基于PLC的称重给煤机控制系统设计毕业论文.doc

基于PLC的称重给煤机控制系统设计中文摘要随着火电厂规模和单机容量的扩大，给煤机在整个选煤系统中的作用越来越大，目前300MW 及以上的大机组的锅炉一般采用直吹式制粉系统，即一台磨煤机配备若干台给煤机，磨煤机的煤粉直接进入锅炉燃烧器燃烧。这样锅炉的給煤量就完全由给煤机决定，给煤机的控制性能就显得尤为重要。给煤机给煤量过多会加大皮带电机负荷，增加皮带磨损程度，增加设备故障发生几率，影响生产效率；给煤机给煤量过少又会降低生产效率，影响效益。称重式给煤机是一种可均匀、连续、定量地给煤到磨煤机中的设备，并且可以在给煤过程中对煤连续称重, 同时根据燃烧系统需求的煤量信号，随时调节给煤量。因此称重给煤机广泛适用于电力、冶金等各行业的工业锅炉的连续给煤。 可编程控制器PLC因具有高可靠性、易集中控制的优点，使其在工业控制中得到广泛应用。本设计用S7-200PLC和MCGS监控软件实现称重式给煤机监控系统的设计、调试等。通过上位机的监控画面，我们便可以对现场的机器运行状况一目了然。本文重点介绍了可编程控制器在给煤机称重监控系统中的应用。分析了目前给煤机在电厂中的重要地位，根据给煤机控制系统的现有状况，详细阐述了改造后系统的工作原理及方式、控制系统的组成、PLC应用领域、发展方向以及如何设计梯形图在本文中都一一进行了介绍。并且经过模拟试验，证明了改造后系统运行达到了经济高效稳定的预定要求。因此用PLC及上位机监控实现对给煤机的控制是现代化火电厂的需要。关键词 称重式给煤机，可编程序控制器，上位机，监控系统AbstractWith the scale of the power plant and single capacity expansion, to plough in the whole selection the role of coal system is more and more big, Of the 300 MW and above the boiler generally USES the straight blowing pulverizing system, namely a mill is equipped with the number of coal feeder, mill coal directly into the boiler combustion burner. So the coal boiler is completely to the coal to decision, so to the control performance measurement coal are particularly important. the coal to give too much can increase the amount of coal belt motor load, increase belt worn degree, increase equipment failure risk,affects the production efficiency; To give coal stoker had measured and will reduce the production efficiency less, affect benefits. Coal is a kind of weigh can be evenly, continuous and quantitatively to coal to the mill equipment, and can be in the process of coal to coal for weighing, and according to the demand of the coal combustion system of signal, adjust at any time to coal quantity. To plow has setup convenient, environmental protection, and other very much, widely used in electric power, metallurgy industries of the industrial boiler continuously to coal. PLC programmable controller with high reliability, easy for the advantages of centralized control, so that in the industry control have been widely used. This design with S7-200 PLC and MCGS software realization weighing type monitoring to plough the design of monitoring and control system, commissioning, etc. By using computer monitor screen, then we can the machine running situation of the be clear at a glance. This paper introduces a programmable controller in weighing system. Analysis of the current coal feeder in power plant in an important position, according to the coal feeder control system present situation, elaborated the transformation systems principle of work and the style, the composition of the control system, PLC application development direction, and how to design the ladder diagram in this paper one one are introduced. And through the simulation test, proved after the transformation of the operating system to achieve the economic efficient stability requirements.So with PLC and PC monitor to the control of the coal to realize the modernization construction of coal-fired power plants is needed. Key Words Weighing type coal feeder, programmable controller, PC, monitoring system I基于PLC的入仓煤计量控制系统设计目录中文摘要IAbstractII1 引言- 1 -1.1 选题意义- 1 -1.2 称重式给煤机国内外现状及发展趋势- 1 -2 称重给煤机软件简介- 3 -2.1 PLC概述- 3 -2.2 S7-200 PLC 性能简介- 5 -2.3 MCGS软件概述- 6 -2.4 变频器概述- 7 -3 称重给煤机控制系统硬件设计- 9 -3.1 称重式给煤机简介- 9 -3.2 称重给煤机的计量原理图- 11 -4 称重给煤机控制系统软件设计- 12 -4.1称重给煤给煤机控制系统I/O表- 12 -4.2称重给煤机控制系统梯形图- 12 -4.3梯形图工作过程分析- 20 -4.4称重给煤机组态设计- 21 -总结- 22 -致谢- 23 -参考文献- 24 -附 录- 1 -基于PLC的称重给煤机控制系统1 引言1.1 选题意义在工业生产过程中，都需要对某种物料或多种物料进行连续的、高精度的定量计量，以保证稳定的生产过程或者精确的物料配比，其计量准确与否及计量精度的稳定与否无疑是各领域工艺系统能否正常运行的关键。给煤机是火电厂燃烧系统的重要辅助设备，是锅炉系统的一个组成部分。在火力发电厂的制粉系统中它与磨煤机配合实现锅炉燃烧系统中给煤量的连续均匀调节和给煤量的计量。目前300 MW 及以上的大机组的锅炉一般采用直吹式制粉系统即一台磨煤机配备若干台给煤机。磨煤机的煤粉直接进入锅炉燃烧器燃烧，这样锅炉的给煤量就完全由给煤机决定。因此，给煤机的控制性能就显得尤为重要。20世纪80年代初华能福州火电厂引进美国STOCK给煤机控制系统，该系统原来就缺少实时追忆功能，目前又存在设备老化、稳定性下降、计量精度差、故障增多等众多问题，给电厂生产带来了一定麻烦。改造后的控制系统以 PLC 为核心，称重传感器为检测元件，变频电动机为执行元件，人机界面为监控手段，提高了系统的控制精度和稳定性。开发了控制系统和人机界面程序，增强了系统的可扩展性，为企业创造了良好的经济效益。1.2 称重式给煤机国内外现状及发展趋势 给煤机是技术含量和集成化很高的装备，新设备的开发中不断将人类在各领域成果融合进来，随着材料科学、制造工艺、信息技术、计算机技术的进步，每一轮产品都有新的技术注入，零部件的更新周期越来越短、新设备换代越来越快，尤其是大型给煤机的开发，无成熟的经验可借鉴，而又不允许设计中出现任何失误，因此必须借助多学科技术的融合，提高设计效率和设计质量，提升企业自主创新能力和市场竞争力，液压件、电气控制、发动机等给煤机配套所需配套产品已成为我国发展给煤机的瓶颈，在这方面大家已有深刻体会，我国给煤机产业要在头十年高速发展的基础上更加注重进步发展质量，给煤机产业的工业结构调整虽已有一定进展，但总体看来工业结构不公道现象仍旧较为严峻。平稳较快发展的基本前提和长期向好的基本趋势不会改变，给煤机产品市场需求总量仍将保持持续增长，但毋庸讳言，需求增长速度将比前十年趋缓。称重给煤机用于电力行业及其他行业的工业锅炉连续給煤，煤机卸载上部煤仓的煤，通过出口使煤落在皮带上，连续均匀地把煤送到磨煤机里，并能够根据负荷的指令来调节输送原煤的速度。目前国内新建电厂大多采用直吹式制粉系统，基于安全与经济角度，对于给煤机的要求是控制系统自动化程度高，维护和运行人员少，机组能够长期稳定运行，而能够实现这些主要还是依赖使用的控制系统可靠行，稳定行和具有的强大控制功能。随着现代工业设备自动化，越来越多的电厂设备将采用PLC、变频器、人机界面等自动化器件来控制。在电厂高温，多粉尘的恶劣环境下，将PLC应用在给煤机的控制中，不但可以保证系统正常运行，而且它维护量小，价格便宜，易于编程，且有一定的通讯抗干扰能力。国外已大量采用称重式给煤机控制系统，针对我国火力发电厂锅炉辅机给煤机制造的落后情况，我国从上个世纪90年代起相继从西方国家引进了称重式给煤机，沈阳华电电站装备有限公司、沈阳斯道克电力设备有限公司、上海发电设备成套设计研究所等公司以共计千台以上的设计、制造、安装运行业绩为引进及消化吸收国外技术作出了重要贡献。经过10多年的努力，我国给煤机的选型、制造和运行可靠性都已经达到一个较高的水平。配套的给煤机产品应用在我国600MW机组上，并已准备安装在国产1000MW机组上，同时也安装在几大锅炉厂制造的220t/h480t/h循环流化床锅炉的给煤系统。现国内火电厂运行的称重式给煤机主要是STOK-s200系列给煤机，其它产品与此类同。这种类型的给煤机的特点：a.对皮带张力、导向、驱动方面都采取了相应的技术措施。b.保证给煤机处于最佳的运行状态。如皮带测速装置-光电编码器安装于皮带驱动装置上，保证测速准确、可靠。c.断煤信号发生装置安装于皮带上方，用以在给煤机停止时，防止总煤量继续累计；在给煤机标定时，如皮带上有煤时，终止标定工作。可编程控制器（PLC）是八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制与计算机和通信技术相结合的产物，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性、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，现多采用PLC实现给煤机设备的连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，共同完成给煤机系统的监控功能。1目前，机组以从早期的手动控制发展到现在的自动控制，从就地控制发展到现在的集中控制。过去，运行人员通过手动操作执行机构和人工记录报表，如今，现代化大型机组普遍采用计算机控制、大屏幕显示和高分辨率的CRT监视操作，从而将复杂的机组运行参数集中处理，并以图表、文字形式实时显示，供运行人员操作指导。实时在线校准称重给煤机利用实时在线技术，在给煤机运行过程中，实现了自动在线标定、在线比对、在线调零，使给煤机运行可靠性、稳定性、称重控制准确性得到大大提高，是现有技术的突破。2 称重给煤机软件简介2.1 PLC概述可编程控制器( PLC)是新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，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性、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。可编程序控制器采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，其应用领域包括数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理等。3可编程序控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。 图2.1 PLC控制系统示意图可编程序控制器的主要性能指标如下：（1）可编程序控制器的存储器可编程序控制器的存储器由两部分组成，一部分用来存放系统程序，在机器出厂前由生产广家将程序写入，用户无法改变也不能访问;另一部分用来存放用户程序及所需的数据。存储容量一般指后者，包括程序存储器与数据存储器。数字输入/输出量在数据存储器中建立的文件分别称为输入/输出映象文件，也叫输入/输出映象表。模拟输入/输出量通常在数据存储器中建立块传送文件。生产厂家在生产可编程序控制器时，已按照机器型号的不同，设置了不同容量的存储器，小在1k到几k，大至1M-2M。用户可根据控制对象的复杂程度不同，预估所需容量，进而选择机型。在16位可编程序控制器中，存储器容量通常以字(不是字节)为基本单位，1字等于2字节;而在介绍32位可编程序控制器处理器的资料中，存储容量常以字节计。（2）可编程序控制器的控制容量可编程序控制器的控制容量就是I/O容量，也叫I/O能力，通常以离散量(数字量)个数计。不同的可编程序控制器I/O容量的差别很大，一些微型的可编程序控制器I/O能力在20点以下，而大型可编程序控制器的I/O能力可达10K以上。由于I/O容量大小与存储容量的大小基本一致，生产厂家在生产可编程序控制器时，常常以I/O容量的大小来设置不同的存储器容量。（3）可编程序控制器的扫描周期可编程序控制器的扫描周期也叫处理器扫描时间。机器上电后先进行初始化工作，如复位定时器、检查I/O组件连接等，然后在此基础上开始进入系统的扫描周期，通常将输入扫描与输出扫描合称为I/O扫描，因此处理器扫描时间为I/O扫描与程序扫描(逻辑扫描)之和。I/O扫描时间是指处理器把其输出映象表的数据写到输出模块和把输人数据从输入模块读人到处理器输入映象数据表的时间。当处理器完成了系统中所有I/O刷新之后，就开始逻辑扫描。逻辑扫描是执行用户程序的时间，程序指令对某些条件进行检查并将其与输入映象表中的位相比较。如果映象表中的位与被检查的条件相符，则逻辑为真，处理器就刷新输出映象表中相应的位(注意:不是直接改变输出模块)。这个过程将连续不断地进行，直至执行到逻辑扫描的结束语句为止。这时就开始I/O扫描。在I/O扫描期间，处理器将完成内务处理和离散数据传送两项工作。内务处理时间(一般不大于4.5ms)包括处理器内部检查:用输出映象表数据刷新处理器基本框架上驻留本地I/O输出模块;用输出映象表的数据刷新远程I/O缓冲区;用处理器基本框架内的I/O输入状态刷新输入映象表;用存放在远程I/O缓冲区的远程I/O输入状态刷新输入映象表。在完成内务处理之后，处理器将进行扩展本地I/O框架(如果存在)的扫描:扩展本地I/O的离散数据在处理器数据映象表和扩展本地I/O框架中的I/O之间进行交换；扫描扩展本地I/O框架所需要的时间加上内务处理时间就是总的I/O扫描时间。5 可编程序控制器的主要功能有： a. 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。 b.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。 c.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。 d.顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道貌岸然加工工序的控制中，只有前一道工序完后，才能进行下一道工序操作的控制。 e.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。 f.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。 2.2 S7-200 PLC 性能简介西门子S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能价格比。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，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、电梯控制、民用设备、环境保护设备等。西门子S7-200系列PLC的具体数据如图2.2所示：图2.2 S7-200系列PLC中的CPU22X的基本单元框图2.3 MCGS软件概述 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司出品的MCGS（Monitor and Control Generated System)全中文工控组态软件允许两个客户端用IE浏览器登录访问（当然MCGS也有无限点数和无线客户端的版本）。经授权客户端通过IE浏览器向现场PC机一样，对设备和装置进行远程监控。由MCGS生成的用户应用系统亦称组态工程，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗实时数据库好运行策略五个部分组成。窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接供给用户使用，在窗口内用户可以放置不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完成不同的功能。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交换图形界面。组态配置各种不同类型和功能对象或构件，同时可以对实时数据库进行可视化处理，这样形成一个有丰富功能可以实际应用的工程。然后把组态环境中的组态结果提交给运行环境，运行环境和组态结果就一起构成了用户自己的应用系统。MCGS系统包括三种基本类型的构件：设备构件、动画构件、策略构件以完成MCGS设备驱动、动画显流程控制的所有构造工作，开放式结构，广泛的数据获得和强大的数据处理功能。MCGS提供多种高性能的I/O驱动，全面支持OPC标准，具有完善的安全机构、强大的网络功能、丰富的报表处理方式及显示多种趋势曲线功能。 MCGS是一套基于Windows操作系统可用来快速构造和生成上位机监控系统的组态软件包，他为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作工具。MCGS组组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采用C+编程，通过OLE技术向用户提供VB编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件，用户可随时方便的扩展系统的功能。根据设定方案，应用MCGS组态软件对系统进行组态设计，具体组态过程可包括以下几个部分：（1） 用户窗口组态。设置工程的人机交换界面，入系统的主控界面、动画、报警、趋势曲线等。（2） 主控窗口组态。本窗口为工程主窗口，用户窗口组态完成后，在主控窗口中，通过对系统菜单和参数的定义和设置来调度，管理用户窗口的打开或关闭。（3） 实时数据库组态。工程组态个数据交换处理的核心缤纷将MCGS的各部分有机的联合成一体，根据设计的要求，在MCGS的实时数据库窗口中对创建数据对象的基本属性、存盘属性、报警属性等进行定义和设置。（4） 设备构件组态。这是链接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配，置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量，在基本属性中设置鸿格模块的通信方式等。在通道连接窗口中，将DI输入计时器通道和实时数据库中的数据对象连接起来，添加虚拟通道，用于连接可在线调度的煤耗参数，在数据处理窗口，设置数据处理方法，如滤波、工程转换（即把采集进来的的数据或输出的数据转换为具有实际意义的工程数据），如工程转换处理煤耗计量时，因通道采用的是脉冲信号，而煤耗实际上是实型数据，则是用多项式的处理方法，对应通道进行转换，通过在设备窗口中对数据的前处理即可得到该时刻的煤耗。（5） 运行策略组态。完成工程运行流程控制。根据运行策略的不同作用和功能，MCGS把运行策略分为启动策略、退出策略、循环策略、用户策略、报警策略、时间策略、热键策略7种，每种策略都有一系列功能模块组成，噶系统侧重于煤耗的查询统计及监控功能，根据系统的监控流程和操作处理，在MCGS的运行策略窗口中，对以上运行策略分别进行组态设置，如在用户策略种，利用策略工具箱添加脚本构件，存盘数据提起构件等，采用类Basic语言命令编程。昆仑通态组态软件是真正的客户/服务器软件，同时支持分布式服务器和分布式客户端。一处定义，多处引用：在服务器端定义的点，可以同时在多个客户端上引用，减少组态工作量和避免数据的不一致性。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、网络设备等700多种国内外众多常用设备，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，包括电话通讯网、宽带通讯网、ISDN通讯网、GPRS通讯网和无线通讯网等。2.4 变频器概述变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。随着电力和微电子产业的不断进步，大功率晶体管、大功率模块技术的不断提高，变频装置在控制、检测方面不断向智能化、数字化、多元化方向发展，使用范围越来越广，控制精度越来越高，操作也越来越简单。变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需要。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWMVVVF)调速的研究得到突破，20世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的 VVVF变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛应用。 在中国最早生产的变频器可能是大连电机厂组装的富士产品。目前在低压（380V）中小功率范围，中国生产的变频器质量据信也已经稳定。变频器主要由主电路、吸收电路、采样电路、驱动电路、控制电路、采样信号处理和故障保护电路、外接口电路与电源电路等组成。其中主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器电路三部分组成。整流电路是常规的三相全控桥式整流电路，但整流电路输出电压是脉动的直流电压，必须加以滤波，一般采用电容滤波，同时在整流与直流电路之间起去耦作用可以消除干拢。在中间直流电路里要设一专门的储能电容，同时为了保护大容量的储能电容和保护直流电路里的整流二极管又在整流电路和中间直流电路里之间增设限流电抗器在刚接上电源的瞬间将限流电抗器接入，然后由延时动作的接触器将它短路。逆变器部分采用三相桥式逆变器，每一桥臂上必须并联一个同等容量的快速动作的开关二极管作为续流用，为电动机与中间储能电路进行无功能量交换提供通路。变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器与交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。目前，多数电厂的给煤机输煤系统，存在环境差，调速不稳定，故障多，耗能大，效率低，而且经常出现飞转现象，严重影响锅炉正常运转，并造成电能的浪费和材料配件的损耗，同时对检修维护工作造成极大的困难。变频调速是在现代微电子技术基础上发展起来的新技术，它不但比传统的直流电机调速优越，而且也比调压调速、变极调速、串级调速等调速方式优越。应用实践证明，交流电机变频调速一般能节约电能30%，目前工业发达国家已广泛采用变频调速技术。下面介绍一下变频器的调速原理：由电动机特性可知，异步电动机输出轴转速(简称电机转速)为式3.1：n=(1-s)*60*f/p ( r/ min) （2.1）式中：n电动机同步转速；f电动机定子供电频率；p电动机电极对数；s=(no-n)/no为转差率。显然，改变公式中的参数f、p 和s，便可改变电机的同步转速。由于给煤机所配用的交流异步电动机的转速与同步转速之间的转差率s极小，若将这一微小差别忽略不计，则上述公式可近似等同于给煤机电机的转速公式。以往的电机调速大多通过改变参数p和s实现的，变频调速是通过均匀地改变定子供电频率f，平滑地改变电动机的转速，并且在调速过程中，从高速到低速均能保持有限的转差率。变频器的调速范围，理论上讲为0100%。但是，根据不同类型的工况及煤种，一般应将转速限制在301200rpm，这可通过设定变频器的V/ f 曲线来实现。因为是通过均匀地改变定子供电频率f而改变电动机的转速，所以具有高效率、宽范围和高精度的调速性能，以及足够强度的机械特性。3 称重给煤机控制系统硬件设计3.1 称重式给煤机简介给煤机计量及控制系统结构如图3.1示。其中本体为皮带式称重给煤机，它是一种封闭的给煤机械并装有链式清理刮板，以保证给煤机安全运行。在给煤机内装有几米长的输送皮带，在输送机位于给煤机进料口与驱动滚筒之间安装有单托辊或双托辊称重机构构成称重跨距。图3.1给煤机控制系统组成框图称重机构构成称重跨距，图3.2 是一个典型的单托辊皮带秤，它由3 个托辊组成，托辊1 和托辊3 固定在机座上，托辊2 悬挂在高精度称重传感器上为称重托辊，当被输送的煤通过该称重跨距时，称重传感器产生一个与载荷重量成正比的电压信号，该信号经屏蔽电缆送给电气控制系统，同时安装在皮带头部驱动滚筒上的测速传感器，将皮带的速度以脉冲信号的形式送给电气系统，电气系统可自动控制给煤机及清扫电机的起停，同时根据燃烧系统的要求通过变频器控制输送皮带的速度以调节给煤率。在给煤机出口设有煤闸门可以自动控制煤闸门的开启或关闭，并设有闸门故障报警，为了使给煤系统安全可靠运行, 在进煤口安装 1 个煤流监视器，在出煤口安装1 个堵煤传感器，可监测堵煤及断煤信号，另有电机故障、清扫刮板故障、温度报警信号装置以及故障连锁停机保护等。图3.2 称重式给煤机单辊皮带秤示意图称重给煤机要有封闭箱体、输送系统、清扫系统、计量系统、温控等保护系统，电动砸门与电气控制系统组成。并可根据实现方案进行扩展。在给煤机工作过程中，煤从进入后秤端托辊直到离开前秤端托辊的过程中，称重传感器都会受到物料重量的作用，甚至在两秤端托辊之前后各35个托辊间距内的皮带跳动和张力变化都会对传感器产生影响，因此这一区段被叫做称重域。但物料并非在称重域内任何位置把其重量完全传递给了传感器，当物料还没到达第一个称重托辊之前或已驶离最末一个称重托辊之后，物料重量是由称重托辊与秤端托辊共同承受的，而秤端托辊受到的力并不传递给传感器（及支点）。称量长度与称重域不是同一个概念，而是指物料在皮带秤的该段长度内把重量全部传递给了传感器，因此也被叫做等效称量段。OIML R50对于称量台式承载器称重给煤机的称量长度的描述是：“对于多托辊皮带秤，是称量台两端称重托辊的距离L0加上该托辊与相邻秤端托辊的距离La 和Lb的各一半；对于单托辊皮带秤，其称量长度为前后两秤端托辊距离L1的一半。” 事实上不难推导出更为简明的统一表达式：“前、后两秤端托辊的距离与最前、最后两称重托辊的距离（对于单托辊皮带秤L0= 0）之和的一半，即 1/2 （L1+L0）。” 注：L= 1/2 La+L0+ 1/2 Lb = 1/2 La+ 1/2 L0+ 1/2 L0+ 1/2 Lb = 1/2 （La+L0+Lb）+ 1/2 L0 = 1/2 （L1+L0） 4具体的称重原理：经称重传感器测得的原煤重量与经速度传感器测得的皮带速度相乘所得的值一方面经过积分器积分得出累积煤量，另一方面与DCS控制的锅炉所需煤量比较，得出的进给率偏差经常规PID控制调节，所得的值输送到变频器，变频器接受远方模拟量端子输入控制，也就是说PLC输出模拟量转速控制信号到变频器，由变频器来完成变频控制给煤机电机，最后电机调节皮带转速，进而调整燃烧所需要的煤量，同时也实现发电功率调节。2称重给煤机的称重原理图如图3.3所示。图3.3 称重给煤机的称重原理图3.2称重给煤机的控制系统功能a.起停控制根据DCS 远方命令，可实现给煤机运行的启动和停止、出煤闸门的开启和关闭控制。在手动方式下，反转按键使皮带反转用于反转卸煤。恒速按键使皮带恒速运行用于检修和试验。对给煤电机及调速系统运行状态进行实时监控。当发生各种故障时，可发出相应报警信号，并做相应的停机控制，实现保护功能。当磨煤机故障或出煤口闸门故障时能实现自动联锁停给煤机。可参与实现制粉系统的顺序逻辑控制。对出口闸门的打开和关闭过程进行逻辑判断，以确定开或关的过程是否正常，并进行闸门故障的报警输出和控制。b.输送皮带速度调节给煤机的给煤量控制由DCS系统远（4-20 mA）信号给定，并通过变频调速来实现输送皮带的速度控制。控制系统向DCS 控制中心发送煤流量(4-20mA）信号和输送带速度（4-20mA）信号。c.给煤机系统运行状态监视实时监视给煤系统的运行状态，可通过电缆或通信方式向DCS 控制中心上传给煤机各种运行和报警信号，就地柜上也有运行和报警指示。如有任一故障报警，必须在就地柜上复归。如果报警信号复归不了，说明报警故障来源没有消失。如发生严重故障如电机故障、联锁停机、出口堵煤时，报警的同时要停止给煤机。d.清扫链起停控制链条清扫电机随给煤机启动的同时启动，并可以通过转换开关手动进行控制。当清扫装置安全销动作时会有报警信号，当清扫电机过电流时，对应保护会停止清扫电机的运行。e.通信接口双路485 通信接口，采用通用的MODBUS 协议，可以和DCS 系统联网运行。并具有双路冗余提高通信系统的可靠性。f.故障记录功能可动态保存最近10 次故障的详细记录，失电不丢失数据，包括故障性质和故障发生时间。最近10次停运发生的时间。3.3 称重给煤机的计量原理图图3.4 称重给煤机的计量原理框图4 称重给煤机控制系统软件设计4.1称重给煤给煤机控制系统I/O表表4.1控制系统I/O表点名名称点名名称m1.0子程序0vw0A传感器皮带测重结果m1.1子程序1vw10B传感器皮带测重结果vd32实时AD数vw72A传感器加砝码的测重结果vd36空载时测重结果vw4A传感器给煤测重结果vd40给定AD数vw14B传感器给煤测重结果vd48重量系数vw52速度脉冲数vd86累积煤量vd62瞬时流量vd56皮带速度m10.1清零累计煤量4.2梯形图工作过程分析当M1.0通电时调用子程序0，进行零点校验，测出皮带无重物时的重量信号，即A传感器测出结果存在vw0，B传感器测量的结果存在vw10。当M1.1通电时调用子程序1，进行量程校验，测出皮带上有砝码时的重量vd40及重量系数vd48。SM0.1每隔0.1秒通电一次，对VB22和VB23进行清零。每隔0.1秒调用一次中断子程序，每1秒测量一次皮带上有煤时的实际重量，重力传感器A和B分别减去A0、B0再相加得煤的实际重量，将煤实际重量信号转换后输出显示在监控屏幕上，将实际重量与累计值相加得的新的累计值显示在监控屏幕上。将A与上次的A比较，B与上次的B比较，A与B比较，当相差较大时分别使灯M0.1、M0.2、M0.3亮。速度信号为脉冲信号，每个脉冲经过时通电计数器加1，当M0.0通电时计数器归零。称重给煤机称重公式如式4.1与4.2所示。给煤率=重量系数*(实际重量AD-转换数皮带AD转换数) *皮带速度 （4.1）重量系数=给定的定度块重量(KG)/称量跨度(CM)*定度块重量AD转换数 （4.2）4.3称重给煤机控制系统梯形图VD82图4.1 称重给煤机控制系统梯形图4.4称重给煤机组态设计 称重给煤机控制系统监控画面如下图所示。当按下启动按钮时，开始启动。操作员通过监控画面可以看到现场的给煤情况。当称重传感器没有失效时，输煤量就等于实时测得的煤量；当称重传感器失效时，输煤量就等于密度与容积之积。在MCGS监控画面上还有其他的数据显示以及人性化的控制操作，便于操作人员能够正确的处理各种情况。操作人员不但可以通过监控画面实时监测皮带速度、瞬时煤量、累积煤量，而且还可以进行校验、故障报警其他操作。称重给煤机操作面板如图4.2和4.3所示。图4.2 称重给煤机控制系统监控画面图4.3 称重给煤机控制系统监控画面因为组态图有个人资料，所有删掉了，如果很需要的学弟学妹可以给我百度知道留言，我发给你总结本次毕业设计，我的题目是基于PLC的称重给煤机控制系统设计。相比以前的给煤机输煤系统，经过改进的称重给煤机控制系统采用PLC控制调节给煤机马达转速，最终实现系统的煤量调节，同时也实现发电功率调节。该控制装置主要由PLC、监控软件、变频器、重量检测机构、给煤机马达转速检测机构及各种执行机构等组成。该系统大大提高安全可靠性，增强事件追忆能力，改善计量精度（达到0.25%的称重测量精度），改造后系统运行达到了经济高效稳定的预定要求。毕业设计是对我这四年学习的总结，能很好的把理论和实践结合在一起。首先，寻找与课题相关的资料并且研究设计方案，进行设计的总体规划，理清课程设计思路，但是这些具体的方案落实到每个设计环节和步骤中，难免会出现一些错误，这就需要在进行设计的过程中利用所掌握的知识认真排查错误原因，多方面思考，不断地改进自己设计的不足之处和错误。其次，运用所学的知识，把前期的准备工作整理成一个完整的体系，进行整体设计。前期的准备工作十分重要，从专业基础知识、专业外语、专业相关框图等方面都需要做充分的准备，这样撰写论文时才能作到思路明确，条理清晰，论文才会更加完善。监控软件在电厂各种监视控制中应用非常的广泛，它通过接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，做到实时的掌握生产现场的设备的状态，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。它除了可以了解各设备的运行状态外，还能显示报警信息，是一个很好的上位机软件。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式，模拟输入和模拟输出，控制各种类型的机械和生产过程。通过组态软件与可编程序控制器（PLC）的连接就可实现配煤系统的监视与控制。通过这次对给煤机监控系统的设计使我加深巩固了基础知识，更加深刻的把握到基础知识的重要，了解了本专业的具体应用范围和未来工作中应用方法措施。提高了动手和实际解决问题的能力，提高了对问题整体规划的意识。能把握重点设计的核心，并提高查阅资料的能力，培养了团队合作精神和人际交往能力，尤其通过铁岭电厂的实习际让我对给煤控制系统有了更深刻的了解。加深了对PLC控制系统的进一步了解，更加