组态王紫金桥--输煤控制系统工艺分析

第一篇：组态王紫金桥--输煤控制系统工艺分析

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第1章 输煤控制系统工艺分析

1.1 输煤控制系统的目的

在我国大型热电厂中所采用的绝大部分燃料是燃煤。由于煤产地与电厂间地理位置或地域不同，就需通过汽车、火车、或轮船把煤运往火电厂煤厂，通过由卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统等组成的输煤程控系统输送到指定的煤仓或煤筒。火电厂输煤控制系统的主要任务就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤控制系统是火电厂十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。基于输煤控制系统在整个火电厂中的重要性，且煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用组态王及其他先进技术实现其控制功能。

1.2 输煤控制系统的组成

输煤控制系统由原煤仓，往复给煤机，皮带机、拉线开关，电磁分离器，滚轴筛，缓冲滚筒，碎煤机和犁煤器组成。

输煤程控系统是实现输煤过程自动化的计算机控制及监视系统。可以实现皮带自动上煤、自动配煤、计算机监控管理、画面参数提示、语音报警、报表自动打印等功能。能够实现对整个输煤系统包括皮带机、除铁器、犁煤器、跑偏信号、打滑信号、拉绳信号、堵煤信号、煤位信号在内的多套装置、信号的控制与监测包括：输煤运行方式选择（自动控制、集中手动控制、就地手动控制），皮带机启停。给煤机及除铁器启停，除尘器的启停，自动配煤加仓，设备故障报警、联锁保护，现场信号采集、处理与显示。

1.3 输煤控制系统概述

输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤场，由给煤机给煤，再经由皮带机传送到锅炉。火电厂输煤程控系统主要控制的对象包括：给煤机、三通挡板、皮带机、碎煤机、除铁器、犁式卸煤器等设备。在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。系统总体设计先进可靠，设备选型合理，监控功能齐全，投资少、操作简单、实用性强，能提高电厂输煤系统的综合自动化水平，改善劳动条件，提高劳动生产率和安全经济运行水平。

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第2章 输煤控制系统设计

2.1 输煤控制系统仪表的选择

编程控制器（简称PLC）由于其将系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以其可靠性高，稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和装置的自动控制中。PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善、质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输机监控系统，可以实现高自动化的皮带机群的集中控制及保护。此次课程设计的课题内容即为输煤控制系统，.煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝石，由给煤机给煤通过一系列过程传送进锅炉，方案要求用一台PLC控制卸煤、给煤，PLC与PC之间不通讯。系统具备很多自动化控制的功能：(1)系统启动前各台设备预警;(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室由显示灯显示出来。

可编程控制器是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。

PLC的特点：

1.可靠性高，抗干扰能力强； 2.配套齐全，功能完善，适用性强； 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎；

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造； 5.体积小，重量轻，能耗低。2.2 输煤控制系统传感器的选型

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。

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当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

传感器选择的原则：

1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

2.灵敏度的选择 3.频率响应特性 4.线性范围 5.稳定性

6.精度

7.对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。2.3 控制方案分析

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

1.比例（P）控制：

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

2.积分（I）控制：

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间

控制系统综合实验 的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

3.微分（D）控制：

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。2.4 输送机的选择

带式输送机是连续运输机中效率最高、使用最普遍的一种机型。在我国建设的大、中型燃煤火力发电厂中，从受卸装置向储煤场及锅炉原煤仓输煤所用的运送设备，主要就是带式输送机。

带式输送机是以挠性输送带作为物料承载物件和牵引构件的连续输送设备。根据摩擦原理，由驱动滚筒带动输送带，将物料输送到所需的地方。带式输送机与其他类型的输送设备相比，具有良好的性能，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪音小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远方操作等优点，因此，在输煤运行中得到于广泛的应用。

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第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计

3.1 主控界面

图3-1 主控界面图像

3.2 趋势界面

图3-2 历史曲线运行前的图

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图3-3 历史曲线运行后的图

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第4章 结论与体会

通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。

在课程设计中我充分的应用了课本的基础知识，把所学的知识应用到实践中，补充了一些知识的不足。在设计的过程中遇到的问题，能通过老师的帮助和自己的努力基本了解组态王的软件的使用，了解输煤控制系统的基本原理，我了解到先进技术的重要性。

总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。

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参考文献

[1]鲍林．PLC在放电厂输煤系统中的应用[J]．电站系统工程，2000 [2]马敏涛．PLC与上位计算机的自由通信[J]．电气时代，2002 [3]李友善．自动控制原理[M]．北京：国防工业出版社，2005 [4]赖寿宏．微型计算机控制技术[M]．北京：机械工业出版社，2004 [5]蔡自兴．智能控制－基础与应用[M]．北京：国防工业出版社，1999 [6]李仁．电器控制[M]．北京：机械工业出版社，1998

目 录

第1章 输煤控制系统工艺分析..................................................................................1 1.1 输煤控制系统的目的...........................................................................................................1 1.2 输煤控制系统的组成...........................................................................................................1 1.3 输煤控制系统概述................................................................................................................1 第2章 输煤控制系统设计..........................................................................................2 2.1 输煤控制系统仪表的选择.................................................................................................2 2.2 输煤控制系统传感器的选型.............................................................................................2 2.3 控制方案分析.........................................................................................................................3 2.4 输送机的选择.........................................................................................................................4 第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计..................................................5 3.1 主控界面...................................................................................................................................5 3.2 趋势界面...................................................................................................................................5 第4章 结论与体会......................................................................................................7 参考文献........................................................................................................................8

第二篇：输煤机组控制系统

目录

第1章 PLC控制系统设计 ……………………………………………………4 1.1.PLC控制系统设计的基本原则 …………………………………4 1.2.PLC机型选择 …………………………………………………… 5 第2章 输煤机组控制系统设计要求 …………………………………………7 第3章 输煤机组控制系统硬件的选择 …………………………… …………8 第4章 输煤机组系统的设计 …………………………………………………10 4.0 输煤机组控制系统设计思路………………………………………10 4.1.主电路的设计………………………… 10 4.2.PLC硬件控制电路设计 …………………………………………12 4.3.PLC控制程序设计……………………………………………… 15 4.4.梯形图程序调试…………………………………………………20 第5章 课程设计总结

…………………………………………………………21 参考文献 ………………………………………………………………………21

第1章 PLC控制系统设计

1.1 PLC控制系统设计的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1.最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

2.保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3.力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，2

而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

4.适应发展的需要

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。实际上PLC控制系统的设计，按照国外发达国家的标准：首先考虑的是系统的安全性、可靠性设计，然后才是根据控制工艺要求进行控制流程设计，然后就是编写切实可行、高效的PLC程序，这里在安全性、可靠性设计要求的前提下，编写相应的PLC程序非常重要，硬件上保证的安全性，以及软件PLC程序中的安全考虑应该同步进行。

1．2 PLC机型选择

PLC产品的种类繁多。PLC的型号不同,对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。

PLC机型的选择

PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。一 合理的结构型式

PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。

整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便,一般于较复杂的控制系统。二 安装方式的选择

PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。三 相应的功能要求

一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。

对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A转换单元,具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。四 响应速度要求

PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。五 系统可靠性的要求

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。六 机型尽量统一

一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：

1)机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。

2)机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。3)机型统一,其外部设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

第2章 输煤机组控制系统设计要求

输煤机组控制系统示意图如图所示。

磁选料器输煤方向给料器输煤方向YA(15kVA)送煤机P1破碎机M4(5kW)提升机送煤机P2煤送至卸煤仓M1(3kW)M2(3kW)M3(13kW)煤回收方向M5(75kW)回收机P2M6(3kW)

输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。HA为开车/停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。HL1～HL6为Ml～M6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系统运行正常指示，HL10为系统故障指示。

输煤机组控制要求：

(1)手动开车/停车功能：可对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。

(2)自动开车/停车功能：

1)正常开车 按下自动开车按钮SB1，音响提示5s后，回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯；10s后，破碎电动

机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。

2)正常停车 按下自动开车按钮SB2，音响提示5s后，给料器电动机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯；10s后，提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组全部正常停车。

3)过载保护 输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示。系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。

4)紧急停车 输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。

5)系统正常运行指示 输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA按照程序全部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则视为故障，系统故障指示灯HL10点亮，输煤机组停车。

第3章 输煤机组控制系统硬件的选择

PLC型号的选择

FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力，另外FX2n系列有大量的输入和输出适合本次设计（两组输入和三组输出）和它的大内存足够编写这些程序

FX2n系列：

电机选用需要注意事项: 在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距，比如像带负载起动的就比空载起动的需要扭距就大。如果是大功率大负载起动，还要考虑降压启动（或星三角启动）；至于在决定了电机极对数后和负载的转速匹配问题，则可考虑用不同直径的皮带轮来传动或用变速齿轮（齿轮箱）来匹配。如果由于决定了电机极对数后经过皮带或齿轮传动后达不到负载的功率要求，那就要考虑电机的使用功率问题了

以下为电机部分配件图片

24v的指示灯

220v的报警器

第4章 输煤机组系统的设计

4.0 输煤机组控制系统设计思路

（1）将设计要求分为6个部分： 手动控制，自动控制，正常启动，正常停车，紧急停车，过载保护

（2）分别针对六个部分设计，其中正常启动和正常停车用步进指令设计可以有效防止干扰。

（3）根据实验要求将6各部分组合，在组合过程要注意干扰的产生。（4）程序设计成功之后，开始仿真，在仿真中可以发现程序中存在的问题，不断修改程序，反复试验，直到成功。

第三篇：102基于西门子PLC热电厂输煤控制系统的设计

基于西门子PLC热电厂输煤控制系统的设计

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:

本论文是在导师张继红老师的悉心指导下完成的。导师严谨的科研态度、渊博的知识、高尚的人格以及为人师表的风范使我受益匪浅。大学四年期间，在我的学习、课题设计中，张老师给了我大量的帮助和宝贵的意见，在这里谨向辛勤培育我的导师表示最真挚的感谢。在课题设计和完成论文的过程中，也得到了教研室其他老师和同学的帮助，在此一并表达我真诚的感谢!谢谢所有给过我帮助和鼓励的朋友！

第四篇：输煤设备控制原则分析

第一章 控制原则及运行方式

根据输煤系统的控制设备及工艺要求，整个输煤系统可分为两大部分：即运煤部分和配煤部分。

运煤可分为卸煤、上煤、卸上等三种工艺过程：卸煤，也称为卸堆，即是从翻车机、汽车卸煤沟、卸船机等煤源设备底部煤斗，经皮带输送机及斗轮机，将原煤堆在煤场。上煤，也称为取煤，即通过斗轮机及皮带输送机将原煤运往锅炉煤仓上方皮带的过程。卸上，即原煤从翻车机底部等处，不经过斗轮机卸在煤场，而是直接运往煤仓上方皮带的过程。

配煤部分，即是原煤到达煤仓上方皮带后，由犁煤器分配到各煤仓的过程。控制原则

1.1 正常运行时，输煤设备应按逆煤流方向顺序启动。1.2 正常停止时，输煤设备应按顺煤流方向顺序延时停机。1.3 事故停机时，从事故设备起逆煤流的运行设备立即停机（碎煤机除本身事故外，一般不停机）。

1.4 由于紧急情况需立即停皮带碎煤机等设备时，操作台及上位机（画面）上均有急停按钮，此按钮一旦动作，PLC能立即接到命令，使皮带碎煤机等设备立即停下来。

1.5 单独停某一设备，当运行人员认为运行中的某一设备异常时可单独停这一设备。并相关的联锁运行设备停止运行。1.6 设备A B侧约定：输煤系统中，并行的两路设备命名时，应遵照“顺煤流方向，左侧为A，右侧为B”的原则命名。运煤运行方式：

运煤皮带的运行方式分为非流程方式及流程方式： 2.1 非流程方式：

联锁是指皮带、三通挡板、伸缩装置、碎煤机、滚轴筛、犁煤器等输煤主设备(即有煤经过的设备)之间的上下级关系。

联动是指除尘器、除铁器、防闭塞装置、喷洒装置、加热器等输煤附属设备(即无煤经过的设备)对于输煤主设备的依附关系。

2.1.1 ［联锁］方式：

要求输煤主设备按逆煤流方向单体启动，顺煤流方向逐一单体停机。对于不满足联锁关系的启、停信号，程控系统不予启、停；可以在联锁相互不矛盾时，实现多路运行。

2.1.2 ［非联锁］方式（解锁方式）：

可以任意启、停某一台设备，是一种非正常的运行状态，一般不允许带载运行，只适用于单台设备的调试、校正、试验。

2.1.3 ［联动］方式：

附属设备设定在联动方式后，随对应的主设备自动启停；如果未在联动方式，可以通过点击启动停止按钮进行操作。

2.2 流程方式

运煤过程不进行设备单体的启动或停止操作，而是选定运煤线路（某一流程）后，通过程启程停操作，自动完成该线路所有设备启停的运行方式。

通过点击流程方式（程控方式）按钮，实现流程方式与非流程方式的切换。配煤运行方式：

配煤运行方式，分为手动配煤及自动配煤方式 3.1 手动配煤方式：

单独操作某一犁煤器抬起和落下，为对应煤仓进行配煤。犁煤器在联锁方式时，只有对应皮带运行时，犁煤器才能下落。在高煤位保护投入时，煤仓出现高煤位信号，犁煤器自动抬起。3.2 自动配煤方式：

在“自动配煤”方式下，程控系统根据煤仓煤位的高低，自动对所有可配煤煤仓进行配煤。

在此方式下，尾仓犁自动落下（默认顺煤流方向最后煤仓为尾仓，如：#4炉＃6仓），顺煤流方向的第一个有低煤位信号的煤仓的犁煤器（暂命名此犁煤器为A）自动落下，其余犁自动抬起；如果所有煤仓均无低煤位信号，则顺煤流方向的第一个无高煤位信号的犁煤器（暂命名此犁煤器为A）落下；如一段时间后，A前面有低煤位信号（对应犁煤器暂命名为B）出现，则B自动落下，过一定时间后，A自动抬起。此时间有A B犁煤器之间的距离和皮带速度决定。如一段时间后，A后面有低煤位信号（对应犁煤器暂命名为C）出现，则C自动落下，同时，A自动抬起。

若是有两个以上的仓同时出现低煤位的信号，则按顺煤流方向依次配煤，配煤至低煤位信号消失后延时一段时间（煤位比低煤位高1米）后，转入下一个低煤位的犁煤器，即后面犁煤器落下，前面犁煤器抬起。当全部低煤位消失时，配煤将按顺煤流方向依次进行，当所有煤仓出现高煤位后，系统提示“配煤将完毕，请停止取煤”，待斗轮机取料信号消失后或振动给煤机等煤源设备运行信号消失后，自动进入皮带余煤配煤阶段。

余煤配煤阶段：按顺煤流方向自动延时抬落犁煤器，将皮带上的余煤平均分配到各仓内。延迟时间可由参加配煤煤仓数量、皮带长度、速度决定。

程配时可对煤仓设置免配(或犁煤器检修)，该仓犁煤器自动抬起，使配煤跳过检修煤仓，直至尾仓。也可通过对尾仓的设置，实现对尾仓前的多个煤仓配煤。

通过点击［自动配煤］按钮实现自动配煤方式与手动配煤方式的切换。设备就地控制

系统中的各设备均可通过现场就地的转换开关切换到就地方式，此时脱离程控，控制室运行人员在画面上进行启停等操作无效，但出于安全考虑，也需把对应设备设定为“急停或检修方式”。若现场设备切换为远方控制时，必须通知控制室运行人员在上位机上解除对应设备的“急停或检修方式”。

设备就地控制仅仅适用于单台设备的就地调试、校正、试验。

第二章 设备启停条件

设备在检修方式或无程控(远方)信号，对所有设备不能进行启 停止操作。

1.皮带与预警：

1.1 皮带启动：

在程控位，没有故障、急停，没有设定检修：

1.1.1 在联锁方式：如果去煤方向的设备状态满足要求，则可通过“启动”按钮启动皮带；

1.1.2 在非联锁（解锁）方式：则可直接通过“启动”按钮启动皮带；

1.2 皮带停止：

皮带在程控位，没有故障、急停，没有设定检修，则可通过“停止”按钮停止皮带；

有造成皮带急停的条件发生，使皮带停止运行。1.3 皮带急停：

1.3.1 拉绳动作、在跑偏保护、撕裂保护、打滑保护、相关挡板的堵煤（或落煤管堵煤）保护等投入的情况下，该保护装置动作；

1.3.2 皮带电机故障发生；

1.3.3 系统急停按钮或操作台急停按钮按下等均产生急停。1.3.4 如果造成急停信号产生的原因消除后，可通过复位操作解除急停状态。

1.4 皮带预警：

1.4.1 在非流程方式，点击“预警”按钮，警铃预警20秒，隔20秒再自动预警20秒。预警结束后，皮带“启动”按钮才可以使用，3分钟后变为不可用。

1.4.2 在流程方式，选择流程预启成功后，可点击“预警”按钮，该流程之内的皮带同时预警，响铃间隔同上。预警结束后，流程“程启”按钮才可以使用，3分钟后变为不可用。

2.犁煤器：

设备在程控位，没有故障没有设定检修，对应煤仓没有设定免配： 2.1 在手动配煤方式：

2.1.1 在联锁方式，在对应皮带运行时，犁煤器可以落犁落犁；在非联锁方式，抬犁落犁与皮带运行无关，可以直接操作落犁抬犁。

2.1.2 如果在高煤位保护投入时，出现高煤位信号，犁煤器自动抬起；如果犁煤器落煤口有堵煤信号，并且该保护投入时，犁煤器自动抬起。

2.1.3 超时：如果在规定时间（设备调试时确定）内，没有位置信号返回，则发出超时报警提示；超时报警未消失时，不允许进行抬犁或落犁操作。超时原因消除后，超时报警自动解除；也可通过犁煤器超时清零操作，暂时解除超时报警。

2.2 在自动配煤方式，犁煤器自动抬落。

3.挡板：

设备在程控（远方）位，没有故障，没有设定检修：

3.1 在联锁方式，对应皮带未运行时，点击“置A通位”按钮，使挡板A侧导通，即煤落到A路皮带上；点击“置B通位”按钮，使挡板B侧导通，及煤落到B路皮带上； 3.2 在非联锁（解锁）方式，直接通过上述按钮将挡板置位。3.3 超时：如果在规定时间（设备调试时确定）内，没有位置信号返回，则发出超时报警提示；超时报警未消失时，不能进行置位操作。超时原因消除后，超时报警自动解除；也可通过挡板超时清零操作，暂时解除超时报警。3.4 在流程方式，挡板根据流程需要，自动置位。

4.伸缩头（伸缩装置）：

设备在程控（远方）位，没有故障，没有设定检修：

4.1 在联锁方式，对应皮带未运行时，分别点击“置1工位”、“置2工位”、“置3工位”按钮，将缩缩头运行到1、2、3工作位置；

4.2 在非联锁（解锁）方式，直接通过上述按钮将挡板置位。4.3 超时：如果在规定时间（设备调试时确定）内，没有位置信号返回，则发出超时报警提示；超时报警未消失时，不允许进行置位操作。超时原因消除后，超时报警自动解除；也可通过挡板超时清零操作，暂时解除超时报警。4.4 在流程方式，缩缩头根据流程需要，自动置位。

5.除尘器：

设备在远程位，没有故障，没有设定检修：

5.1 在联动方式：皮带运行后，该皮带相关的除尘器自动启动，皮带停止后延迟一定时间后（具体时间视工艺要求而定），自动停止；煤仓上的除尘器，如果皮带运行，并且对应煤仓的犁煤器落地位后，该除尘器自动启动，犁煤器抬起后延迟延迟一定时间后，自动停止。如果除尘器上有电动风门，该风门需参加联动。

5.2 在非联动方式，可点击启动或停止按钮，启动或停止除尘器。

6.碎煤机：

设备在远程位，没有故障，没有设定检修：

6.1 在联锁方式，对应皮带运行后，可通过启动停止按钮操作。6.2 在非联锁方式可通过启动停止按钮直接操作。

6.3 在超温超振报警保护投入时，如果发生超温超振断电报警、液力偶合器升温断电报警、设备本身产生故障信号等，则自动急停碎煤机运行；流程停止，一般不自动停止碎煤机。

7.滚轴筛：

设备在远程位，没有设定检修：

7.1 在联锁方式，对应碎煤机运行且滚轴筛挡板在筛面通位，可通过启动停止按钮操作。

7.2 在非联锁方式可通过启动停止按钮直接操作。7.3 滚轴筛挡板控制与普通三通挡板相同。

8.除铁器：

设备在远程位，没有故障，没有设定检修：

8.1 在联动方式，对应皮带运行时，除铁器自动启动，到该皮带上方除铁，皮带停止时，自动停止除铁器。8.2 在非联动方式可通过启动停止按钮直接操作。

8.3 双盘式除铁器，用到A路皮带运行、B路皮带运行两信号，给盘式除铁器的控制器，由该控制器控制两个除铁盘，交替在双路皮带上运行。

9.皮带喷洒：

设备在远程位，没有故障，没有设定检修：

9.1 在联动方式，对应皮带运行时，料流信号做适当时间（根据现场料流信号的稳定性考虑）保持后，喷洒电磁阀自动打开，无煤流信号或皮带停止，喷洒电磁阀自动关闭。9.2 在非联动方式可通过打开关闭按钮直接操作。

10.斗轮机：

10.1 斗轮机与输煤程控系统硬接线信号一般有：DI：斗轮机故障、堆料状态、取料状态；DO：请求取料，请求堆料。10.2 输煤系统计划堆料前，在斗轮机无故障报警时，可发出“请求堆料”信号，待斗轮机返回“堆料状态”后，斗轮机下方对应皮带才允许启动（该皮带在联锁方式）；如果在堆料运行中，“堆料状态”消失，则斗轮机下方皮带急停。

10.3 输煤系统计划取料时，待斗轮机下方皮带运行后，给斗轮机发出“请求取料”信号，斗轮机运行后返回“取料状态”；在取料过程中，如果斗轮机下方皮带急停，则立刻取消“请求取料”信号，斗轮机应急停。（“请求取料”信号应做为斗轮机系统急停的联锁条件。）

11.给煤机（振动式）：

设备在远程位，没有故障，没有设定检修：

11.1 在联锁方式：如果对应皮带（去煤方向）已经运行，则可通过“启动”按钮启动给煤机；可通过调节给煤机振动频率或转速进行下煤量的调节。通过“停止”按钮停设备。11.2 在非联锁（解锁）方式：则可直接通过“启动”“停止”按钮启停给煤机。

11.3 在流程方式，考虑到下煤量大小不确定等原因，一般不自动启动给煤机，12.电机加热器

12.1 在联动方式，主设备电机停止运行后，加热器自动启动；电机运行时加热器自动停止；

12.2 在非联动方式，可以通过启动停止按钮启停加热器。

13.电气断路器

13.1 与母线相连的断路器，符合三选二的原则：即母线A段断路器、母线B段断路器、母线联络断路器，在同一时间内，不能全部处于合闸位置。

13.2 如果变压器6kv进线开关掉电，380V侧开关自动分闸；如果380V侧开关处于合闸位置，禁止6kv进线开关合闸。

14.振打器

14.1.在联动方式，相关位置的堵煤信号产生，振打器启动，一般设定振动时间为10秒，振动10秒后，自动停止。如果相关皮带结束运行时，可启动一次相关振打器。14.2.在非联动方式，可以通过启动停止按钮启停。

第五篇：铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计(下位机控制部分)

铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计（下位机控制部分）

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！

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