基于PLC的火电厂输煤控制系统毕业论文

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1、基于PLC的火电厂输煤控制系统摘要：文章介绍了火力发电厂输煤控制系统特点，火力发电厂输煤PLC控制系统的结构、功能和操作方式。PLC在火力发电厂输煤控制系统应用的实践证明：PLC是实现火电厂热工自动化的理想控制器，PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制，而且能完成模拟量控制与智能控制，并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。关键词：火力发电厂；输煤控制系统；PLC；MCGSAbstract: This article introduces the characteristic of control system of thermal power plant coal, thermal power

2、plant coal handling control system PLC structure, function and operation way. PLC in the thermal power plant coal handling control system application of practice has proved: PLC is the realization of thermal process automation of power plant the ideal controller, PLC not only can complete complex re

3、lay logic control, and can complete the analog control and intelligent control, and can realize the remote communications, networking, computer monitoring.Key words: power plant; coal handling control system; PLC; MCGS目 录1 S7-200西门子PLC概述31.1 S7-200 PLC的结构与技术性能31.1.1S7-200 CPU的结构31.1.2 S7-200 CPU 22X

4、 的电源51.1.3 S7-200 的工作方式61.1.4 S7-200 CPU 22X 的输入/输出接口81.1.5 S7-200 CPU的扩展模块91.2S7-200 PLC的寻址方式与部数据存储区121.2.1 数据长度121.2.2常数131.2.3 寻址方式132 PLC编程软件Step 7/Win32与上位机软件MCGS142.1 STEP7-Micro/WIN V4.0介绍142.1.1 基本功能142.1.2 其他功能142.2 组态软件MCGS介绍162.2.1 MCGS6.2网络版172.2.2 MCGS6.2通用版173 火电厂输煤控制系统的基本构成与工艺193.1 输煤

5、系统概况193.1.1 输煤系统定义19现代的输煤系统已不仅仅是煤的输送问题，而是在煤的输送过程中必须达到如下各方面的要求：193.1.2 输煤系统主要环节与主要设备193.2 火电厂输煤控制系统工艺203.2.1 火力发电厂输煤PLC控制系统结构203.2.2 火力发电厂输煤PLC控制系统的功能与操作方式214 S7-200 PLC火电厂输煤系统234.1 输煤系统控制要求234.2 PLC控制系统设计244.2.1 PLC选型244.2.2 系统关系244.2.3 PLC程序设计245 上位机组态MCGS编程285.1 用户窗口285.1.1 卸煤窗口285.1.2 工艺流程图285.1.

6、3 输煤系统295.2 设备组态305.3 实时数据库315.4 运行策略325.5 脚本程序33参考文献341 S7-200西门子PLC概述S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。1.1 S7-200 PLC的结构与技术性能1.1.1S7-200 CPU的结构 如图1.1所示图1.1S7-200系列PLC的外形图1、S7-200 CPU的类型图1.2 CPU 22X主机外形图如图从CPU模块的功能来看，SIMAT

7、IC S7-200系列小型PLC发展至今，大致经历了两代： 第一代产品，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本书不介绍该产品。 第二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。本书将介绍CPU22X系列产品。 对于每个型号，西门子厂家都提供有产品货号，根据产品货号可以购买到指定类型的PLC。2、

8、S7-200 CPU 22X 系列技术性能CPU 22X 主机的技术指标如表2.1所列。表2.1CPU 22X 系列的技术指标项目名称CPU221CPU222CPU224CPU226CPU221XM用户程序区4KB4KB8KB8KB16KB数据存储区2KB2KB5KB5KB10KB主机数字量输入/输出点数6/48/614/1024/1624/16模拟量输入/输出点数无16/1632/3232/3232/32扫描时间/1条指令0.37s0.37s0.37s0.37s0.37s最大输入/输出点数256256256256256位存储区256256256256256定时器256256256256256

9、计数器256256256256256允许最大的扩展模块无2模块7模块7模块7模块允许最大的智能模块无2模块7模块7模块7模块时钟功能可选可选置置置数字量输入滤波标准标准标准标准标准模拟量输入滤波无标准标准标准标准高速计数器4个30KHz4个30KHz6个30KHz6个30KHz6个30KHz脉冲输出2个20KHz2个20KHz2个20KHz2个20KHz2个20KHz通信口1xRS4851xRS4851xRS4852xRS4852xRS485由表2.1可知，CPU 22X 系列具有不同的技术性能，使用于不同要求的控制系统：CPU 221：用户程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数处理能力，适

10、合用于点数少的控制系统。CPU222：和CPU221相比，它可以进行一定模拟量的控制，可以连接2个扩展模块，应用更为广泛。CPU224：和前两者相比，存储容量扩大了一倍，有置时钟，它有更强的模拟量和高速计数的处理能力，使用很普遍。CPU 226：和CPU224相比，增加了通信口的数量，通信能力大大增强，可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。CPU226XM：它是西门子公司推出的一款增强型主机，主要在用户程序和数据存储容量上进行了扩展，其他指标和CPU 226一样。1.1.2S7-200 CPU 22X 的电源对于每个型号，西门子厂家都提供24V DC和120V/240VAC两种电源供电

11、的CPU类型。可在主机模块外壳的侧面看到电源规格。输入接口电路也分有连接外信号源直流和交流两种类型。输出接口电路主要有两种类型，即交流继电器输出型和直流晶体管输出型。CPU 22X系列PLC可提供五个不同型号的10种基本单元CPU供用户选用，其类型与参数如表2.2所列。表2.2S7-200系列CPU的电源型号电源输入输出类型主机 I/O 点数CPU 221DC/DC/DC6输入4输出AC/DC/继电器CPU 222DC/DC/DC8输入6输出AC/DC/继电器CPU 224DC/DC/DC14输入/10输出AC/DC/继电器CPU 226DC/DC/DC24输入/16输出AC/DC/继电器CP

12、U 226XMDC/DC/DC24输入/16输出AC/DC/继电器注：表2.2中的电源输入输出类型的含义，如为 DC/DC/DC，则表示电源、输人类型为24VDC，输出类型为24VDC晶体管型。如为 AC/DC/继电器，则表示电源类型为220VAC，输入类型为24VDC，输出类型为继电器型。图1.3CPU 22X 电源供电接线图在安装和拆除S7-200之前，必须确认该设备的电源已断开， 并遵守相应的安全防护规。如果在带点情况下对S7-200与相关设备进行安装或接线有可能导致电击和设备损坏。1.1.3 S7-200 的工作方式1、 S7-200的工作过程图1.4S7-200的工作过程S7-200

13、在扫描循环中完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。S7-200的工作过程如图1.4所示。在一个扫描周期中，S7-200主要执行下列五个部分的操作： （1）读输入：S7-200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。 （2）执行程序：CPU根据这些输入信号控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。 （3）处理通讯请求：S7-200执行通讯处理。 （4）执行CPU自诊断：S7-200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常 （5）写输出：在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理

14、输出点，驱动外部负载。2、S7-200 CPU的工作模式 S7-200有两种操作模式：停止模式和运行模式。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作模式。在停止模式下，S7-200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。在运行模式下，S7-200将运行程序。S7-200提供一个方式开关来改变操作模式。您可以用方式开关（位于S7-200前盖下面）手动选择操作模式：当方式开关拨在停止模式，停止程序执行；当方式开关拨在运行模式，启动程序的执行；也可以将方式开关拨在TERM（终端）（暂态）模式，允许通过编程软件来切换CPU的工作模式，即停止模式或运行模式。如果方式开关打在STOP或者TERM模式，且

15、电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。如果方式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。1.1.4 S7-200 CPU 22X 的输入/输出接口S7-200主机配置的输入接口是数字信号输入接口。为了提高抗干扰能力，输入接口均有光电隔离电路，即由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。S7-200主机配置的输出接口通常是继电器和晶体管输出型。继电器输出型为有触点输出，外加负载电源既可以是交流，也可以是直流。CPU 226 AC/DC/继电器输出的CPU外围接线图如图1.5所示。图1.5 CPU 226 AC/DC/继电器输出的CP

16、U外围接线图1.1.5 S7-200 CPU的扩展模块当主机的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，通常要进行I/O的扩展。I/O扩展包括I/O点数的扩展和功能模块的扩展。不同的CPU有不同的扩展规， 它主要受CPU的寻址能力限制。在使用时可参考西门子S7-200的系统手册。1、数字量 I/O 扩展模块常用的数字量输入输出扩展模块有三类，即输入扩展模块、输出扩展模块、输入/输出扩展模块。S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块如图1.6所示。图1.6 S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块2、特殊功能扩展模块当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以连接扩展模块，利用这些扩

17、展模块进一步完善CPU的功能。常用的扩展模块有两类，即模拟量输入输出扩展模块、特殊功能模块。模拟量扩展模块类型如图1.7所列。图1.7模拟量扩展模块型号与用途S7-200 主机的特殊功能模块有多种类型，例如：功能模块有EM253位置控制模块、EM277 Profibus-DP模块、EM241调制解调器模块、CP243-1以太网模块、CP243-2 AS-I接口模块等。3、I/O 点数扩展和编址 S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链

18、中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增，这种递增是按字节进行的，如果CPU或模块在为物理I/0点分配地址时未用完一个字节，那些未用的位也不能分配给I/O链中的后续模块。例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图1.8所示为其中的一种模块连接形式。图1.9所示为其对应的各模块的编址情况。图1.8 模块连接图图1.9各模块的编

19、址（1）同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。（2）数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。（3）模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。1.2S7-200 PLC的寻址方式与部数据存储区S7-200 CPU将信息存储在不同的存储单元，每个单元都有惟一的地址。S7-200CPU使用数据地址访问所有的数据，称为寻址。输

20、入输出点、中间运算数据等各种数据类型具有各自的地址定义，大部分指令都需要指定数据地址。1.2.1数据长度S7-200 寻址时，可以使用不同的数据长度。不同的数据长度表示的数值围不同。S7-200 指令也分别需要不同的数据长度。S7-200系列在存储单元所存放的数据类型有布尔型( BOOL)、整数型( INT )、实数型和字符串型四种。数据长度和数值围如图6所示。表1.10数据长度和数值围1.2.2常数在S7-200的许多指令中，都可以使用常数值。常数可以是字节、字或者双字。S7-200以二进制数的形式存储常数，可以分别表示十进制数、十六进制数、ASCII码或者实数（浮点数）。1.2.3 寻址方

21、式在S7-200系列中，寻址方式分为两种：直接寻址和间接寻址。直接寻址方式是指在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据。间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据，使用前，首先将数据所在单元的存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址存取数据。本书仅介绍直接寻址。 直接寻址时，操作数的地址应按规定的格式表示。指令中数据类型应与指令相符匹配。在S7-200系列中，可以按位、字节、字和双字对存储单元进行寻址。寻址时，数据地址以代表存储区类型的字母开始，随后是表示数据长度的标记，然后是存储单元编号；对于按位寻址，还需要在分隔符后指定位编号。在表示数据长度时，分别用B、W、D

22、字母作为字节、字和双字的标识符。2 PLC编程软件Step 7/Win32与上位机软件MCGS2.1 STEP7-Micro/WIN V4.0介绍西门子2007 年2 月正式推出S7-200新版编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5，它是目前的最新版本。S7-200 CN CPU必须配合STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3或以上版使用。STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 配合S7-200 CN 使用时，必须设置语言环境为中文才能正常工作。STEP 7-Micro/WIN 编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。它简单、易

23、学，能够解决复杂的自动化任务。它的优点很明显：适用于所有SIMATIC S7-200 PLC 机型软件编程；同时支持STL、LAD、FBD三种编程语言，用户可以根据自己的喜好随时在三者之间切换；软件包提供无微不至的帮助功能，即使初学者也能容易地入门；包含多国语言包，可以方便地在各语言版本间切换；具有密码保护功能，能保护代码不受他人操作和破坏。功能介绍 2.1.1 基本功能STEP 7-Micro/WIN 提供软件工具帮助调试和测试程序。这些特征包括：监视S7-200 正在执行的用户程序状态，为S7-200指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。指令向导功能：PID自整定界面；PLC置脉冲串输出(

24、PTO)和脉宽调制(PWM)指令向导；数据记录向导；配方向导。 支持TD 200、TD 200C 和TD 400C 文本显示界面。 2.1.2 其他功能（1）运动控制 S7-200 提供有开环运动控制的三种方式： 脉宽调制（PWM ）置于S7-200，用于速度、位置或占空比控制。 脉冲串输出（PTO ）置于S7-200，用于速度和位置控制。 EM253 位控模块用于速度和位置控制的附加模块。为了简化应用程序中位控制功能的使用，STEP7-Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助用户在几分钟全部完成PWM、PTO或位控模块的组态。该向导可以生成位控指令，用户可以用这些指令在应用程序中对速度和位

25、置进行动态控制。对于位控模块，STEP 7-Micro/WIN 还为了简化应用程序中位控制功能的使用，提供了一个控制面板，可以控制、监视和测试用户的运动操作。 （2）创建调制解调模块程序 使用EM241调制解调模块可以将S7-200直接连到一个模拟线上，并且支持S7-200与STEP 7-Micro/WIN 的通讯。该调制解调模块还支持Modbus从站RTU协议，该模块与S7-200之间的通讯通过扩展I/O总线实现。STEP 7-Micro/WIN 提供一个调制解调扩展向导，它可以帮助用户设置一个远端的调制解调器，或者设置将S7-200连向远端设备的调制解调模块。 （3）USS 协议库 STE

26、P 7-Micro/WIN 指令库，该指令库包括预先组态好的子程序和中断程序，这些子程序和 中断程序都是专门为通过USS 协议与驱动通讯而设计的。通过USS 指令，用户可以控制这 个物理驱动，并读/写驱动参数。 可以在STEP 7-Micro/WIN 指令树的库文件夹中找到这些指令。当用户选择一个USS 指令时，系统会自动增加一个或多个相关的子程序（USS1 到USS7 ）。 （4）Modbus 从站协议指令STEP 7-Micro/WIN 指令库包含有专门为Modbus通讯设计的预先定义的子程序和中断服务程序，使得与Modbus 主站的通讯简单易行。使用Modbus从站协议指令，用户可以将S

27、7-200组态作为Modbus RTU 从站，与Modbus主站通讯。可以在 STEP 7-Micro/WIN指令树的库文件夹中找到这些指令。通过这些新指令，可以将S7-200作为Modbus 从站。当选择一个Modbus从站指令时，会有一个或多个相关的子程序自动添加到用户的项目中。 （5）使用配方STEP 7-Micro/Win 软件中提供了配方向导程序来帮助用户组织配方和定义配方。配方存在存储卡中，而不是PLC 中。STEP 7-Micro/WIN软件和S7-200 PLC 已经支持配方功能。STEP 7-Micro/Win 软件中提供了配方向导程序来帮助用户组织配方和定义配方。所有配方存

28、在存储卡中。因此，为了使用配方功能，必须要在PLC中插入一块64K或者256K的存储卡。要查阅关于存储卡的更多信息。 （6）使用数据记录STEP 7-Micro/Win提供数据记录向导，将过程测量数据存入存储卡中。将过程数据移入存储卡可以节省V存储区的地址空间，否则这些数据将储存在V存储区中。 （7）PID自整定和PID整定控制面板 S7-200PLC已经支持PID自整定功能，STEP 7-Micro/WIN中也添加了PID整定控制面板。这就大大增强了S7-200PLC 的功能，并且使这一功能的使用变得更加容易。可以使用操作员面板中的用户程序或者PID 整定控制面板来启动自整定功能。在同一时间

29、，不仅仅只有一个PID回路可以进行自整定，如果需要的话，所有8 个PID回路可以同时进行自整定。PID自整定算法向用户推荐增益值、积分时间值和微分时间值。用户也可以为自己的调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或者极慢速响应等调节类型。 用PID整定控制面板，用户可以启动自整定过程，取消自整定过程和在图表中监视结果。控制面板会显示所有可能发生的错误和警告信息。它也允许用户将自整定后得到的增益值、积分时间值和微分时间值应用到实际控制中去。2.2 组态软件MCGS介绍MCGS(Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统)是昆仑通态自动化软件科技研

30、发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。MCGS组态软件包括三个版本，分别是网络版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。2.2.1MCG

31、S6.2网络版良好的结构：先进的C/S（客户端/服务器）结构简单的操作：客户端只需要使用标准的IE浏览器就可以实现对服务器的浏览和控制良好性价比：整个网络系统只需一套网络版软件（包括通用版所有功能），客户端不需装MCGS的任何软 件，即可完成整个网络监控系统方便的使用：MCGS网络版服务器不要安装其他任何辅助软件，客户操作起来得心应手强大的功能：MCGS网络版提供的网络ActiveX控件，可以方便的在其他各种应用程序中直接调用方便的升级：MCGS嵌入版、通用版、网络版可以无缝连接，节省大量的开发和调试时间多种网络形式：MCGS网络版支持局域网、广域网、企业专线和Modem拨号等多种连接方式，方

32、便的实现企业的围和距离的扩充2.2.2MCGS6.2通用版MCGS6.2通用版是昆仑通态数十位软件开发精英，历时整整一年时间，辛勤耕耘的结晶，MCGS6.2通用版无论在界面的友好性、部功能的强大性、系统的可扩充性、用户的使用性以与设计理念上都有一个质的飞跃，是国组态软件行业划时代的产品，必将带领国的组态软件上一个新的台阶。功能特点：全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活完善的中文在线帮助系统和多媒体教程真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于Win95/98/NT/2000平台提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面支持数据采集板卡、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设

33、备等700多种国外众多常用设备支持温控曲线、计划曲线、实时曲线、历史曲线、XY曲线等多种工控曲线支持ODBC接口，可与SQL Server、Oracle、Access等关系型数据库互联支持OPC接口、DDE接口和OLE技术，可方便的与其他各种程序和设备互联提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以达到良好的动画效果上千个精美的图库元件，保证快速的构建精美的动画效果功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建，保证多个系统完美结合完善的网络体系结构，可以支持最新流行的各种通讯方式，包括通讯网，宽带通讯网，ISDN通讯网，GPRS通讯网和无线通讯网支持设备：采集板：康拓、研华、中泰、

34、研祥、同维、华控、艾迅、华远、科日新、双诺PLC：富士、三菱、松下、GE、LG、AB、莫迪康、欧姆龙、西门子、台达、和利时智能仪表：昆仑天辰、浙大中控、日本岛电、宇光、虹润、上润、霍尼韦尔、欧姆龙、欧陆、东辉大 延、横河、天瑞麟、亚特克、英华达智能模块：昆仑海岸、研华、磐仪、威达、研祥、中泰、华控小麻雀、牛顿、研发称重仪表：托利多、志美CB920变频器：伦茨、西门子、AB、华为、台达3 火电厂输煤控制系统的基本构成与工艺3.1 输煤系统概况3.1.1 输煤系统定义是指从卸煤点至煤场与从煤场至锅炉煤仓之间煤的运送设备与其控制设备，电站项目的一个辅控系统，一般由卸煤、上煤、储煤和配煤四部分组成四部

35、分组成。卸煤部分：完成外来煤接卸，避免造成待卸车辆积压。上煤部分：完成煤的输送、破碎、除铁 筛分、计量等。储煤部分：储存堆放来煤、调节煤的供需矛盾。 配煤部分：把煤按运行要求配入锅炉的原煤斗。现代的输煤系统已不仅仅是煤的输送问题，而是在煤的输送过程中必须达到如下各方面的要求：1、必须适应煤的某些特殊的自然性质（例如含水量，煤中变化种类的增加，北方冬季煤的冻结）。2、对于供给锅炉的煤，必须连续进行数量和质量的检验。3、对输送过程中每一环节的煤的粒度要进行严格控制。4、输煤系统必须能够长期可靠的工作。5、输煤系统还必须满足环境保护的要求。3.1.2 输煤系统主要环节与主要设备1、火力发电厂输煤系统

36、一般是由煤运进厂开始，将煤输送到锅炉的原煤斗为止。主要包括：来煤称量、煤的受卸、贮存、运输、破碎、计量、配仓等几个环节。（1）来煤计量：主要指对各矿点原煤的计量，是电厂对煤矿进行结算的质量依据。（2）原煤采样化验：是对燃料抽取样品进行分析的过程，也是对煤进行定价的一个依据。取样同时也是对燃料掺配的依据。（3）煤的受卸：是将煤从运煤工具中卸到储煤的地点。（翻车机、卸船机、卸车机等）（4）贮存：是指将煤混合存贮到煤场，以调节来煤的不均衡，从而调配锅炉用煤的均衡性。（斗轮堆取料、圆形料场堆取料机等）（5）运输：指将受卸装置、贮煤场中的原煤运到锅炉原煤斗中的过程。（带式输送机）（6）破碎：是指将原煤经

37、过碎煤机破碎成适于锅炉磨煤机制粉所需的粒度。（碎煤机）（7）计量：用以计量入炉煤的质量，用来分析锅炉燃烧用煤和发电煤耗。（电子皮带称）（8）配仓：根据燃烧的需要，将煤分配到各原煤斗的过程。（卸料小车、犁式卸料器）（9）辅助：土建、消防、除尘、暖通、给排水、电控等。3.2 火电厂输煤控制系统工艺3.2.1火力发电厂输煤PLC控制系统结构根据火力发电厂输煤工艺系统控制的要求，输煤程控系统的设计方案是由锅炉的特性与工况所决定的，煤质必须符合锅炉的设计要求。电厂输煤控制系统总体结构包括现场PLC控制过程和远程监控两部分，即采用PLC和上位机两级控制。现场控制采用PLC增强了抗干扰能力，使系统可靠性大幅

38、提高且操作简单。上位机远程监控部分的实现使整个系统有了一个统一的监视、管理平台，从而施以科学有效的控制方法。最上层由两台工业控制计算机组成，一台用作主控机，另一台作为前者的备份机。主控机与备份机均配备大屏幕彩色监视器，具备一样的监控功能。两台计算机通过RS-232串行线与PLC连接。根据RS-232串行通讯的特点，当一台主机与PLC进行全双工通讯时，另一台主机只能以监听方式连入通讯线。与PLC进行全双工通讯的主控机能监控整个系统，而备份机只具有监视功能，作辅助或备份用。系统通过双机切换装置设定控制主机。工控机配置声卡，在流程启动时输出语音提示，在全煤场广播。主控系统建立在中文Windows3.

39、2操作系统上。整个主控软件具有良好的中文图形界面，用鼠标与键盘配合操作。1.PLC集中控制柜PLC对整个输煤系统进行数据采集和控制，实时采集现场各设备的启停故障等状态与料仓料位等信息，进行分析、处理，通过上位机的人机接口对系统设备发出控制指令；同时，系统中各个设备的运行状态信息都能动态、实时的在上位机的显示器中显示，实现上位机的实时数据采集、画面显示，出现故障时，可以保存故障记录。2.上位监控终端主要由监控计算机与打印机等外围设备组成，实现各状态信息的显示与各设备远程控制、故障报警、报表打印、趋势图显示等。3.2.2火力发电厂输煤PLC控制系统的功能与操作方式1.火力发电厂输煤PLC控制系统的

40、功能该部分主要用来接收上位机的操作命令与现场设备的输入信号，经PLC部处理，输出控制信号直接参与主控回路的控制或送至上位机进行信号显示。火力发电厂输煤PLC控制系统具有如下功能：（1）顺序启动。给整个模拟系统启动信号，系统按照一定的顺序启动传送带。传送机启动的顺序为：启动传送机3启动传送机2启动传送机1。不同传送机之间的延迟时间可在线调节。由于在调试的过程中，延迟时间过长会造成物料堆积，延迟时间过短，会使皮带不带物料空转，均对系统的总体运行带来不利影响。因而保证延迟时间的在线可控，会为系统调试带来很大方便。（2）顺序停机。给整个系统停机信号时，系统会按照一定顺序停止运行中的皮带传送机，停机的顺

41、序为：停止传送机1停止传送机2停止传送机3。停机延迟时间也必须满足在线调节的要求。（3）煤仓控制。煤仓也就是模拟系统中的可控漏斗，可控漏斗的上口和下口都装有传感器，用于反馈可控漏斗中的物料信息。当下口传感器感测到物料已空时，应当控制可控漏斗关闭下口处的挡板，表示煤仓的煤已经耗尽，需要停止煤仓的供煤，同时紧急给煤仓配煤。因此关闭可控漏斗的下口，同时提高传送机的送煤速度。当上口传感器发出煤仓满信号时，表示煤仓已满，应当立刻停止对煤仓上煤。2.火力发电厂输煤PLC控制系统的操作方式火力发电厂输煤PLC控制系统通过PLC对现场设备进行控制，其控制操作方式有以下三种：（1）微机程控。微机程控是PLC根据

42、具体生产工艺流程事先编制好各种程序组合，当收到启、停指令时，所选流程各设备按联锁要求顺序启停。该控制方式适用于程控设备与现场设备均属正常的情况。（2）联锁手动。联锁手动是在选定运行、停止流程后按联锁要求的顺序对流程各设备进行一对一的启和停操作。该控制方式适用于程控失效的情况。（3）试机。试机是在完全解除设备间的联锁关系的情况下，实施的远程一对一单机控制。该种控制方式仅作为程控与联锁手动均告失效时的一种紧急替补方式4 S7-200 PLC火电厂输煤系统本章将主要介绍PLC的控制应用。4.1 输煤系统控制要求 输煤系统包括给煤机、皮带机、振动筛、破碎机等共4台设备，在电厂中有着极为重要的地位，一旦

43、不能正常工作，发电就会受到影响。为了保证生产运行的可靠性，输煤系统采用自动（联锁）、手动（单机）两种控制方式，自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤廊环境恶劣，全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行，仪表盘上设有各个设备的启、停按钮，还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现，设备状态监测和皮带跑偏监测以与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12s。停车延时按设备的

44、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与延时联锁停车；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 可在线选择启动备用设备。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）做出实时纪录。4.2PLC控制系统设计4.2.1PLC选型 根据输煤系统的自控要求，我们选用了德国SIEMENS 公司最新推出的S7-200型PLC，具有可靠性高

45、、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。 基本CPU单元选用的是CPU226，性能如下：8K程序存储器；5K数据存储器；24点输入，16点输出；可扩展7个模块；256个定时器；256个计数器；实时时钟；高速计数器；可利用PPI协议或自由口进行通信；3级密码保护。 扩展模块选用EM231,4个模拟量输入点；EM235,4个模拟量输入、1个模拟量输出。4.2.2 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15度）时，在屏幕上显示报警画面；当设备发生故

46、障或皮带严重跑偏（跑偏30度）时，在屏幕上显示报警画面并向PLC发送事故停车信号。 输煤控制PLC则根据控制开关的输入信号，执行对应程序块，控制电机实现对应的功能：向上级工业控制计算机发送工作组态信息，接收上级工业控制计算机发送的事故停车信号，实现事故停车处理功能并启动报警设备。二者配合共同实现输煤系统的监测和控制功能。 上级工业控制计算机同时实现对电厂其他系统的监控，由工业控制计算机、输煤系统PLC和其他系统的现场设备（PLC、监控仪表）共同构成分布式系统（DCS）。4.2.3 PLC程序设计针对输煤系统的控制要求以与具体控制方案的实现，系统基本流程图如图4.1所示。系统接线图如图4.2所示

47、。图4.1系统基本流程图图4.2系统接线图 系统留有部分通道未用可谓以后扩容使用。 1 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）仅在第一个扫描周期执行，而在以后的扫描周期不再执行。这样，个别标志位在PLC加电后不受开关变化的影响。例如，并行模式和交叉模式对应标志位仅在关掉主控开关后才能改变。（2）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。（3）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。(4)定时器的使用：程序中，利用不同的定时器来设定不同设

48、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。2部分程序梯形图图4.3所示为部分联锁启动控制梯形图，T37、T38、T39用于控制设备的启动延时，图4.4所示为部分联锁停止控制梯形图，T40、T41、T42用于控制相应设备的停车延时，接收到停车信号时，经过相应的延时，对应定时器置位从而实现联锁停车。图4.3延时启动梯形图图4.4延时停止梯形图总之，本系统中，PLC作为现场控制设备，能够可靠、准确地完成控制操作，并且可以通过与上级工控机通信，组成分布式系统共同完成输煤系统的监测、控制要求，是现代工业控制中比较先进的控制方案，应用前景广泛。5 上位机组态MCGS编程本系统采用MCGS组态

49、编程，设计界面友好，操作方便，连接S7-200使用PPI协议。5.1 用户窗口用户窗口有卸煤、工艺流程图、输煤系统、用户管理、报警五个用户窗口。5.1.1 卸煤窗口如图5.1所示图5.1卸煤功能：可以动画监测卸煤过程称量卸下来的煤的重量与采集取样，抽查煤的质量，为后期煤的配料提供依据。5.1.2 工艺流程图如图5.2所示图5.2工艺流程图通过图5.2直观的了解了整个火力发电厂的工艺，为更好的设计火电厂的输煤系统做了准备。5.1.3 输煤系统如图5.3所示图5.3输煤系统功能：1. 重要的监测数据如来煤重量、设备相关运行参数等都可实时检测，并可以远程通过工控机控制整个输煤系统。2. 可以根据实际

50、生产需要随意的手/自动切换。3. 重要参数报警信息提示。4. 用户管理功能，可以根据不同的用户设置不同的权限，使系统更加安全、可靠的运行。5.2 设备组态如图5.4图5.4设备组态设备组态可以设置基本属性、连接通道设置、设备调试、数据处理等保证上位机采集时能正确处理数据。在“基本属性”中的部属性栏可以添加通道连接如图5.5所示。按需要增加需要连接的通道并且做好相应的工程变换。图5.5通道设置5.3 实时数据库如图5.6所示图5.6实时数据库实时数据库用来增加工程运行时必要的变量，如图5.7所示。并可以设置数据变量的相关属性如基本属性、存盘属性、报警属性。图5.7数据对象属性设置5.4 运行策略

51、如图5.8所示。可以增加相应策略如报警策略、上煤策略、筛煤策略、碎煤策略等。各策略编程可参考MCGS帮助。举例如图5.9所示报警策略。图5.8策略组态图5.9策略编程5.5 脚本程序脚本程序的编程语法可参考MCGS用户帮助。结语：实践证明，火力发电厂输煤控制系统采用以PLC为主机的程控技术，实现自动化控制，可以有效的防止事故扩大，保证设备和人身的安全。PLC在技术上具有控制功能强、编程简单、可靠性高、实现工艺联锁方便、适应恶劣的工业环境能力强、维护方便、可在线修改等特点。PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制，而且能完成模拟量控制与智能控制，并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。 参 考 文 献1可编程序控制器（PC）应用技术M：电子工业，19952郭江，朝晖PLC与上位机串行通信程序设计J华中理工大学学报，2000，（11）3王永华现代电气与可编程控制技术M：航空航天大学，19944 MCGS用户指南.昆仑通态自动化软件科技5 廖常初.PLC编程与应用S7-200.机械工业，2006.734 / 34