基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计.docx
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基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计
基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计
摘要
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。
电厂输煤系统是电力生产过程中非常重要的外围辅机系统，输煤控制系统具有控制设备多、工艺流程复杂、设备分散等特点，沿线环境条件恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，传统的强电集中控制方式已不能适应大型火电厂输煤系统自动化的要求，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。
燃煤输送是锅炉运行的一个重要环节，如何保证设备运行的可靠性、减少操作人员与维护人员劳动强度、提高经济效益，成为一个值得研究的课题。
可编程控制器（PLC）是近年来发展极为迅速，应用面极广，以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。
它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、性能价格比高等优点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具，并以工业电视为辅助手段对现场设备的运行状态进行视频监控、替代传统的现场巡检，确保了输煤系统安全、可靠、高效和经济的生产运行。
关键词火电厂，紫金桥，给煤控制，可编程控制器
I
毕业设计（论文）
Abstract
PLCisthe80'sdevelopedanewtypeofelectricalcontroldevices,whichbroughtaboutthebirthoftheindustrialcontroloverarevolutionary.Itwillrelaythetraditionalcontroltechnologyandcomputercontroltechnologytogetherwithaflexiblegeneral-purpose,highreliabilityandstronganti-interferenceability,programmingissimple,easy-to-use,powerfulandeasytoimplement,suchasmechanicalandelectricalintegrationofsignificantadvantages,hasbeenwidelyusedinavarietyofautomaticcontrolofindustrialproductionprocess.
Coalpowerplantelectricityproductionsystemisveryimportanttotheprocessoftheexternalauxiliarysystem,coalconveyingcontrolsystemwithcontrolequipmentandmorecomplexprocesses,equipmentandotherfeaturesdistributedalongenvironmentalconditions,dust,humidity,vibration,noise,electromagneticinterferencearemoreserious,traditionalwayofstrongcentralizedcontrolofpowercannotmeetthelarge-scalecoalpowerplantautomationsystem,PLCcontrolledmannerbecauseofitsadvantagesinlarge-scalecoalpowerplantsystemshavegraduallyreplacedconventionalstrongcentralizedcontrolofpowerthewaytobecomelarge-scalecoalthermalpowerplantcontrolsystem.
Coal-firedboilertransmissionisanimportantpart,howtoensurethereliabilityofequipmentandreduceoperatorandmaintenancepersonnelworkingstrength,enhanceeconomicefficiency,asasubjectworthyofstudy.ProgrammableLogicController（PLC）isveryfastinrecentyears,withwideapplicationtothemicroprocessorasthecore,setcomputertechnology,automationtechnology,communicationtechnologyinoneofthecommonindustrialcontroldevices.Ithasafull-featured,easytouse,easymaintenance,highuniversality,highreliabilityandhighcostperformancehasbeeninvariousareasofindustrialcontrolhasbeenawiderangeofapplications,industrialautomationhasbecomeapowerfultoolandtelevisionindustryasameansofsupportingtheoperationofequipmenton-sitevideosurveillancestate,toreplacethetraditionalon-siteinspectiontoensurethatthecoalhandlingsystemissafe,reliable,efficientandeconomicoperationoftheproduction.
KeywordsPowerPlant,Real,SupplyingCoalControl,ProgrammableLogicController.
II
基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计
摘要...............................................................................................................................I
Abstract..........................................................................................................................II
1引言..........................................................................................................................1
1.1火电厂输煤系统..................................................................................................1
1.2输煤程控简介......................................................................................................1
1.3输煤程控系统控制方式及其功能特点..............................................................3
1.4输煤控制系统概况及工艺要求..........................................................................4
1.5输煤顺序控制系统国内外发展趋势..................................................................4
1.6本次设计的主要目的..........................................................................................5
2可编程控制器简介....................................................................................................6
2.1可编程控制器的定义..........................................................................................6
2.2PLC的特点...........................................................................................................6
2.3PLC的应用领域...................................................................................................6
2.4PLC的工作模式...................................................................................................7
2.5PLC的工作原理...................................................................................................7
2.6叶轮给煤机上位机与PLC通讯..........................................................................8
3叶轮给煤机系统监控画面设计................................................................................9
3.1监控软件的功能及基本使用方法......................................................................9
3.2控制系统硬件设计............................................................................................10
3.2.1叶轮给煤机控制系统工况分析.................................................................10
3.2.2叶轮给煤机控制系统构成及功能说明.....................................................10
3.3监控软件设计....................................................................................................12
3.3.1监控画面设计与功能开发..........................................................................12
3.3.2监控画面数据动态联接..............................................................................17
4PLC梯形图程序设计...............................................................................................19
4.1编程软件介绍....................................................................................................19
4.2梯形图程序设计................................................................................................20
结论............................................................................................................................22
致谢............................................................................................................................23
参考文献......................................................................................................................24
附录............................................................................................................................25
III
基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计
1引言
1.1火电厂输煤系统
大型火力发电厂输煤系统主要由轮斗机、翻车机、皮带输送机、碎煤机及犁煤器等设备组成，用于完成从煤场到原煤仓按计划定时上煤工作。
任何一个燃煤电厂的输煤系统，通常都由卸煤系统、储煤系统、上煤子系统、配煤子系统和辅助系统等几个子系统组成。
其中卸煤子系统将从煤矿运来的煤卸入电厂收煤场（卸煤沟），通常采用专用火车运输和水上轮船运输两种方式；而储煤系统中储备燃煤的方式随电厂地理环境和条件而异，大多采用取料机为储备煤场的堆煤和取煤设备，也有使用布袋式储煤场或圆筒煤仓作储煤场的；上煤子系统中的上煤是指煤输送到锅炉煤仓间的工艺运行过程，上煤设备除皮带机外，还有碎煤机、转运站和挡板等，上煤系统的运行方式有以下几种：
卸煤沟-煤仓、储备煤场-煤仓、卸煤沟+储备煤场-煤仓；在配煤子系统中一般一台锅炉都设置多个煤仓，配煤方式有以下几种：
优先配煤、顺序配煤、定时配煤、跨越配煤；辅助系统包括取煤样器、除尘设备、洒水设备、消防系统等。
输煤系统是火力发电厂中较为庞大的公用系统。
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PLC主，实现输煤系统的自动化控制。
与强电集中控制相比，该系统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控制及智能控制；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。
1.2输煤程控简介
煤是火力发电厂的一次能源，为使机组正常运行，需要保证原煤的的可靠输送，因此输煤系统是火电厂生产过程中非常重要的外围辅机系统。
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
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毕业设计（论文）
（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，利用现代成熟技术PLC和现代总线网络通讯实现其控制功能。
输煤控制系统是火电厂热工控制系统中最大的辅控系统之一，其运行的好坏直接影响着电厂的安全运行。
输煤控制系统的特点是：
整个系统控制很分散，覆盖距离远，现场环境恶劣，且受控设备大多数都是强电设备，干扰严重。
因此，其对整个控制系统的设计、设备选型、软硬件配置及控制方案要求非常高。
输煤系统是火力发电厂中较为庞大的一个公用系统。
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。
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，如图1.1所示：
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基于组态软件和PLC的火电厂给煤控制系统设计
图1.1主程序流程
1.3输煤程控系统控制方式及其功能特点
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。
输煤控制系统的控制方式有计算机控制方式、操作台控制方式和就地控制方式。
三种控制方式可以通过选择开关选择。
计算机控制方式就是操作人员通过计算机键盘选择和启动输入，将指令传送到PLC系统，PLC系统按照梯形图程序启动有关设备，并将相关信息传送给计算机。
操作台控制方式就是通过操作台上的开关、按钮进行选择和控制，
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毕业设计（论文）
同时相关信息可通过模拟屏进行显示。
就地控制方式是通过位于电机旁的控制箱进行现场控制。
对输煤控制系统的要求主要是根据生产工艺处理输煤顺序之间的连锁和输煤系统各电机启动和停止的顺序，当有紧急情况时能紧急停车。
1.4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：
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。
控制系统运行在上位机操作现场及集中控制室均可实现控制功能。
在故障停机情况下，各设备均立即联跳，故障解除后，可将停掉的设备以自动控制再次启动。
紧急情况下，可操作集中控制室中控制面板上的急停掉电按钮，它将使现场所有运行中的受控设备立即停机。
1.5输煤顺序控制系统国内外发展趋势
强电目前，中国的电力生产能力已居世界第二，但人均占有发电却排位靠后，随着中国经济的高速发展，电力生产自动化水平的提高和管理水平的不断进步将更为重要。
而电厂辅助系统是火电厂正常稳定运行的关键组成环节，输煤系统就是其中之一。
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