1、摘 要 plc 是 80 年代發展起來的一種新型的電器控制裝置，它的誕生給工業控制帶來了一 次革命性的飛越。它將傳統的繼電器控制技術和計算機控制技術融為一體，具有靈活通 用、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、功能強大、易于實現機電一體化 等顯著優點，已經廣泛應用于工業生產的各種自動控制過程中。 電廠輸煤系統是電力生產過程中非常重要的外圍輔機系統，輸煤控制系統具有控制 設備多、工藝流程復雜、設備分散等特點，沿線環境條件惡劣，粉塵、潮濕、振動、噪 音、電磁干擾等都比較嚴重，傳統的強電集中控制方式已不能適應大型火電廠輸煤系統 自動化的要求，plc 程控方式由于其自身優點，目前在國內大型火電

2、廠輸煤系統中已逐 漸取代常規的強電集中控制方式，成為大型火電廠輸煤程控系統的核心。 燃煤輸送是鍋爐運行的一個重要環節，如何保證設備運行的可靠性、減少操作人員 與維護人員勞動強度、提高經濟效益，成為一個值得研究的課題。可編程控制器（plc） 是近年來發展極為迅速，應用面極廣，以微處理器為核心，集微機技術、自動化技術、 通信技術于一體的通用工業控制裝置。它具有功能齊全、使用方便、維護容易、通用性 強、可靠性高、性能價格比高等優點，已在工業控制的各個領域得到了極為廣泛的應用， 成為實現工業自動化的一種強有力工具，并以工業電視為輔助手段對現場設備的運行狀 態進行視頻監控、替代傳統的現場巡檢，確保了輸煤

3、系統安全、可靠、高效和經濟的生 產運行。 關鍵詞 火電廠，紫金橋，給煤控制，可編程控制器 abstract plc is the 80s developed a new type of electrical control devices, which brought about the birth of the industrial control over a revolutionary. it will relay the traditional control technology and computer control technology together with a flex

4、ible general-purpose, high reliability and strong anti-interference ability, programming is simple, easy-to-use, powerful and easy to implement, such as mechanical and electrical integration of significant advantages, has been widely used in a variety of automatic control of industrial production pr

5、ocess. coal power plant electricity production system is very important to the process of the external auxiliary system, coal conveying control system with control equipment and more complex processes, equipment and other features distributed along environmental conditions, dust, humidity, vibration

6、, noise, electromagnetic interference are more serious, traditional way of strong centralized control of power can not meet the large-scale coal power plant automation system, plc controlled manner because of its advantages in large-scale coal power plant systems have gradually replaced conventional

7、 strong centralized control of power the way to become large-scale coal thermal power plant control system. coal-fired boiler transmission is an important part, how to ensure the reliability of equipment and reduce operator and maintenance personnel working strength, enhance economic efficiency, as

8、a subject worthy of study. programmable logic controller (plc) is very fast in recent years, with wide application to the microprocessor as the core, set computer technology, automation technology, communication technology in one of the common industrial control devices. it has a full-featured, easy

9、 to use, easy maintenance, high universality, high reliability and high cost performance has been in various areas of industrial control has been a wide range of applications, industrial automation has become a powerful tool and television industry as a means of supporting the operation of equipment

10、 on-site video surveillance state, to replace the traditional on-site inspection to ensure that the coal handling system is safe, reliable, efficient and economic operation of the production. key words power plant, real,supplying coal control, programmable logic controller . 目 錄 摘 要.i abstract.ii 1

11、引 言.1 1.1 火電廠輸煤系統.1 1.2 輸煤程控簡介.1 1.3 輸煤程控系統控制方式及其功能特點.3 1.4 輸煤控制系統概況及工藝要求.4 1.5 輸煤順序控制系統國內外發展趨勢.4 1.6 本次設計的主要目的.5 2 可編程控制器簡介.6 2.1 可編程控制器的定義.6 2.2 plc 的特點.6 2.3 plc 的應用領域.6 2.4 plc 的工作模式.7 2.5 plc 的工作原理.7 2.6 葉輪給煤機上位機與 plc 通訊.8 3 葉輪給煤機系統監控畫面設計.9 3.1 監控軟件的功能及基本使用方法.9 3.2 控制系統硬件設計.10 3.2.1 葉輪給煤機控制系統工況

12、分析.10 3.2.2 葉輪給煤機控制系統構成及功能說明.10 3.3 監控軟件設計 .12 3.3.1 監控畫面設計與功能開發.12 3.3.2 監控畫面數據動態聯接.17 4 plc 梯形圖程序設計.19 4.1 編程軟件介紹.19 4.2 梯形圖程序設計.20 結 論.22 致 謝.23 參考文獻.24 附 錄.25 1 引 言 1.1 火電廠輸煤系統 大型火力發電廠輸煤系統主要由輪斗機、翻車機、皮帶輸送機、碎煤機及犁煤器等 設備組成，用于完成從煤場到原煤倉按計劃定時上煤工作。任何一個燃煤電廠的輸煤系 統，通常都由卸煤系統、儲煤系統、上煤子系統、配煤子系統和輔助系統等幾個子系統 組成。其

13、中卸煤子系統將從煤礦運來的煤卸入電廠收煤場(卸煤溝)，通常采用專用火車運 輸和水上輪船運輸兩種方式；而儲煤系統中儲備燃煤的方式隨電廠地理環境和條件而異， 大多采用取料機為儲備煤場的堆煤和取煤設備，也有使用布袋式儲煤場或圓筒煤倉作儲 煤場的；上煤子系統中的上煤是指煤輸送到鍋爐煤倉間的工藝運行過程，上煤設備除皮 帶機外，還有碎煤機、轉運站和擋板等，上煤系統的運行方式有以下幾種：卸煤溝-煤倉、 儲備煤場-煤倉、卸煤溝+儲備煤場-煤倉；在配煤子系統中一般一臺鍋爐都設置多個煤倉， 配煤方式有以下幾種：優先配煤、順序配煤、定時配煤、跨越配煤；輔助系統包括取煤 樣器、除塵設備、灑水設備、消防系統等。 輸煤系

14、統是火力發電廠中較為龐大的公用系統。隨著我國電力工業的迅速發展，火 電廠的裝機容量和單機容量都日益增大，輸煤系統的規模也大幅度上升，對其控制方式、 運行水平的要求也越來越高。輸煤程控系統主要是以 plc 主，實現輸煤系統的自動化控 制。與強電集中控制相比，該系統在技術上具有控制功能強，編程簡單，實現工藝聯鎖 方便，可省去大量的硬接線，維護方便，可在線修改等特點。plc 不僅能完成復雜的繼 電器控制邏輯，而且也能實現模擬量控制及智能控制；能實現遠程通訊、聯網及上位機 監控等。可為全廠實現計算機控制和管理創造條件。對地域分布較廣的系統還可以增加 遠程控制站及閉路電視監視系統。 1.2 輸煤程控簡介

15、 煤是火力發電廠的一次能源，為使機組正常運行，需要保證原煤的的可靠輸送，因 此輸煤系統是火電廠生產過程中非常重要的外圍輔機系統。由于煤產地與電廠間地理位 置或地域不同，就需通過汽車、火車、或輪船把煤運往火電廠煤廠，通過由卸煤系統、 堆煤系統、上煤系統和配煤系統等組成的輸煤程控系統輸送到指定的煤倉或煤筒?；痣?廠輸煤控制系統的主要任務就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達到按時保質保量為機組 （原煤倉）提供燃煤的目的。整個輸煤控制系統是火電廠十分重要的支持系統，它是保 證機組穩發滿發的重要條件?；谳斆嚎刂葡到y在整個火電廠中的重要性，且煤場面積 大、工作環境惡劣、人工作業通訊難以暢通，利用現代成熟技術

16、 plc 和現代總線網絡通 訊實現其控制功能。 輸煤控制系統是火電廠熱工控制系統中最大的輔控系統之一，其運行的好壞直接影響著 電廠的安全運行。輸煤控制系統的特點是：整個系統控制很分散，覆蓋距離遠，現場環 境惡劣，且受控設備大多數都是強電設備，干擾嚴重。因此，其對整個控制系統的設計、 設備選型、軟硬件配置及控制方案要求非常高。 輸煤系統是火力發電廠中較為龐大的一個公用系統。隨著我國電力工業的迅速發展， 火電廠的裝機容量和單機容量都日益增大，輸煤系統的規模也大幅度的上升。對其控制 方式、運行水平的要求也越來越高。輸煤程控系統主要是以可編程控制器為主，實現輸 煤系統的自動化控制。與強電集中的控制相比

17、，在技術上具有控制功能強，編程簡單， 實現工藝聯鎖方便，可省去大量的硬接線，維護方便，可在線修改等特點，如圖 1.1 所示： 圖 1.1 主程序流程 1.3 輸煤程控系統控制方式及其功能特點 火力發電廠的輸煤系統是輔機系統的重要部分，隨著火電廠中單機容量和總裝機容 量的不斷擴大，一個高出力、高可靠性和靈活性的燃料輸送系統是機組乃至整個電廠穩 定運行的重要保證。輸煤系統由卸煤、上煤、配煤、煤場的堆取和混煤等環節組成，系 統有兩條輸煤線，包括斗輪機、翻車機、皮帶輸送機、給煤機、皮帶機、振動篩、碎煤 機及犁煤器等主要設備組成。輸煤系統承擔從煤碼頭或卸煤溝至儲煤場或主廠房原煤倉 的運煤任務。輸煤系統的

18、始點是翻車機卸下來的煤，通過皮帶機既可輸送到煤罐，也可 輸送到煤場儲備，然后再通過斗輪機和皮帶機再輸送到煤罐。煤罐中的粗煤通過位于煤 罐低部的環式給煤機，連續均勻地分配給上煤皮帶輸送機，再經過篩分和碎煤機加工， 進入原煤倉，為了使幾個原煤倉的煤量合理分配，可通過控制犁煤器的抬落，按照順序 配煤和優先配煤原則，完成輸煤系統的任務。 輸煤系統的主要控制形式大致可分為三種： 1) 就地手動控制 主要控制設備是裝有一至數臺設備啟停控制按鈕的小型就地控制箱，并設有工況、 報警狀態的簡單提示。就地手動控制不能實現系統復雜的聯鎖要求，現多數只作為設備 檢修、調試時的輔助控制手段。 2) 集中手動控制 設備的

19、啟?？刂萍性谝粋€控制屏上，其聯鎖保護通常由繼電器邏輯陣列實現?？?制屏上有設備運行工況的模擬指示、信號報警等。集中手動控制能夠實現簡單運行方式 控制及設備啟動聯鎖的一般要求。其缺點是電纜敖設量大，連線復雜，一旦制造完成其 運行方式及不易改變。 3)集中程序控制 這是以可編程控制器為主控設備的集中自動控制，它用可編程控制器的邏輯軟件取 代繼電器的邏輯陣列，能夠實現輸煤系統復雜運行方式的控制要求。與其它控制方式相 比，它具有可靠性高、控制方式靈活等優點，是目前輸煤控制系統的主流。 以上 3 種控制方式可以通過選擇開關選擇。 輸煤控制系統的控制方式有計算機控制方式、操作臺控制方式和就地控制方式。三

20、 種控制方式可以通過選擇開關選擇。計算機控制方式就是操作人員通過計算機鍵盤選擇 和啟動輸入，將指令傳送到 plc 系統，plc 系統按照梯形圖程序啟動有關設備，并將相 關信息傳送給計算機。操作臺控制方式就是通過操作臺上的開關、按鈕進行選擇和控制， 同時相關信息可通過模擬屏進行顯示。就地控制方式是通過位于電機旁的控制箱進行現 場控制。對輸煤控制系統的要求主要是根據生產工藝處理輸煤順序之間的連鎖和輸煤系 統各電機啟動和停止的順序，當有緊急情況時能緊急停車。 1.4 輸煤控制系統概況及工藝要求 輸煤系統的安全、可靠運行是保證電廠安全、高效運行不可缺少的環節。系統控制 設備多、流程復雜分散與控制室相距

21、較遠。又由于上煤過程中不可避免的煤粉飛揚，使 得整個系統環境非常惡劣。同時輸煤系統中的設備、現有控制方式大部分為單獨直接控 制方式操作，可靠性差，自動化水平低。為了提高火電廠自動化水平，為電廠安全穩定 發電創造條件，這些都決定了必須提高輸煤系統的自動化平，這樣才能減輕勞動強度， 改善勞動環境，提高輸煤系統的效率和管理水平。 為了保證輸煤系統的正常和可靠運行，該系統應滿足以下要求： 1) 供煤時，各設備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對個設備進行聯鎖控制。 2) 各設備啟動和停止過程中，要合理設置時間間隔（延時） 。啟動延時統一設定為 12s，停車延時按設備的不同要求而設定，分為 10s，20

22、s，30s，40s，60s 幾種，以保證停 車時破碎機為空載狀態，各輸煤皮帶上無剩余煤。 3) 運行過程中，某一臺設備放生鼓掌時，應立即發出報警并自動停車，其前方（指 供料方向）設備也立即停車。其后方的設備按一定順序及延時聯鎖停車。 4) 各輸煤皮帶設有雙向跑偏開關，跑偏 15 度時發出告警信號，跑偏 30 度時告警并 自動停車。 5) 可在線選擇啟動設備用設備，在特殊情況下可由 2 條輸煤線的有關設備組成交叉 供煤方式。 6) 可顯示各機電設備運行狀況，并對輸煤過程有關情況（報警、自動停機等）做出 實時記錄。 控制系統運行在上位機操作現場及集中控制室均可實現控制功能。在故障停機情況 下，各設

23、備均立即聯跳，故障解除后，可將停掉的設備以自動控制再次啟動。緊急情況 下，可操作集中控制室中控制面板上的急停掉電按鈕，它將使現場所有運行中的受控設 備立即停機。 1.5 輸煤順序控制系統國內外發展趨勢 強電目前，中國的電力生產能力已居世界第二，但人均占有發電卻排位靠后，隨著 中國經濟的高速發展，電力生產自動化水平的提高和管理水平的不斷進步將更為重要。 而電廠輔助系統是火電廠正常穩定運行的關鍵組成環節，輸煤系統就是其中之一。現在， 國內大部分火電廠的輸煤系統都已采用 plc 進行控制。對電廠未采用 plc 控制的輸煤系 統部分進行程控改造已成為一種趨勢。 如今國內大中型火力發電廠輸煤系統普遍采用

24、 plc 進行程序控制，以取代系統的繼 電器強電集中控制方式。但多數火電廠輸煤程控系統僅利用了 plc 基本開關量邏輯組合 功能，其模擬量處理、回路調節等高級功能尚未開發應用。 輸煤程控系統主要是以可編程控制器（plc）為主，實現輸煤系統的自動花控制，與 集中控制相比，在技術上具有控制功能強，編程簡單，實現工藝聯鎖方便，可省去大量 的硬件接線，維護方便，可在線修改等特點。plc 不僅能完成復雜的繼電器控制邏輯， 而且也能實現模擬量的控制，甚至智能控制；并能實現遠程通訊，聯網及上位機監控等。 可為全廠實現計算機控制和管理創造條件。對地域分布較廣的系統還可以增加遠程控制 站及閉路電視監視系統。 隨

25、著火電廠規模和單機容量的擴大，許多大型工況設備在輸煤系統得到廣泛應用， 目前多數具備自動或半自動功能，如翻車機、斗輪機、入場煤采樣機、入爐煤采樣機和 環式給煤機等都有各自的 plc 控制系統。如何組織和管理好這些大型設備，使整個輸煤 系統在最高效率狀態下運行，是國內火電廠輸煤專業發展中需要解決的首要問題。全集 成化的輸煤過程控制器網絡是能夠滿足對輸煤設備的管理與控制要求的好途徑。 與先進的主機控制系統相比，目前的輸煤控制系統則顯得十分落后。以武漢陽邏電 廠輸煤控制系統為例，基本上為集中加就地控制模式，其 plc 控制系統僅僅滿足了皮帶 輸送機的集中控制功能。簡言之，其 plc 控制器僅僅代替了

26、皮帶輸送機及其輔助設備 （如擋板、振打器等）的啟、停按鈕的功能，其完成的僅僅是部分設備的順序控制功能， 無法達到整個系統的協調控制，而斗輪機、翻車機、環式給煤機均處于各自相對獨立的 情況下運行，其結果是運行崗位人員設置過多，人員工效率低，系統設備間配合不協調、 設備空轉導致的電能損耗、設備磨損等損耗較大。plc 在輸煤系統中的應用基本上限于 設備級，各設備或系統處于各自的 plc 控制之下，相互間基本獨立。隨著國內火電廠機 組的擴建和 plc 技術的迅速發展，與當初輸煤設備的控制從就地走向集中一樣，輸煤系 統的 plc 控制也將從設備級發展到車間級。 近些年來，隨著電子技術、計算機技術、控制技

27、術、信息網絡技術的迅速發展，現 代工業生產正向著生產過程過程控制高度自動化、工藝設備及測控設備高度智能化、生 產管理高度自動化等方向發展，作為大型火電廠的燃料輸煤系統也不例外，而且隨著電 氣自動化的產品價格大幅度下降，可靠性大大提高，過去那種認為燃料輸煤系統不需要 較高自動化程度的觀點已顯得非常落后，從率先實現設備程控化、現場聯網化和可視化， 再到與 mis 系統聯網，以及隨著 wft3 嵌入技術深入到元件級和網速度可靠性的進一步 提高，實現透明工廠和移動工業控制完全可能成為現實。 1.6 本次設計的主要目的 本設計采用輸煤系統中葉輪給煤機遠程計算機監控進行實際應用的研究和試驗。通過實驗室調試

28、、 設計和現場應用調試，實現了對葉輪給煤機的這種大型移動設備的遠程監控。從而提高了就地設備的 自動化水平，改善了操作人員的工作環境。 本設計上位機采用國際通用標準的監控軟件進行組態畫面，畫面美觀實用。下位機 采用法國施耐德可編程控制器，實現過程控制。葉輪轉速采用 ab 公司變頻調速器，并對 葉輪轉速采用智能控制方式實現變頻調速。 2 可編程控制器簡介 作為通用工業控制計算機，30 年來，可編程控制器從無到有，實現了工業控制領域 接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其 應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制、及集散控制 等各種任務的

29、跨越。今天的可編程控制器正在成為工業控制領域的主流控制設備，在世 界各地發揮著越來越大的作用。 2.1 可編程控制器的定義 可編程控制器，簡稱 plc（programmable logic controller）,是指以計算機技術為基礎 的新型工業控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（international electrical committee）頒 布的 plc 標準草案中對 plc 做了如下定義： plc 是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可 以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術 運算等操作的指令，并能通過數

30、字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生 產過程。plc 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴 展其功能的原則而設計。 ” 2.2 plc 的特點 編程方法簡單易學 功能強，性能價格比高 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 可靠性高，抗干擾能力強 系統的設計、安裝、調試工作量少 維修工作量小，維修方便 體積小，能耗低 2.3 plc 的應用領域 在發達的工業國家，plc 已經廣泛地應用在所有的工業部門，隨著其性能價格比的 不斷提高，應用范圍不斷擴大，主要有以下幾個方面： 數字量邏輯控制 運動控制 閉環過程控制 數據處理 通信聯網 2.4 plc 的工作模式

31、 plc 有兩種工作模式，既 run（運行）模式與 stop（停止）模式。 在 run 模式，通過執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。在 cpu 模塊的 面板上用“run”led 顯示當前的工作模式。在 stop 模式，cpu 不執行用戶程序，可 以用編程軟件創建和編輯用戶程序，設置 plc 的硬件功能，并將用戶程序和硬件設置信 息下載到 plc。如果有致命錯誤，載消除之前不允許從 stop 模式進入 run 模式。plc 操作系統儲存非致命錯誤供用戶檢查，但不會從 run 模式自動進入 stop 模式。 2.5 plc 的工作原理 用觸點和線圈實現邏輯運算。數字量控制系統中，變量僅有兩

32、種相反的工作狀態， 例如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電、觸點的接通和斷開，可以用邏輯代數 中的 1 和 0 來表示。用繼電器電路或梯形圖可以實現“與” 、 “或” 、 “非”邏輯運算。用 多個觸點的串、并聯電路可以實現復雜的邏輯運算。plc 通電后，需要對硬件和軟件作 一些初始化的工作。為了時 plc 的輸出及時地響應各種輸入信號，初始化后反復不停地 分階段處理各種不同的任務，這種周而復始的循環工作模式稱為掃描工作模式。 讀取輸入 執行用戶程序 處理通信請求 自診斷檢查 改寫輸出 讀取輸入 處理通信請求 自診斷檢查 改寫輸出 run狀態stop狀態 圖 2.1 plc 掃描過程 2.6

33、 葉輪給煤機上位機與 plc 通訊 plc 以其高可靠性、適應工業過程現場、強大的聯網功能等特點被廣泛使用，是機 電一體化的發展方向。windows 以圖形化界面給用戶提供了良好的人機界面,并且被很多 人所掌握，所以我們考慮使用 plc 作為工業控制下位機,使用 pc 作為上位機進行人機交 互界面。這就涉及了使用 pc 如何控制 plc，pc 如何與 plc 進行通訊的問題。 每一次上位機和 plc 數據交換有 3 個步驟，說明如下： 1)通訊是由在 plc 中確定的時間觸發, 發送一組字符給上位機：plc 使用 ascii 通 訊時，通訊是由在 plc 中確定的時間觸發的。在確定的時間到達后

34、，plc 要求數據發送 時，plc 會發送一組字符過去。通常該字符第一個字符就是前導碼，上位機根據前導碼 確定是否應該讀取該字符串、該字符屬于哪一個命令集合，以及用什么格式去讀取字符 串等。前導碼不會是一般的符號字符，通常是一些不可見的字符(位于 ascii 碼表的前 30 個)或極少被使用的符號字符，這是因為避免數據字符與前導碼一樣而發生錯誤判斷。在 前導碼之后是站號，通常是以兩個字符代表，單純以 rs232 連接的單一設備也許不需要 站號的設置，但是如果以 rs485 進行網絡連接，就需要用站號來辨認命令是屬于那一個 設備。站號后面就是設備解讀的命令或者數據。(本例為單機不需要站號)一般的

35、通訊都需 要進行數據的校驗。 2)pc 收到要求的字符串，并判讀：當上位收到要求的字符串，并經過判讀確定后， 同樣按照相同的協議,按照用戶需要對 plc 進行的操作送出數據，數據被送出時會在數據 之前加上前導碼和站號。數據中攜帶了上位機對 plc 要求的操作。 3)plc 將數據發給上位機：在 plc 收到上位機發來的數據包后經過判讀確定后，進 行一定的操作然后在觸發時間到達后將 plc 的狀態寫入數據發給上位機，這樣就完成了 一次數據交換。 圖 2.2 上位機與 plc 通訊系統框圖 3 葉輪給煤機系統監控畫面設計 3.1 監控軟件的功能及基本使用方法 （1）紫金橋監控軟件具有以下功能： 強

36、大的圖形組態功能：以 microsoft windows 平臺作為操作平臺，充分利用了 windows 圖形功能完備，界面一致性好，易學易用的特點。設計人員可高效快捷地繪制 出各種工藝畫面,并可方便進行編輯，使采用 pc 機比以往使用專用機開發的工業控制系統 更有通用性，減少了工控軟件開發者的重復工作。豐富的動畫連接如“閃爍” 、 “旋轉” 、 “填充” 、 “移動”等，使畫面生動直觀。 腳本語言: 從使用腳本語言方面, 組態軟件均使用腳本語言提供二次開發。腳本語言 也稱命令語言、控制語言。用戶可根據自己需要編寫程序。組態軟件在腳本語言功能及 提供的腳本函數數量上不斷提高。 開放式結構：組態軟

37、件能與多種通訊協議互聯，支持多種硬件設備。既能與低層數 據采集設備通訊，也能與管理層通訊。在 scada 應用與通用數據庫及用戶程序間傳送實 時、歷史數據。 提供多種數據驅動程序：組態軟件用于和 i/ o 設備通訊，互相交換數據。dde 和 opc client 是兩個通用的標準 i/ o 驅動程序，用來支持 dde 標準和 opc 標準的 i/ o 設 備通訊。 強大的數據庫：組態軟件均有一個實時數據庫作為整個系統數據處理、數據組織和 管理的核心。負責整個應用系統的實時數據處理、歷史數據存儲、報警處理，完成與過 程的雙向數據通訊。 豐富的功能模塊：組態軟件以模塊形式掛接在基本模塊上，互相獨立

38、提高了系統可 靠性和可擴展性。利用各種功能模塊，完成實時監控、報表生成、實時曲線、歷史曲線、 提供報警等功能。 （2）監控軟件的基本使用方法 從使用組態軟件制作應用程序分析，制作應用程序的步驟為: 根據工藝過程繪制、設 計圖形界面建立數據庫將圖形對象與實時數據庫變量建立動畫連接運行和調試。 在紫金橋中，每一個實際的應用案例叫做工程，它包含了數據庫、io 驅動、人機界面、 網絡應用等各個方面的組態和運行信息。一般典型的工程中往往包含以下幾個方面的內 容： 1)設備驅動：計算機跟什么樣的設備相連，如 plc、板卡、dcs、智能儀表，是直接 相連還是通過設備供應商提供的軟件相連？是什么樣的網絡？ 2

39、)數據庫：我們關心的是什么？如需要一個反應器的溫度，對應的采集設備的什么通 道？采集后是否要量程變換？是數字點還是模擬點？是否要進行報警處理？是否存貯歷 史？是否要進行統計、累計、運算？數據庫提供了數據處理的手段。 3)應用：在應用組態中，最重要的一部分是人機界面的組態。現場數據采集到計算機 中后，要求最終用戶看一些枯燥無味的數據那是不可能的，因此我們提供了人機界面的 組態。包括流程圖組態、歷史/實時趨勢組態、歷史實時報警組態、報表組態、web 發 布等多種手段。 因此，對于一個典型的工程最少要包含上述幾個方面(但是也不是絕對這樣，例如有 的系統可能通過其它網絡節點的數據庫獲取數據，可能不需要

40、設備驅動和本地數據庫)。 要建立一個系統，組態也會包含上述三個方面。 3.2 控制系統硬件設計 3.2.1 葉輪給煤機控制系統工況分析 當葉輪給煤機沿著縫隙式煤溝的縱向軌道行走時，它的葉輪伸入煤槽縫隙中，由于 葉輪轉動而將煤定量、均勻、連續地撥送到下面的帶式輸送機的皮帶上，因此葉輪給煤 機控制系統工況分析如下： 1）在給煤機移動過程中能夠傳送動力電源和控制信號。 2）葉輪給煤機的行走必須在工作葉輪先旋轉后方可進行。 3）葉輪給煤機應有自動往返行走和自動返回功能，并有極限位置保護。 4）采用調速裝置來改變葉輪的轉速以實現對給煤量的精確控制。 5）葉輪給煤機應有就地和遠方操作 3.2.2 葉輪給煤

41、機控制系統構成及功能說明 在本系統中，煤溝左右兩側各有 2 臺（共 4 臺）葉輪給煤機，可互為備用，也可同 時供煤。葉輪給煤機控制系統主要由：主機部分、就地控制站和電力載波通信部分構成。 主機部分設在主控室，就地控制部分安裝在葉輪給煤機本體上，電力載波通信部分的兩 端分別在主控部分和就地部分內。主控部分通過電力載波通信與就地控制站組成主從式 通信控制網絡，實現在主控室內，通過操作員站，控制與監視現場葉輪給煤機的運行情 況。系統基本結構如圖 3.1 所示： (1）主機部分結構 操作員站 ：主要功能包括系統組態、控制系統調整，各類參數和畫面顯示、報警管 理、各類記錄打印、歷史數據存儲等功能。 主機

42、部分設計操作員站 1 臺、工程師站 1 臺，加載紫金橋監控組態軟件形成的軟件 平臺，在顯示器上顯示監控畫面。 圖 3.1 系統結構圖 (2）就地控制站結構 就地控制站安裝在設備本體上，實施對電動機的驅動、現場數據采集、邏輯控制、 狀態顯示及與主機部分的通信管理等功能。他由 plc、電力載波解碼器、控制驅動部分、 變頻調速部分及位置傳感器組構成。其結構如圖 3.2 所示： 操作員站 pc機 工程師站 pc機 rs485/rs232 轉換模塊 rs232 rs485 載波模塊 載波模塊 #1 plc 葉輪給煤機控制柜 #1 驅動部分 載波模塊 #2 plc 葉輪給煤機控制柜 #2 驅動部分 載波模

43、塊 #3 plc 葉輪給煤機控制柜 #3 驅動部分 載波模塊 #4 plc 葉輪給煤機控制柜 #4 驅動部分 rs232 編程電纜 rs232rs232 rs232rs232 rs485 rs485 rs485 rs485 圖 3.2 就地控制站結構框圖 3.3 監控軟件設計 根據生產實際的需要和葉輪給煤機監控系統的主要功能要求，編制了葉輪給煤機工 藝流程畫面、給煤機操作界面，另外還設計了數據統計分析、故障診斷和操作管理畫面。 數據統計分析包括歷史趨勢和實時趨勢畫面；故障診斷包括報警查看畫面；操作管理畫 面包括系統登陸、退出登陸。 3.3.1 監控畫面設計與功能開發 監控系統主要完成對給煤控制

44、整個工藝流程的實時監控管理功能，為了能夠實時有 效地監控現場設備的運行情況，監控系統設計由一系列生動直觀的畫面組成，依托實時 數據趨勢、歷史趨勢，為操作員提供豐富的信息和全面的人機交互功能，如圖 3.3 所示： 載波模塊 數字量輸入/輸出模擬量輸入/輸出 位置傳感器驅動部分變頻器 去行走電機去葉輪電機 去電力線 plc 圖 3.3 監控系統畫面功能圖 （1）系統主菜單畫面 系統主菜單畫面為整個監控系統第一級畫面。通過主菜單畫面可以轉入其他功能畫 面（工藝流程畫面、報警畫面、趨勢畫面等） 。此外還提供了使用者登錄、退出等功能。 畫面按鈕與顯示的功能相對應，只需用鼠標點擊，即可完成相應畫面進入及退

45、出主菜單 畫面如圖 3.4 所示： 圖 3.4 系統主菜單畫面 （2）藝流程畫面 工藝流程總圖是按照葉輪給煤機設備的實際布局來設計的(見圖 3.5 所示)。該畫面可 直觀的顯示整個葉輪給煤機系統的工作過程，同時顯示葉輪給煤機的工作狀態如葉輪轉 速、故障報警等信息、還可以按比例顯示葉輪給煤機的實際運行位置。對于每臺葉輪給 煤機都設計了觸摸動畫，點擊任何一個操作按鈕，可切換到該給煤機具體操作畫面。 工藝流程畫面具有以下功能： 工作方式：在葉輪給煤機就地控制箱上“手動/自動”轉換開關可以設定葉輪給煤機 的控制方式。在“手動”狀態下，主機只具有監視功能不具有控制功能。 皮帶連鎖；當“甲段皮帶”顯示“停

46、運”時，1#、2#葉輪給煤機不能運行：當“乙段皮帶”顯示 停止運行時，3#、4#葉輪機不能運行。 葉輪旋轉：表示給煤機葉輪已經啟動。 葉輪旋轉且給煤機移動：表示給煤機正向相應方向移動。 葉輪旋轉但給煤機不移動：表示葉輪給煤機處于定點運行狀態。 葉輪停止：表示葉輪給煤機處于停止狀態。 圖 3.5 工藝流程畫面 （3）葉輪給煤機操作畫面 系統流程畫面上有四個控制按鈕：1#給煤機操作畫面/2#給煤機操作畫面/3#給煤機操 作畫面/4#給煤機操作畫面。用鼠標器點擊任意一個按鈕將彈出相應給煤機的操作畫面。 在彈出的畫面中可以實現以下功能： 啟動：用鼠標器點擊“左行/右行/定點”中任一項后，該項標志符變黑

47、，再點擊“確 定”項，選中的葉輪給煤機將按所選方式運行。 轉速設定：用鼠標器拉動葉輪轉速設定塊，在“葉輪轉速設定”欄顯示設定值： 0100%，點擊相應“確定”按鈕，葉輪將按設定轉速旋轉，轉速范圍為：01460 轉/分， 缺省值為 30%。葉輪轉速設定，可在啟動前進行，也可在設備運行中進行。 停止：用鼠標器點擊相應的葉輪給煤機“停止”項：正在運行的葉輪給煤機停止運 行。 操作畫面如圖 3.6 所示： 圖 3.6 葉輪給煤機操作畫面 （4）歷史趨勢畫面 使用歷史趨勢可以方便的觀察數據庫中的歷史點在任意一個時刻的狀態。歷史趨 勢畫面如圖 3.7 所示： 圖 3.7 歷史趨勢畫面 （5） 實時趨勢畫面

48、 使用實時趨勢可以察看某一個數據庫點或中間點在當前時刻的狀態，而且實時趨勢 也可以保存小段時間內的數據趨勢，這樣使用它就可以了解當前設備的運行狀況。實時 趨勢畫面如圖 3.8 所示： 圖 3.8 實時趨勢畫面 （6）報警畫面 報警是控制過程狀態出現問題時發出的警告，同時要求操作人員做出響應。事件記 錄了系統各種狀態的變化和操作人員的活動情況，不要求操作人員作出響應。當產生一 特定系統狀態時，比如某操作人員登錄到紫金橋系統時,事件即被觸發。紫金橋系統支持 “過程報警” 、 “系統報警”和“事件記錄”的保存、顯示和打印。實時報警畫面如圖 3.9 所示： 圖 3.9 實時報警畫面 歷史報警畫面如圖

49、3.10 所示： 圖 3.10 歷史報警畫面 3.3.2 監控畫面數據動態聯接 （1）設備組態： 進入到組態環境后，選擇數據庫/設備驅動/設備驅動如圖 3.11 所示： 圖 3.11 設備定義 在該工程中確定需要進行點組態的數據連接，把控制信號與驅動設備的相應數據通道連接起來， 如圖 3.12 所示： 圖 3.12 點組態 選擇相應的數據點，進行點組態，如圖 3.13 所示： 圖 3.13 數據參數設置 點擊確定，完成該點組態。以同樣方法完成其他各個點的數據聯接。 4 plc 梯形圖程序設計梯形圖程序設計 4.1 編程軟件介紹 本文利用施耐德系列 plc 編程軟件 twidosoft 進行 p

50、lc 梯形圖設計，twidosoft 是一個圖形開發 環境，用于 twido 可編程控制器應用程序的創建，配置和維護。twidosoft 允許您用不同類型的語言 創建程序，然后傳遞應用程序到運行。 twidosoft 是一個 32 位的基于 windows 操作系統的軟件，運行環境為個人計算機（pc）的 microsoft windows 98 第二版，microsoft windows 2000 專業版或 microsoft windows xp 操作系統。 twidosoft 軟件的主要特點： 標準的 windows 用戶接口 用于 twido 控制器的編程和配置 用于控制器的通信和控制

51、twidosoft 主窗口 為菜單和命令，窗口和工具欄，應用的查看提供了輕松的訪問方法。 主窗口 ：以下圖 3.14 顯示了 twidosoft 主窗口： 圖 3.14 twidosoft 主窗口 主窗口的描述如表所示： twidosoft 主窗口組件描述 組件描述 標題欄顯示 twidosoft 應用的圖標和名稱，應用路徑和文件名，如果在 顯示區域最大化，則顯示當前編輯器或瀏覽器。 菜單欄接近主窗口上方，包含 twidosoft 菜單名稱并以水平欄形式出現 的主菜單。 主工具 欄 在菜單欄下方，包含了常用菜單命令按鈕的面板。 應用瀏 覽器 為應用程序的察看提供方便的，樹型結構的瀏覽。 編輯器

52、 和瀏覽器 編輯器和瀏覽器是 twidosoft 的窗口，為應用程序的有效開發和配 置提供了方便。 狀態欄顯示有關應用程序，控制器和 twidosoft 的信息。 4.2 梯形圖程序設計 根據葉輪給煤機控制系統要求及功能，設計如下 plc 梯形圖程序，見附錄。 梯形圖功能說明： 由梯形圖分析可知： 當鼠標點擊監控畫面中“葉輪啟動按鈕”時，上位機將信號傳入 plc 內部位，使 m0 為“1”，此 時，內部位 m10 為“1”，并且 m10 自保持為“1”，同時 plc 輸出位 q0.0 為“1”，使葉輪旋轉繼電 器 k001d 的常開觸點閉合，葉輪開始旋轉。 當用鼠標點擊監控畫面中的“葉輪停止按

53、鈕”時，plc 內部位 m6 為“1”，m6 常閉觸點為“0” 從而使 m10 為“0”，同時輸出位 q0.0 為“0”，使繼電器 k001 的常開觸點斷開，葉輪停止轉動。 當用鼠標拖動葉輪轉速設定滑塊時，plc 內部位 mw41 對應的字范圍對應經過量程變換后的葉輪轉 速設定值，從而將 mw41 中的值傳入 plc 模擬輸出位 qw0.1.0 中，此時葉輪按照設定轉速值旋轉。 在葉輪給煤機向前行走過程中，前極限限位開關感應軌道上限位信號，該信號使相應的 plc 內部 位為“1”，從而使到上位機畫面的位置指示燈狀態做出相應變化，按比例反映葉輪給煤機的運行位置。 plc 通過內部位與上位機監控畫

54、面中的數據進行通信，內部位類型及說明如表 4.5 所示： 表 4.5 plc i/o 端口定義 位編號i/o 地址說明 1m0葉輪旋轉指示 2m1給煤機行走指示-前行 3m2給煤機行走指示-后行 4m3給煤機行走停止信號 5m4清掃電機 6m5給煤機行走啟動信號 7m6葉輪停止信號 8m7手動控制信號 17m60定點運行 18m61葉輪給煤機行走-前行 19m62葉輪給煤機行走-后行 20m63給煤機行走停止 21m50前極限 22m52后極限 23m16葉輪停止 24m15手自動切換 25mw2葉輪轉速設定 結 論 經過了半年的學習和工作，我終于完成了基于 plc 的火電廠給煤控制過程設計

55、的論文。從開始接到論文題目到系統的實現，再到論文文章的完成，每走一步對我來說 都是新的嘗試與挑戰，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我 學到了很多知識也有很多感受，從對許多知識的一無所知，到對相關技術有了一定了解 的狀態，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概 念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每 一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。 雖然我的論文本課題主要涉及到選型、組態和 plc 編寫三方面的工作。 一是選型。根據系統的控制要求和用戶的特殊需求，對 plc 和組態軟件進行了選型。 通過和其他類型的產

56、品相比較，以系統控制的要求為基礎，以用戶要求和現場條件為依 據，選擇了 s7-200 系列和 mcgs 作為本課題使用的 plc 和組態軟件。二是組態。以系統 的工藝流程為原始依據，加以分析后進行組態配置，包括各種流程圖的畫面以及報警、 歷史趨勢分析圖等等，并進行相應的動態連接。三是 plc 的編寫。主要是以系統控制要 求為依據，參照系統流程工藝圖，設計系統的程序流程及冗余程序塊，本論文中主要是 針對給煤機計量監控系統加以說明和概述，并對給煤機的頻率進行了 pid 控制。 通過這次對給煤機監控系統的設計使我加深鞏固了基礎知識，更加深刻的把握到基 礎知識的重要，了解了本專業的具體應用范圍和未來工

57、作中應用方法措施。提高了動手 和實際解決問題的能力，提高了對問題整體規劃的意識。能把握重點設計的核心，并提 高查閱資料的能力，培養了團隊合作精神和人際交往能力，尤其通過鐵嶺電廠的實習際 讓我對給煤控制系統有了更深刻的了解。加深了對 plc 控制系統的進一步了解，更加清 楚地認識到其在現代化工業中所起的巨大作用。 作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段，都有 我的勞動。當看著自己的論文，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都 會化為甜美的甘泉。 這次做論文的經歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一 件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過

58、程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒 有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經歷能讓我在以后學 習中激勵我繼續進步。 致 謝 一次次的失敗，一絲絲勝利的曙光，導師鄧瑋的鼓勵和指導引導我走過了這最重要 的時光。還要感謝郭楠老師，張玉燕老師以及李玉杰老師在此次設計中的熱心幫助。僅 以致謝的方式遠不能表達我的感激之情，可以說沒有老師們的細心指導就沒有這篇論文 的完成。論文中的思想和靈感來源于是許多方面，我的同學對我的幫助也不是一點一滴 的。 畢業設計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進行科學研究基本 功的訓練，培養我們綜合運用所學知識獨立的分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫 專業學術論文和工作打下了良好的基礎。 本次設計