尘器的改造。通过对发电厂除尘器性能的完善，为发电厂输煤系统的粉尘污染的有效处理提供有利依据。通常情况下，远程控制方式达到量化的除尘目的，不但有利于满足了喷洒水的需求量，而且也极大的降低了用水费用。

2.3.4 设置落煤筒

为了有效减轻煤炭能够直接落在皮带上而形成了诱导风，那么，需要合理的设置落煤筒，并且设置缓冲锁气器，以免煤炭对皮带造成损伤。同时，也要加大对锁气器挡板轴转动的保养力度，定期对其进行更换，而且要将衬板加在冲刷面上，以达到理想的防尘效果。

对于衬板而言，主要采用的材料是中铬合金材料，例如， KmTbCrl2M03Cu，其中，35≤HR，l-3%对于落煤筒法兰连接处，应当采用无尘石棉绳密封对其予以处理，针对导煤槽的上盖，需要采取圆弧面，进而实现将导料槽容积予以增加，以达到最大程度的减少导料槽顶部积尘。由于落料点处的两侧调节板可以调节，通过对合理的调节料流，能够有效解决皮带跑偏的问题，并且可以将大量的煤粉与煤块予以挡住，充分发挥橡胶自身具有变形回弹力的优势，能够与皮带紧密接触，尤其是以迷宫的形式相互接触，由于密封效果比较良好，将其安装在落料点的位置，通过发挥了缓冲机床的缓冲与吸振的优势，能够实现对皮带的有效保护，也对煤炭冲击皮带起到了改善的作用，因而降低了诱导风量，从而对喷粉现象的控制，对发电厂输煤系统的粉尘污染的治理具有重要意义。

3 结 语

总而言之，在发电厂输煤系统运行过程中，由于受到诸多因素的影响，导致存在着粉尘污染问题，不但对现场作业环境造成了影响，而且对工作人员的生命健康构成了威胁。

因此，为了有效解决发电厂输煤系统的粉尘污染问题，必须采取合理的措施解决该问题，从而优化发电厂工作环境，促进其可持续发展。

参考文献：

[1] 李锋.发电厂输煤系统的粉尘污染分析与治理[J].城市建设理论研究

输煤自动控制系统 篇12

输煤系统是火电厂的原料供给系统,也是火电厂中设备最多、最分散、生产线最长、环境最恶劣的生产场所,所以配备一套高效、可靠的输煤控制系统尤为重要。我国火电厂输煤控制系统是在20世纪60年代发展起来的,随着计算机技术和PLC技术的发展,大致经历了4个阶段,分别是继电器集中控制阶段、晶体管集成电路逻辑控制阶段、PLC控制阶段和“PLC+上位机+工业电视”阶段。其中,PLC控制阶段仍然需要控制台、操作按钮及模拟显示屏。目前,我国大多数火电厂输煤控制系统采取“PLC+上位机+工业电视”的控制方式,广东华厦阳西电厂一期工程首2台机组工程(2×600MW)输煤程控系统就是采用此种方式。

2 系统概况

广东华厦阳西电厂一期工程首2台机组工程输煤系统由卸煤系统、运煤系统、堆煤系统、取煤系统、配煤系统等组成。卸煤系统采用卸船机,卸船机控制系统为独立的监控系统,与运煤监控系统有信号联系。

堆取煤系统,煤场设置斗轮堆取料机作为主要堆取料设备;堆取料机本身设有独立的监控系统,与运煤监控系统有控制及信号联系;运煤系统由皮带机、碎煤机、振动筛、挡板及给煤设备等组成;配煤系统,煤仓间采用原煤斗配煤,配煤设备采用犁煤器。本期输煤系统共有20条皮带,每条皮带根据工艺要求,设置皮带保护装置为:2极跑偏开关、料流检测装置、纵向撕裂检测装置、堵煤检测装置、速度检测装置、双向拉绳开关等。煤仓间有12个原煤斗,煤斗设有煤位检测装置和22个电动双侧犁式卸料器。

3 系统结构

运煤系统的监控方式为:PLC-CRT加现场总线的控制结构监控方式。

针对输煤系统设备分布范围广的客观实际,控制系统采用上位机和PLC的CPU加现场总线的控制结构方式,PLC的CPU通过现场总线模块对整个输煤系统中的设备进行数据采集和控制,通过上位计算机的人机接口对系统设备发出控制命令,同时系统中各设备的运行状态信息在上位机CRT上直观、动态地显示出来。上位机、PLC和现场总线模块之间通过数据通信接口进行通信。

阳西电厂运煤程控系统设主站1个,远程柜15个。其中,主站位于运煤综合楼的运煤控制室,包括电源柜和#1PLC柜、#2PLC柜;T00T8每个转运站分别有一个远程柜,煤仓层设2个远程柜,运煤冲洗泵房设2个远程柜,码头变电所设1个远程柜,码头转运站设1个远程柜。主站与远程柜之间以现场总线连接,支持PROFIBUS-DP协议,传输介质类型选用TURCK 451-TPUS。输煤控制系统设有与全厂BOP辅助控制网及厂用电监控管理系统的通信接口。在系统调试期间和正常运行时工作人员可以在输煤控制室以操作员站的CRT和操作键盘作为主要监视和控制手段,并配以必要的后备操作设备,实现对输煤系统主要设备的正常运行工况进行监视、控制,对异常运行工况进行报警、紧急事故处理与联锁保护。输煤程控系统结构图见图1。

3.1 上位机系统

控制系统采用上位机监控方式,取代传统的操作盘和模拟盘控制方式,整个输煤系统的运行操作和监视全部在上位机实现。在上位机上不仅能显示输煤系统设备的运行状态、过程参数、报警等,而且能对PLC、总线模块等电源及通信状态进行显示,对重要I/O信号的故障状态进行显示,以方便故障的排除。此外,可以进行各运行方式的选择和切换,进行自动程控操作,并且具有模拟量参数显示、棒状图显示、声光报警、打印制表等功能。

整个输煤控制系统共设置2台功能相同的上位机,都连在数据通信网络上。输煤控制系统操作员站具有编程和组态的功能。

3.2 可编程序控制器(PLC)

PLC采用Modicon Unity Quantum系列产品,PLC配置中包含开放式现场总线协议扫描卡,总线通信可满足Profibus-DP协议。

3.2.1 中央处理单元(CPU)

为了提高控制系统的可靠性,本系统的PLC主机设备采用双机热备冗余方案。在2个配置完全相同的主机架上各有1块热备通信模块,2块热备模块通过光缆彼此相连,在每个扫描周期主CPU都要根据自身的I/O状态表,通过热备模块间的通信来更新备用CPU的I/O状态表,使备用CPU始终与主CPU同步。当主CPU模块或系统发生故障时,通过热备模块及热备通信组件,备用CPU可以完全同步、无扰动地进行切换,自动切换时间≤48 ms。此时,辅助(热备)CPU模件支持程控系统不间断地持续工作。

3.2.2 现场总线系统

针对输煤系统现场范围广、粉尘大、环境恶劣的客观实际,挂接在现场总线上的现场I/O模块要求具有防护等级IP67(防尘且在水下1 m能带电正常工作30 min),具有抗震动、防松动性能,I/O模块支持热插拔功能,具有组诊断、组保护功能(为简化系统而不再对输入进行继电器隔离,各输入点有诊断传送回主站CPU,以便任一输入点故障时都能得到快速确认)。I/O模块集成有PB-DP通信功能,利用接插件可直接挂上PB-DP链路,而无需外加通信模块。现场分布式I/O模块采用德国TURCK (图尔克)产品。

3.2.3 数据通信系统

在本工程的自动化控制系统中,采用“集中监控,分散控制”的典型控制模式,依据这一原则,将整个工程的系统分为3个层次,即监控层、控制层和设备层。每个层次中使用不同的网络结构及软硬件配置,以实现各自不同的功能。

监控层以不低于10 M工业以太网对系统内各个受控设备的运行状况进行集中监控。

控制层是整个控制系统的核心,在整个控制系统中起着“承上启下”的作用。PLC及其网络系统接受现场发来的数据信息(数字量或模拟量输入信号),经过其本身CPU中所存储的控制程序的运算与处理后,发出相应的指令(输出信号)对现场设备进行控制。

设备层在整个控制系统的金字塔形结构中处于底层,是整个控制系统的关键环节,主要包括现场操作站、现场设备检测单元(接近开关、光电开关等)、现场其他输入设备、现场执行机构(如电动机、电磁阀等)等,通过现场总线与PLC相联系,将输入信号发送给PLC,将PLC输出指令发送到现场设备。

输煤控制系统与输煤工业电视系统之间设有通信接口,当输煤系统发生故障时,输煤工业电视系统自动切换显示故障点的情况。

输煤控制系统与厂级监控信息系统SIS之间没有通信接口,通过该通信接口输煤系统的主要参数和设备状态信息均能传输至SIS系统。

输煤控制系统设有与DCS的通信接口,实现DCS辅助控制网操作员站也可以对输煤系统进行监控。同时,在系统调试期间和正常运行时运行人员可以在输煤控制室以冗余操作员站的CRT和操作键盘作为主要监视和控制手段,并配以必要的后备操作设备,实现对输煤系统主要设备的正常运行工况进行监视、控制,对异常运行工况进行报警、紧急事故处理与联锁保护。

4 系统功能

输煤控制系统对整个输煤工艺流程的控制要求和各运煤设备间的联锁保护要求如下。

4.1 上煤控制功能

上煤操作控制方式分为自动、手动和就地3种方式。

自动方式的所有操作均可通过上位机键盘操作,运行人员根据工艺要求,可在CRT上调出预选流程菜单。当程序选择无误且组成一条完整的流程时,CRT上出现程选有效信号。当挡板及犁煤器全部到位后,经20 s后发出允许启动信号。所选皮带按逆煤流方向启动各台设备,每条皮带启动前告警器应发出20s音响,皮带启动后现场蜂鸣器停止音响。程序停机时应顺煤流逐一按预定的延时停机。在运行中,当任一设备发生重大事故、拉线动作和持续2 s的重跑偏、打滑等,应立即联跳逆煤流方向的设备,但碎煤机除自身事故外应延时联跳。当按紧急停机按钮时,运行设备立即全线停机,仅碎煤机延时停机。

手动方式分为联锁手动和解锁手动。联锁手动是运行人员在上位机上通过PLC完成。运行人员根据运行要求在上位机上调出相应画面,对已选择好的流程设备按联锁方式逆煤流一对一地启动设备,按顺煤流方向一对一停机。解锁手动也在上位机进行操作,此时无任何联锁关系,可启停任何设备。

就地方式是在就地控制箱上进行操作,此时控制室对设备不起控制作用。

4.2 配煤控制功能

配煤控制分为程控配煤和手动配煤。

程控配煤根据对不同煤种的加仓要求,加仓前由控制室运行人员在CRT上调出加仓画面,同时通过键盘输入给定加仓指令。加仓起始,先依次对出现低煤位的仓顺序配煤,待所有煤仓低煤位信号消失后,再进行顺序配煤,当煤仓满后转到下一个煤仓进行顺序配煤,直至所有仓满。在按顺序配煤过程中,如果又出现低煤位仓则停止原顺序配煤,优先为低煤位仓配煤,配至一定数量后再转入按顺序加仓程序。当全部仓出现满煤位信号后,程序自动停机并将皮带上的余煤配给指定仓(应做到均匀配仓)。在配煤过程中能自动跳过满仓、高煤位仓和检修仓。配煤尾仓、检修仓可在CRT上设定。

手动配煤是在上位机上手动操作控制任何一台犁煤器的抬落。

4.3 煤位测量

煤位采用超声波料位计对煤仓煤位进行连续检测,可在上位机CRT上显示各仓储煤情况,同时可标定低煤位。在每个煤仓设置2个射频导纳开关量料位计,测量各配煤点的高煤位信号。

4.4 设备事故报警功能

CRT屏幕显示故障区域流程图,事故设备图形闪烁,屏幕上用汉字显示故障形状及发生时间,并能自动启动打印机打印故障内容和时间。

4.5 管理监测功能

整个输煤系统具有计算机管理功能,可以采集运行工况及有关数据,并能实现实时报警,以及流量编制、修改及状态显示,自动进行煤量统计。可以按规定时间打印各种报表,在CRT上查询并调用有关数据。

4.6 监视功能

为了提高输煤系统的综合自动化水平,实现减员增效,配置一套输煤工业电视系统作为辅助监视系统,对卸船机区域、煤场区域、输煤转运站、输煤栈桥、碎煤机室、主厂房煤仓间等实现全面监视。输煤工业电视监视器设在输煤控制室内,但可通过以太网接口接入全厂工业电视网。

5 其他输煤程控系统监控方式探讨

阳西电厂输煤控制系统是目前大多数电厂采用的常规方案,优点是与其他系统相对独立,运行操作互不干扰,控制室接近现场,便于运行维护,并与目前电厂常规专业职能划分相匹配。缺点是增加了电厂控制点及运行维护人员数量,对电厂辅助系统集中管理不利。

为了达到电厂减员增效的目的及全厂辅助网统一控制的要求,近年来电厂输煤程控系统出现另外一种控制方案,并且已应用于电厂实际生产,此方案对应全厂辅助系统集中控制网络,输煤程控系统不设独立的后台网络,而是作为一个子站直接挂在辅助系统集中控制网络上,站控层设备如操作员站、工程师站等由全厂辅助系统统一设置一套。此方案的优点在于将全厂辅助车间系统统一到一个控制平台上,可节省站控设备的投资,并最大限度地减少运行人员。缺点是由于输煤系统操作非常频繁且操作过程繁杂,皮带沿线许多保护开关需现场复位,对输煤系统的运行带来不便。此外,由于一个运行人员需要管理多个系统,对运行人员的运行管理能力要求较高。还有一种监控方式是随全厂控制DCS一体化而产生的,此种方式下输煤系统采用与DCS系统一致的硬件配置,输煤系统由于距离主厂房远,单独设置远程工作站,输煤系统的控制由DCS系统完成。此种方式一般用于系统规模不大,或者输煤系统改造工程中。此种方式的优点是避免了DCS系统与多种硬件设备接口的麻烦,减少了备品、备件种类,简化了运行人员的培训,运行人员只需熟悉一种控制系统人机接口软件的使用方法,不再分成主机系统培训和外围系统培训,这也正好适应了目前提出的全能值班员新型运行方式。将外围系统引入主控,让外围系统和主机更好地结合,有利于机组经济运行。从全厂DCS一体化的优点可以看出,它有利于提高机组经济效益,降低维护成本,优化数据共享。但此种方式的缺点也很突出,从经济性考虑,目前国内大多数大型电厂DCS系统采用进口产品,此种方式势必会增加系统投资,即使DCS系统采用国内产品,此方案的价格相较PLC还是偏高。另外,国内DCS厂家在输煤系统控制逻辑设计方面往往经验不足,在确定采用全厂控制DCS一体化方案后,建议在DCS招标时明确要求将输煤控制系统组态工作交由更有经验的常规输煤程控厂家完成,DCS厂家仅提供控制硬件和软件。

6 结语

无论输煤程控系统采用何种控制方式,都要求装置本身的先进性,还需要考虑外围相关设备和传感器的有效配合,需要根据工程实际情况和电厂运行方式要求统一考虑。因此,输煤控制系统自动化水平的提高和完善需要各方面积极配合协作,才会有更大的提高和发展。

摘要：文章介绍了广东华厦阳西电厂一期工程首2台机组工程(2×600 MW)输煤程控系统,并结合该工程对火电厂输煤系统监控方式进行简单探讨。

关键词：输煤程控系统,DCS一体化

参考文献

[1]张东实,李亮.火电厂输煤自动化的发展与探讨[J].电气传动自动化.2009(6).