PLC在火力发电厂输灰系统中的应用设计.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要摘 要为了提高火力发电厂的经济效益、减少处理飞灰的费用和对环境的污染，实现粉煤灰的综合利用和保证锅炉机组的安全性、可靠性和环保性，将PLC控制技术应用到火力发电厂输灰系统中的设计就成了一个重要的课题。通过了解气力输灰设备的结构、功能和特点，并分析了各个设备在输灰系统中的作用以及整个输灰系统的工作流程，设计出了火力发电厂气力输灰系统。此系统采用PLC作为控制系统核心部件，以低正压气力输灰系统为例。通过分析低正压气力输灰系统各部分的功能确定I/ O点数，确定PLC的机型，最后完成软件设计。本次设计完成了系统的硬件设计和软件设计，完成了低正压气力输灰系统的PLC控制程序。最后基于OMRON C200H系列PLC上取得良好效果。关键词 火力发电厂，OMRON C200H系列PLC，控制，低正压气力输灰攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT ABSTRACTIn order to improve the economic efficiency of coal-fired power plants to reduce the cost of processing fly ash and pollution of the environment, to achieve the comprehensive utilization of fly ash and guarantee the safety of the boiler unit, reliability, and environmental protection, PLC control technology is applied to coal-fired powerplant ash conveying system design has become an important issue. Understanding of pneumatic ash equipment structure, functions and features, and to analyze the role of each device in the conveying system, and workflow of the entire conveying system, designed a coal-fired power plants pneumatic conveying system.This system uses PLC as the control system core components of low positive pressure pneumatic conveying system, for example. By analyzing the functions of each part of the low positive pressure pneumatic conveying system to determine I / O points to determine the model of the PLC, to finalize the software design .The design is completed the system hardware design and software design, the low positive pressure pneumatic conveying system with PLC control program. Finally, based on a OMRON C200HG series PLC, achieved good results.Key words coal-fired power plants ，OMRON C200HG series PLC，control，ash disposal with low positive pressure攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 目 录摘 要 ABSTRACT1绪论 31.1 课题背景3 1.2 课题研究的目的和意义3 1.3 国内外研究现状3 1.4 课题研究内容42 火力发电厂输灰系统的工作流程和控制要求52.1 输灰设备概况52.2 输灰系统的工作流程52.3火力发电厂低正压气力输灰设备62.3.1 气源部分 62.3.2 气锁阀72.3.3 总输灰管82.3.4 灰库 82.4 火力发电厂输灰系统的控制要求 93 火力发电厂输灰系统PLC控制的硬件配置 103.1 PLC概述 103.2 确定I/O信号的种类和数量103.3 选定PLC机型 133.3.1 PLC模块的选择 133.3.2 I/O信号地址分配 154 火力发电厂输灰系统PLC控制的程序设计 164.1 程序设计 164.1.1 气源控制部分 184.1.2 气锁阀组部分 184.1.3 总输灰管部分和灰库部分194.2 电气接线图 20结论23参考文献 24附录：梯形图 25致 谢 323攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1绪论 1 绪论1.1 课题背景从1866年斯特迪文特(Sturtevant)研制了除尘器，标志着粉粒状物料气力输送技术研究的开始。一个世纪多年来，输送对象从早期的面粉、小麦已经延伸到粉煤灰、石灰石、化工原料等物料，应用范围遍及建材、冶金、电力、矿山等领域。20世纪20年代，国外气力输送技术开始应用于火力发电厂，主要用于除尘器底部粉煤灰的输送，并以蒸汽抽气器作为起源设备。到20世纪50年代中期，国内电厂开始采用真空泵作为动力源的负压气力输送系统。60年代以后，仓泵正压气力输送技术开始在国内得到应用。20世纪80年代以后，许多火力发电厂相继引进了各种类型的气力输灰设备和相关技术，进一步促进了国内电厂粉煤灰气力输送技术的发展。1.2 课题研究的目的和意义近来雾霾天气经常袭扰全国大部分地区，环境保护越来越受到人们的重视。火力发电厂的灰尘污染给环境造成的压力非常高。而将PLC控制应用到火力发电厂的输灰系统中，可以节约大量水资源、减少灰场投资和对环境的污染、实现煤粉和灰的综合利用；提高机组运行的效率、安全性和可靠性；减少灰场占地；避免灰场地下水及周围大气的污染；在输送的过程中灰与水不接触，故灰的固有活性和物化特性不受影响；不存在灰管结垢和腐蚀问题；提高系统的自动化程度、减少人力，便于输送电路的选择，便于长距离集中、定点输送等。所以本课题研究意义十分重要。1.3 国内外研究现状火力发电厂采用气力除灰源于粉粒状物物料的气力输送。1866年斯特迪文特(Sturtevant)研制了除尘器，标志着粉粒状物料气力输送技术研究的开始。1866年阿灵顿（Allington）对纤维的气力输送进行了研究。1890年多可哈姆（F.F.Duckham）发明了套筒式吸嘴，1906年的米切尔（Mitchell）研制了谷物卸船机，在该卸船机中采用了输料管逐段改变断面尺寸的技术。1919年昆尼翁（A.G.Kinyon）发明了用于压送粉末状物料的螺旋泵。1924年加斯特斯塔特（Gasterstadt）对其里输送小麦进行了研究，并且提出了相应的压力损失计算公式。1958年尼特(barth)进一步发展了加斯特斯塔特的研究成果。到20世纪70年代，气力输送技术得到广泛应用，并且迅速发展。火力发电厂采用PLC控制气力输灰在国内外也发展迅速。目前，由于高浓度气力输灰系统具有高效节能、流速低、磨损小、输送管道可用普通钢管、投资和维修费用少等诸多优点。所以，国内外气力输灰技术主要是向高浓度气力除灰技术方面发展。1.4 课题研究内容本课题的基本内容：先熟悉火电厂输灰系统中相关设备及运行，PLC在火电厂输灰系统中的应用；然后利用PLC将各个设备、子系统联系起来，完成系统的硬件设计。再根据需要编写程序，完成软件设计。最后达到本课题最后的目的。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2火力发电厂输灰系统的工作流程和控制要求 2 火力发电厂输灰系统的工作流程和控制要求2.1 输灰设备概况 低正压气力输灰设备由电站辅机厂设计、生产并负责安装、调试。其作用是把锅炉中收集来的飞灰送到灰库，保证锅炉的正常运行。根据工作原理的不同，输灰设备可以分为：水力输灰、气力输灰和机械输灰，目前气力输灰设备应用最为广泛，在火力发电厂中投产的气力输灰设备主要有：正压气力输灰设备、低正压气力输灰设备、负压气力输灰设备和空气输送槽四种;另外机械式输灰设备在我国也有一定程度的应用。2.2 输灰系统的工作流程输灰设备如图2.1所示，在1#锅炉内排出的废弃物中，飞灰是主要成分。在这些废气物从锅炉中排出来后，通过电除尘器使粉煤灰进入灰斗中。由于温度逐渐下降，存放在灰斗中的粉煤灰会变得有粘性，此时通过灰斗气化装置向灰斗中通入热空气，这样一方面可以防止粉煤灰结垢，另一个方面还可以使粉煤灰在除尘过程中容易落入气锁阀。一座锅炉的电除尘器有三个电场，每个电场装有2个灰斗，每个灰斗安装有一个气锁阀，在图2.1中Q11Q16分别表示锅炉的6个气锁阀。每个气锁阀共有3个管路与之相连，分别为气锁阀气化管路、输灰压缩空气管路和分支输灰管路。输灰压缩空气管路和分支输灰管路连接在一起，通过阀门打开，在气锁阀的气动出料阀打开后，粉煤灰流出气锁阀，同时输灰压缩空气到达气锁阀的出口，将粉煤灰运往分支输灰管，然后聚集到总输灰管，最终到达灰库。 图 2.1 输灰设备2.3 火力发电厂低正压气力输灰设备低正压气力输灰输灰系统是一种继高正压气力输灰系统和负压气力输灰系统之后的较新型的粉煤灰输送系统。由于低正压气力输灰输灰系统的供料设备采用的是气锁阀，因此又称为称气锁阀正压气力输灰系统。它是火力发电厂将粉煤灰作为一种资源开发利用的装置。从图2.1中可以看出，火力发电厂低正压气力输灰设备主要有四部分组成：气源、气锁阀、总输灰管、灰库。其中气锁阀是低正压气力输灰设备的主体部分。2.3.1 气源部分气源部分主要由气罐、空气电加热器、气动阀门、传感器组成。气源部分如图2.2所示。 2.2 输灰设备气源（1）气罐 图中1#、2#、3#气罐完全相同，体积是10立方米。低正压气力输灰设备输灰所用的压缩空气由电厂动力站供给，电厂动力站供给的空气量Q=127Nm/min，压力P=0.50.7MPa，分别存储在1#、2#、3#气罐中。低正压气力输灰设备所用的仪用压缩空气也由电厂动力站供给，存储在相应的气罐中，仪用压缩空气被用作各个气动阀门的气源。（2）空气电加热器 共配置了3台空气电加热器，为灰斗气化装置提供热空气，用于灰斗气化。这3台空气电加热器也由电站辅机厂生产，在输灰过程中，3台空气电加热器同时运行，不再设置备用。每台空气电加热器的功率为35kW，出口温度的设计值文235。（3）气动阀门 F001F010为气动阀门，用于对4路压缩空气进行控制。（4）传感器 在气源部分还需要安装T1、T2、T3三个热电偶传感器和一个P1压力传感器，用于对空气电加热器的出口温度和输灰压缩空气的压力进行检测。气源部分提供的4路压缩空气分别有：1. 输灰压缩空气管路2. 灰斗气化管路3. 气锁阀气化管路4. 吹堵管路2.3.2 气锁阀 气锁阀的参数如下：气动出料阀和气动进料阀口径DN225，设计工作压力0.8MPa,有效容积1m，清扫时间2s，发送时间30s，升压时间2s。 图 2.3 气锁阀气锁阀的结构如图2.3所示。与气锁阀控制有关的是气动平衡阀、气动出料阀、气动进料阀、气动进料阀封密、气动出料阀封密、灰斗气化阀、气锁阀气化阀、电场隔离阀共8个气动阀门。每个气锁阀都配置有电磁阀箱，将气动阀门所需用的仪用压缩空气和PLC的I/O信号电缆接到电磁阀箱中。气锁阀主要有4种工作状态：停止状态、装灰状态、发送状态、退出运行状态。气锁阀的工作过程主要是通过控制各个气动阀门，实现将粉煤灰从灰斗输送到分支输灰管。气锁阀采用循环工作方式，每个工作周期可以分成2个阶段：装灰阶段和送灰阶段。在装灰时间达到设定值，自动进入发送阶段，反之亦然。2.3.3 总输灰管 火力发电厂输灰系统的总输灰管如图2.4所示。 图 2.4 总输灰管总输灰管的作用是把各个分支输灰管和灰库连接起来。本设计配置三条总输灰管。在图2.6中，F011F019为气动管路切换阀，用来控制对三条总输灰管；F020F061为总输灰管吹堵阀，用于控制总输灰管的吹堵过程。在系统运行过程中会有少量粉煤灰沉淀在总输灰管中，这时通过控制各个吹堵阀，向总输灰管中输送压缩空气，将粉煤灰吹走。2.3.4 灰库 灰库的作用主要有：将粉煤灰和压缩空气分开，将分开后的粉煤灰存储，外运；将分离出来的压缩空气净化，排入大气。本设计中共有3座灰库，每座灰库高28m,内径12m，有效容积为2075m。图 2.5有F062F073共12个气动阀门和L1L3共三个料位传感器，其中F062F073为气动管路切换阀，用于控制对三座灰库的使用。在灰库部分设置有电磁阀箱，将F062F073所用的仪用压缩空气和PLC的I/O信号电缆连接到电磁阀箱中。 图 2.5 灰库2.4 火力发电厂输灰系统的控制要求火力发电厂输灰系统的控制要求：当锁气器投入自动的灰斗低灰位、中灰位灯同时亮后，系统才能自动启动对应灰斗锁气器运行，并保持到该灰斗料位降到低位以下才禁止其自启动，当灰斗的灰位到中位以上时，该灰斗被记忆，以备控制锁气器用。当仓泵料满或进料时间到，自动停止运行锁气器，关闭仓泵进料阀，开启仓泵允许进料时间为5分钟（在调试的时候，该时间可适当修改）。当有两台灰斗满足选择时，仓泵允许进料时间2分钟为（在调试的时候，该时间可适当修改）。当有3台及以上灰斗满足选择条件时，仓泵允许进料时间为1分钟（再调试时，该时间可适当修改）。自动输灰系统开始计时后，如有其他灰斗有满足输灰条件，其灰斗锁气器不会自动启动，只有到下一轮循环才参加输灰选择。9攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3火力发电厂输灰系统PLC控制的硬件配置3 火力发电厂输灰系统PLC控制的硬件配置3.1 PLC 概述可编程序逻辑控制器（Programmable Logical Controller,PLC）是以中央处理器为核心的数字式电子、电气自动控制装置，其实质是一种工业控制专用计算机。国际电工委员会（IEC）在1987年对可编程 序逻辑控制器的定义如下：可编程序逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计的。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。但在实际应用中，其硬件配置和软件设计都要根据具体需要进行设计。总之，PLC依据其有丰富的输入/输出接口、较强的驱动能力、易于扩展、抗干扰能力强和编程简单等特点始终处于工业自动化控制领域的主战场。目前，PLC应用深度和广度已经成为一个国家工业先进的重要标志之一。3.2 确定I/O信号的种类和数量 经过仔细分析低正压气力输灰设备的功能和系统的工作流程，需要纳入PLC控制的I/O信号确定如下。（1） 气源部分 气源部分需要纳入PLC控制的开关量I/O信号如表3.1所示；需要纳入PLC控制的模拟来那个输入信号如表3.2所示。在气源部分还需要对空气电加热器的输灰压缩空气的压力和出口温度进行检测。表3.1 气源部分需要纳入PLC控制系统的开关量I/O信号气动阀门输出信号说明输入信号说明F001F001AF001打开F001CF001开到位F001DF001关到位F002F002AF002打开F002CF002开到位F002DF002关到位F010F010AF010打开F010CF010开到位F010DF010关到位表3.2 气源部分需要纳入PLC控制系统的模拟量输入信号信号名称变送器和传感器表示符号设定值量程输灰压缩空气压力/MPaJYB-KO-XAGP10.3013#加热器出口温度/DWB-DK-2A,热电偶（K）T323203002#加热器出口温度/DWB-DK-2A,热电偶（K）T223203001#加热器出口温度/DWB-DK-2A,热电偶（K）T12320300（2） 气锁阀部分 气锁阀是低正压气力输灰设备的核心部分。本设计共有30个气锁阀，每个气锁阀完全相同，气锁阀Q13需要纳入PLC 控制的开关量I/O信号如下表3.3所示。表3.3 气锁阀Q13需要纳入PLC控制的开关量I/O信号气动阀门输出信号说明输入信号说明1Q13A气动进料阀打开Q13R气动进料阀关到位2Q13B气动出料阀打开Q13S气动出料阀关到位3Q13C气动平衡阀打开4Q13D气动进料阀密封Q13T气动进料阀密封到位5Q13E气动出料阀密封Q13X气动出料阀密封到位6Q13F气动阀门气化阀打开7Q13G灰斗气化阀打开Q13Y灰斗气化阀开到位8Q13H电场隔离前阀打开Q13Z电场隔离前阀开到位Q14H电场隔离后阀打开Q14Z电场隔离后阀关到位（3） 总输灰管部分总输灰管部分需 要纳入PLC控制的开关量I/O信号如表3.4所示。 表3.4 总输灰管部分需要纳入PLC控制的开关量I/O信号气动阀门输出信号说明输入信号说明F011F011AF011打开F011CF011开到位F012F012AF012打开F012CF012开到位F019F019AF019打开F019CF019开到位F020F020AF020打开F060F060AF060打开F061F061AF061打开 (4)灰库部分 灰库部分需要纳入PLC控制的开关量I/O信号如表3.5所示。表3.5 灰库部分需要纳入PLC控制的开关量I/O信号气动阀门输入信号说明输出信号说明F062F062CF062开到位F062AF062打开F062DF062关到位F062BF062关闭F073F073CF073开到位F073AF073打开F073DF073关到位F073BF073关闭L1料位计1L2料位计2L3料位计3 （5）空气电加热器和静电除尘器 空气电加热器和静电除尘器需要纳入PLC控制的开关量I/O信号入表3.6所示。表3.6空气电加热器和静电除尘器需要纳入PLC控制的开关量I/O信号设备名称输出信号说明输入信号说明静电除尘器W001静电除尘器1启动W002静电除尘器2启动W003静电除尘器3启动1#电加热器R001A1#电加热器启动R001C1#电加热器启动返回R001B1#电加热器启动1#电加热器R002A2#电加热器启动R002C2#电加热器启动返回R002B2#电加热器启动1#电加热器R003A3#电加热器启动R003C3#电加热器启动返回R003B3#电加热器启动（6）操作台按钮 操作台共有58个两位按钮盒两个不带自锁的按钮。K1K6用于设置输灰运行方式；K7K11用于设置五台锅炉的运行方式；K12用于总输灰管的吹堵；K13、K19、K25用于1#、2#、3#气罐的运行方式；K14、K20、K26用于设置1#、2#、3#三个空气电加热器的运行方式；K15、K21、K27用于设置1#、2#、3#、4#、5#炉的总输灰管；K16、K22、K28用于设置1#、2#、3#、4#、5#炉的灰库；K17、K23、K29用于设置1、2、3电除尘器的运行方式；K18、K24、K30用于设置1、2、3电场灰斗气化的运行方式；K31K60用于设置30个气锁阀的运行方式。输入信号K1K60需纳入PLC控制的开关量I/O信号。 （7） 合计 PLC控制的开关量I/O信号如表3.7所示。表3.7 低正压气力输灰设备需要纳入PLC控制的开关量I/O信号部位PLC输出信号PLC输入信号部位PLC输出信号PLC输入信号气源1020其他93总输灰管519合计334239灰库2427气锁阀2401803.3 选定PLC机型选定PLC的机型主要根据4.2节中确定的I/O信号的数量和种类，而且要考虑留有一定数目的余地。结合上节确定的I/O信号的数量和种类和其他各种因素，并参照了实际电厂中输灰设备的应用实例和辅机厂的工程实例，本设计决定选用日本欧姆龙集团生产的OMRON C200HG 系列PLC。OMRON C200HG 系列PLC采用模块化结构，电源模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块、cpu模块以及其他模块需要根据实际使用进行配置。OMRON C200HG 系列PLC有基本结构和扩展结构两种结构，在PLC的I/O信号较少的时候，采用基本结构；当所需I/O信号数目超过了基本结构所提供的I/O信号数目时，就采用扩展结构。根据本设计中所需的I/O信号数目，本设计选用导线型SYSMAC BUS远程I/O扩展结构，用于扩展C200HG系列PLC中所需的模块数量。3.3.1 PLC模块的选择 下面对本设计中所需要的各种PLC模块进行选定。（1） 电源模块的选择 OMRON C200HG 系列PLC有4种电源模块：C200H-PD024、C200H-PA204R、C200HW-PA204S 、C200HW-PA204。前一种采用+24VDC，后三种采用110VAC/220VAC供电。由于C200HW-PA204S模块具有+24VDC输出功能，可以为变送器等设备提供+24VDC。故本设计选用C200HW-PA204S模块为CPU机架、I/O扩展机架和T1、T2、T3、P1四个变送器提供+24VDC电源。（2） 远程I/O主模块 在OMRON C200HG 系列PLC中，远程I/O主模块只有C200H-RM201一种型号。因此在本设计中，远程I/O主模块选用C200H-RM201。（3） 远程I/O从模块 远程I/O主模块和远程I/O从模块一起构成了PLC的远程I/O扩展结构。由于C200H-RT201采用110VAC/220VAC供电，故在本设计中，远程I/O从模块选用C200H-RT201。（4） CPU模块的选择CPU模块的选择主要考虑接4.2节中确定的I/O信号的数量和种类，本设计中采用C200HG-CP43-E作为CPU模块。C200HG-CP43-E模块性能指标有：12k字的DM，15.2k字UM，I/O点数有880点。（5） 模拟量输入模块 模拟量输入模块主要有三种可以选择：C200H-AD003、C200H-AD002、C200H-AD001。其中C200H-AD002模块可以进行八路A/D转换，输入信号范围为420mA、15V、010V、-1010V，转换后的结果为BCD码或12位二进制数，分辨率为1/4000。根据本设计的设计要求和其他因素，本课题决定采用C200H-AD002模块。（6） 开关量输入模块因为该输灰系统中的设备所用的气动阀门的限位开关都可以连接220VAC电源，为了能在PLC控制系统中选用统一的220VAC电源。而开关量输入模块CH200H-IA222的主要性能指标有：输入信号范围200240VAC；B型尺寸；16个点公用一个COM端子。（7） 开关量输出模块 由于该输灰设备对速度没有太高要求，故本设计决定采用C200H-OC225模块作为开关量输出模块。C200H-OC225模块具有以下五个性能指标：16点共用一个COM端子；每个模块允许的最大输出是8A；每个模块最多允许八个输出继电器同时导通；尺寸为B型；在250VCA时，单个触电的容量是2A。 其他I/O扩展底板、CPU底板、从机架底板、I/O连接电缆如表3.8所示。表3.8 PLC配置模块名称型号说明数量电源模块C200HW-PA204S110VAC/220VAC和+24VDC供电3远程I/O主模块C200H-RM2011远程I/O从模块C200H-RT201110VAC/220VAC供电2CPU模块C200HG-CP43-EI/O点数880点1模拟量输入模块C200H-AD0028路A/D转换1开关量输入模块CH200H-IA222220VAC输入，16点24开关量输出模块C200H-OC225继电器输出，16点21CPU底板C200HW-BC10110槽1从机架底板C200H-BC101-V210槽1C200H-BC051-V28槽1I/O扩展底板C200HW-BI10110槽2模块名称型号说明数量I/O连接电缆C200HW-CN7110.7m2填充单元C200HW-SP1RS-485连接电缆双绞线连接电缆CQM1-CIF02连接pc机13.3.2 I/O信号地址分配 OMRON C200HG 系列PLC的字地址是固定不变的，所有的槽位都标出了所安装的模块名称和对应的字地址。其中CPU机架的字地址依次是IR000IR009，在最右边槽位上安装的C200H-AD002模块是特殊模块，不占用此槽位字地址。I/O扩展机架1的字地址依次是IR010IR019。 I/O扩展机架2的字地址依次是IR020IR029，其最右边安装的远程I/O主模块C200H-RM201是特殊模块，不占用此槽位的字地址。从机架上安装的远程I/O模块的模块号决定了从机架的字地址，远程I/O模块的模块号设定为#0，从机架的字地址依次为IR050IR059；从机架2上远程I/O模块的模块号设定为#1，从机架的字地址依次为IR060IR067。每个字地址对应16个开关量I/O信号的位地址。（1） 气锁阀部分的开关量I/O信号气锁阀部分的开关量I/O信号是比较多的。在实际使用中不同两个电场中的两个气锁阀共同使用一块C200H-OC225模块和一块C200H-IA222模块。其中一个气锁阀的6个开关量输入信号接在C200H-IA222模块外部接线端子的B0B7，占偶数地址；一个气锁阀的6个开关量输入信号接在C200H-IA222模块外部接线端子的A0A7，占用奇数地址。其中一个气锁阀的8个开关量输出信号接在C200H-OC225模块外部接线端子的B0B7，占偶数地址；一个气锁阀的8个开关量输出信号接在C200H-OC225模块外部接线端子的A0A7，占用奇数地址。（2） 其他部分开关量I/O信号 在这部分的地址分配过程中，要尽可能将同一部分的开关量I/O信号接在同一个模块上。并保证每个C200H-OC225模块同时导通的继电器数不大于8个。（3）模拟量输入信号 C200H-AD002模块属于特殊模块，模块号设定为#0，C200H-AD002模块所占用的DM区和IR区较重要。16攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 火力发电厂输灰系统PLC控制的程序设计4 火力发电厂输灰系统PLC控制的程序设计4.1 程序设计在软件设计过程中，经过分析各个部分的控制要求，低正压气力输灰设备PLC控制程序可以分为：初始化部分、模拟量输入信号处理部分、气源部分、控制协调部分、气锁阀组部分、总输灰管部分、灰库部分。以上各部分几乎相互独立，除开控制协调部分外。控制协调部分主要是协调各个气动阀门正常运行。表4.1例举了各个部分需要完成的主要功能。工艺流程图如图4.1所示。火力发电厂输灰系统的程序如附录所示。表4.1各个部分需要完成的主要功能系统各部分主要功能初始化部分在DM0000中设定空气电加热器出口温度的最高值，在DM0001中存入其最低值；设初始化状态标志为09000。当出口温度大于最高值时，空气电加热器停止供热；当出口温度小于最低值时，空气电加热器开始加热。24315为启动脉冲，在PLC运行完第一个周期内其常开开关闭合。当09000的常开开关为ON时，说明PLC是初始化状态。K3为输灰启动按钮，其常闭开关断开后，说明启动输灰，此时初始化状态标志09000复位。模拟量输入信号处理部分1、 DM0002、DM0003 、DM0004 、DM0005分别存储4路模拟量输入信号的转换处理结果。2、 判别T1、T2、T3温度状态；根据结果确定三台空气电加热器的关标志和开标志。3、 R003A和R003B、R002A和R002B、R001A和R001B对应3#、2#、1#空气电加热器的启动信号，再依据操作台按钮的状态和空气电加热器的开标志和关标志决定空气电加热器的启动。4、 这部分的报警可以划分为高级报警09001和低级报警09100，高级报警时，发出报警信号，输灰操作停止；低级报警时输灰操作照常进行，但是有报警信号发出。气源部分控制F001F008，对输灰、气锁阀气化和灰斗气化中压缩空气控制。气锁阀组部分气锁阀组部分的控制程序占整个控制程序的绝大部分，其功能主要是控制各个气锁阀组的输灰操作。总输灰管和灰库部分通过控制F011F019，对1#、2#、3#总输灰管进行控制；通过控制F062F073，对1#、2#、3#灰库的运行进行控制。满足输灰条件？密封圈加压关闭进料阀关闭进气阀关闭补气阀关闭出料阀密封圈泄压打开进料阀阀密封压力到否？开始管道压力低？气源压力到否？打开出料阀打开进气阀打开补气阀输灰十秒出料阀开否？停止输灰并报警图4.1 工艺流程图4.1.1 气源控制部分 按钮K13、K19、K25对应气源部分，也是7中工作方式：使用1#气罐；使用2#气罐；使用3#气罐；使用1#、2#气罐；使用2#、3#气罐；使用1#、2#气罐；使用1#、2#、3#气罐。分别用PLC控制程序中的0310003106表示。在这种情况下，F001F008的状态如表4.2所示。F001F008的控制信号为F001AF008A。0310803114是这七种工作方式的正常工作标志，T001T007为7种工作方式的定时器。09002表示气源部分准备好，可以进行输灰工作。4.1.2 气锁阀组部分 每个气锁阀组的控制程序具有相同的结构：开始标志、输灰过程、结束标志、运行标志。现以气锁阀组Q11为例进行说明。图4.1 Q11功能图每个气锁阀组的控制程序具有相同的结构：开始标志、输灰过程、结束标志、运行标志。现以气锁阀组Q11为例进行说明。图4.1为气锁阀Q11的功能图，在图中脉冲03800为启动脉冲；0400为输灰开始标志，由脉冲03800触发；0400104008为气锁阀输灰的八个工步；04009为气锁阀的输灰结束标志；04011是气锁阀的运行标志；按钮K31常开开关闭合意味着1#锅炉工作，按钮K31常闭开关闭合意味着1#锅炉停止工作；C15为计数器，对气锁阀的输灰循环次数计数，来判别气锁阀是否完成输灰要求。按钮K6的常闭开关断开时，将进行系统复位，是气锁阀变为输灰之前的状态。4.1.3 总输灰管部分和灰库部分 通过按钮K15,1#锅炉可以选择1#、2#总输灰管；通过按钮K21,2#、3#锅炉可以选择2#、3#总输灰管；通过按钮K27, 4#、5#锅炉可以选择1#、3#总输灰管；通过按钮K16, 1#锅炉可以选择1#、2#灰库；通过按钮K22, 2#、3#锅炉可以选择2#、3#灰库；通过按钮K28, 4#、5#锅炉可以选择1#、3#灰库。五台锅炉的运行方式如表4.2所示。气锁阀运行标志0411、0411108111判别1#锅炉是否在进行输灰；气锁阀运行标志04211、0431108411、08511判别2#、3#锅炉是否在进行输灰；气锁阀运行标志04611、0471108811、08911判别4#、5#锅炉是否在进行输灰。根据表4.3总输灰管运行方式和表4.4灰库运行方式可以确定气动阀门F011F019和F062F073的工作状态。09003是总输灰管准备好的标志、09004是灰库准备好的标志。表4.2 锅炉运行方式方式4#、5#炉的气锁阀组2#、3#炉的气锁阀组1#炉的气锁阀组0工作停止停止1停止工作停止2工作工作停止3停止停止工作4工作停止工作5停止工作工作6工作工作工作表4.3 总输灰管运行方式方式锅炉运行方式1#炉1#管/2#管2#、3#炉3#管/2#管4#、5#炉1#管/3#管00无关无关1#管10无关无关3#管21无关2#管无关31无关3#管无关42无关2#管1#管52无关2#管3#管631#管无关无关732#管无关无关841#管无关3#管942#管无关3#管1051#管2#管无关1151#管3#管无关1261#管2#管3#管表4.4灰库运行方式方式总输灰管运行方式1#炉1#库/2#库2#、3#炉3#库/2#库4#、5#炉1#库/3#库00无关无关1#管/1#库10无关无关1#管/3#库21无关无关3#管/1#库38121#管/1#库2#管/3#库3#管/3#库39121#管/1#库2#管/3#库3#管/1#库40121#管/2#库2#管/2#库3#管/3#库4121#管/2#库2#