锅炉分煤控制系统设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除锅炉分煤控制系统设计摘要 现在火电厂发电过程中输煤配煤系统扮演着越来越重要的角色，它是保证机组稳定的重要条件。输煤配煤系统服务于电厂的煤仓系统，如何监控这些煤仓的煤位就成了一个必须面对的问题。该设计应用微波测距的原理对煤位进行探测，设计基于组态王6.53人机界面。以可编程逻辑控制器为基础的煤位监控系统和煤位控制系统，实现现代设备的自动控制。应用组态王软件使画面更加直观。通过串行端口，数据可以及时地向上位机传输，同时为系统以后的扩展奠定基础，该系统使用方便、精度高、适应性好、抗干扰能力强、不存在近距离盲区等优点。 关键词：组态王；监控系统；煤仓煤位；plc； AbstractPower transmission and distribution of coal thermal power plant control system is a very important support system, it is important to ensure stable conditions for generating units. how to control coal-bit of these coal bunkers becomes a problem need to be solvd .This design is a coal-bit monitoring system use Kingview 6.53 man-machine as interface and use programmable logic device as control center ,This system is able to display real-time monitoring date and control device automatically . Application of configuration software makes images more intuitive and can display coal-bit, switches ,valves .Through a serial port ,date can be transmitted in real-time, while lays foundation for the future expansion of the system . The system has many advantages : install easy to use, high precision , adaptability , strong-interference ability , there is no blind spot at close range and so on . Key word : Kingview ; monitoring System ; Core Level in Bunker ; Plc; 目录摘要.1Abstract.2第一章 绪论51.1 引言51.2 PLC发展概况及应用.61.2.1 PLC的发展概况61.2.2 PLC的应用81.3 PLC的主要功能和特点.91.3.1 PLC的主要功能91.3.2 PLC的主要特点91.3.3 PLC的发展趋势101.4输煤程控配煤控制系统应用研究工业背景及意义.101.5毕业论文的主要任务.11第二章 输配煤系统的工艺流程122.1概述.122.2 配煤系统的主要组成12配煤系统.12第三章 监控画面的设计与开发.143.1 组态王组态软件的介绍143.2 组态王的功能153.3 组态王构成163.3.1 组态王整体结构.163.3.2 组态王组态软件五大组成部分.163.4监控画面的制作.16第四章 输煤配煤控制系统的设计234.1输煤系统的设计原则及方案.234.1.1设计原则.234.1.2总体方案的设计.234.2输煤配煤系统的全局流程.244.3配煤系统的实现.284.3.1自动配煤控制程序的设计.294.4输煤控制系统原煤仓料位计.294.4.1常用料位计简介.304.4.2 超声波式料位计的使用.30第五章 输煤程控分煤控制系统程序设计.335.1 S7200 micro PLC 介绍.335.2程序设计基础及流程分析.355.3PLC 硬件接线端子列表.37论文总结.38致 谢.39参考文献.40主程序.41组态王调试运行程序.50第一章 绪论1.1 引言火电厂单机容量和总装机容量在不断扩大,一个高出力、高可靠性、高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,输煤控制系统就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。输煤控制系统是火力发电厂的重要组成部分,其作用就是将煤从煤场输送到煤仓。由于煤场离煤仓距离较远,所以组成输煤系统的环节较多。输煤系统由卸煤、上煤、配煤等环节所组成,设备分散且与控制室相距较远,又由于整个输煤过程中,不可避免的煤粉飞扬,使得整个系统环境非常恶劣,这些都决定了必须提高输煤系统的自动化水平。火电厂输煤系统国内普遍采用皮带运输的方式,该方式结构简单、运输的长短便于调整、负荷便于分担、便于添加中间环节。输煤系统的作用就是将煤从煤场输送到煤仓。由于煤场离煤仓距离较远,所以不可能由一条皮带实现直接输送,应该由多条皮带组成,这样输煤系统的实现路径比较好设计;同时输煤系统是火力发电厂的众多环节中的一个重要环节,煤不经输煤系统的运输,就不能达到锅炉的燃烧炉膛,锅炉无煤,就不能将水转换为蒸汽,无蒸汽,气轮机就不能带动发电机,发电机未能转动,就无法正常进行发电生产。可见,火力发电厂煤炭运输是十分重要,因此输煤系统必须可靠。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。三种控制方式可能通过选择开关选择。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煤系统,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操作人员通过操作台上的开关和按钮进行选择和控制,同时相关信息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注意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,遇有紧急情况时能紧急停车。PLC作为一种应用在工业控制中的自动装置，其本身具有一定抗干扰能力，也比较适应工业现场环境。部分热电厂输煤程控系统就采用PLC-CRT监控方式，分上位机监控管理子系统，下位PLC程序控制子系统，现场传感子系统，控制箱子系统，工业电视子系统等五部分。国外PLC技术取得了飞跃，其容量成倍扩大、体积不断缩小、功能不断增强，不但具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能.还具有PID等特殊控制功能。可直接进行A/D, D/A转换，还开发管控一体化。使操作、使用和项目开发变得简单、方便。与此同时，PLC技术在电厂输煤设备中亦得到了广泛的应用，除翻车机、斗轮机、胶带机系统等大型工矿设备，实现了PLC控制外，环式给煤机、入厂煤采样机等中型设备亦实现了PLC控制，另外PLC还被应用于实物校验装置、入炉煤采样机等小型设备上。目前，PLC在输煤系统中的应用基本上限于设备级，各设备或系统处于各自的PLC控制之下，相互间基本独立。与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样，输煤系统的PLC控制也将从设备级发展到车间级，甚至工厂级，这是输煤系统降耗、增效的需要，也是生产管理和监控的需要。输煤系统实现程序控制和工业电视系统监视对提高输煤系统的可靠性、自动化程度，减少岗位人员和他们的劳动强度，加强输煤过程的运行管理和节能管理，实现状态检修具有非常重要的意义。1.2 PLC发展概况及应用1.2.1 PLC的发展概况PLC是在20世纪60年代后期和70年代初期问世的，开始主要用于汽车制造业，当时汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。汽车的每一次改型都直接导致生产流水线中的继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期越来越短，这样继电器控制装置就需要经常的重新设计和安装，十分费时、费工、费料。为了改变这种状况，美国通用汽车公司率先于1968年公开招标，要求研制新的控制装置取代原继电器控制装置。研制新的控制装置来取代继电器控制装置这一想法得到了美国数字设备公司的积极响应。1969年由美国的数字设备公司（DEC）成功研制出世界上第一台可编程序控制器。此后，这项新技术就迅速发展起来，并推动了欧洲各国，日本以及我国对可编程序控制器的研制和发展。1971年日本从美国引进了这项新技术，很快就研制成了日本第一台可编程序控制器DCS-8。1973-1974年西德和法国也开始研制自己的可编程序控制器。我国是在1974年开始研制可编程序控制器的。可编程序控制器问世以来，经过近30年的发展，产品现已发展到第四代。其发展过程大致为：第一代：1969-1972年，特点是： 功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数； 机种单一，没有形成系列； 与继电器控制相比，可靠性有一定提高； CPU由中、小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。典型产品有：美国MODICON公司的084；DEC公司的PDP-14,PDP-14/L；ALLEN-BRA-DLEY公司的PDQ-；日本富士电机公司的USC-4000；立石电机公司的SCY-022，北辰电机公司的HOSC-20；横河电机公司的YODICS。第二代：1973-1975年。特点是： 功能增加。增加了数字运算，传送，比较等功能，能完成模拟量的控制； 初步形成系列； 可靠性进一步提高，开始具备自诊断功能； 存储器采用EPROM。典型产品有：美国MODICON公司的184、284、384；GE公司的LOGISTROT；德国SIEMENS公司的SYMATIC S3系列和S4系列；日本富士电机公司的SC系列。第三代：1976-1983年。特点是： 将微处理器及EPROM，EAROM，CMOSROM等LST电路用在PLC中，而且向多微处理器发展，使PLC的功能和处理速度大大增强； 具有通信功能和远程I/O能力； 增加了多种特殊功能，如浮点数运算、平方、三角函数、相关数、查表、脉宽调制变换等； 自诊断功能及容错技术发展迅速。典型产品有：美国GOULD公司的M84、484、584、684、884；德国SIEMENS公司的SYMATIC S5系列；美国TI公司的PM550、TI550、520、530；日本三菱公司的MELPLAC-50、550；日本富士电机公司的MICREEX。第四代：1983年到现在。特点是： 能完成对整个车间的监控，可在CRT上显示多种多样的现场图像，CRT的画面可代替仪表盘的控制，做各种控制和管理操作，十分灵活方便。最大内存为896K，为第三代PLC的20倍左右； 有的采用32位微处理器，可以将多台PLC连接起来与大系统连成一体，网络资源可以共享； 编程语言除了传统的梯形图，流程图，语句表等以外，还有用于算术运算的BASIC语言，用于机床控制的数控语言等。典型产品有：美国GOULD公司的A5900及MODULAR SYSTEMS RESEARCH公司的TAC系列；德国SIEMENS公司的S7系列。目前，为了适应大中小型企业的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着以下两个方向发展： (1) 低档PLC向小型、简易、廉价方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制； (2) 中，高档PLC向大型、高速、多功能方向发展，使之能取代工业控制微机的部分功能，对大规模，复杂系统进行综合性的自动控制。从PLC的发展趋势看，PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中，PLC技术，机器人技术，CAD/CAM和数控技术将成为实现工业生产自动化的四大支柱技术。可编程序控制器及其网络是构成CIMS系统的基础，是现代工业自动化支柱之一。从世界范围来看，PLC及其网络的产量、销量等都非常的高，在我国也呈直线上升，几乎在国民经济的所有部门得到了迅速的普及与推广。全世界PLC及其网络系统的研究与制造达200多家公司，生产着400多个系列的产品。但若按其发展的历史渊源和所受的地域影响来划分，大体可分为三个流派，即美国产品、日本产品及欧洲产品。美国产品中以A-B公司的PLC及其网络产品为代表，日本产品则以OMRON公司的产品为代表，欧洲产品则以著名的德国SIEMENS公司的产品为典型代表。从技术层面上看，目前全世界的PLC及其网络正朝着工作速度越来越快、控制规模越来越大、内部器件越来越多、内存容量越来越大、模块化和高可靠性等方向发展。微电子技术、计算机技术及通讯技术的发展，为PLC的发展提供了基础。目前的PLC己具备热备份、分散化和开放性等高级功能，尤其是把个人计算机连入PLC网络的技术，个人计算机被建设成为PLC网络的超级终端或协议转换网桥的技术发展十分的迅速，各种与之配套的软件的功能己非常的强大，PLC及其网络正逐步具备相当一部分NC和DCS等系统的功能，其技术发展非常的迅猛。本研究课题正是为了推动PLC及其软件技术的发展而做出的，具备一定程度的现实意义。1.2.2 PLC的应用由于PLC的功能特点，因此在工业控制方面目前已广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、运输等领域。按照PLC的控制类型不同，PLC主要应用在以下几个方面。(1)用于逻辑控制逻辑控制是PLC最基本的应用，它可以取代传统继电器控制装置，如机床电气控制、各种电机控制等；还可用来取代顺序控制和程序控制，如电梯控制、矿山机械提升设备控制和皮带运输机控制等。它既可用于单机控制，又可用于多机群控制以及生产自动化控制。(2)用于闭环控制PLC具有D/A、A/D转换、算术运算及PID运算等功能，可以实现对模拟量的处理，可以实现闭环的位置控制、速度控制和过程控制。如锅炉、冷冻、水处理器、酿酒等的过程控制，比例阀阀芯的位置控制，矿山提升机中主电机的速度控制等。 (3)用于数字控制PLC能和机械加工中的数字控制（NC）及计算机数字控制（CNC）组成一体，实现数值控制。随着PLC技术的迅速发展，有人预言，今后的计算机数控系统将变成以PLC为主的控制系统。(4)用于机器人控制随着工厂自动化网络的形成，使用机器人的领域将越来越广。对于机器人，许多使用单位也选用PLC来控制，自动地处理它的各种机械动作。如美国JEEP公司焊接自动线上使用的29个机器人，每个都有一个PLC进行控制。(5)用于组成多级控制系统近年来，随着自动化控制技术的发展，不但能实现生产过程自动化，还可使生产过程长期在最佳状态下运行，这就需要把生产过程自动化和信息管理自动化结合起来。高功能的PLC具有较强的通讯联网功能，PLC之间、PLC与上位机之间可以通讯，从而形成多级控制系统。在我国，PLC的应用最近几年发展很快。首先应用于一些大中型现代化工厂的引进工程上。如上海宝山钢铁（集团）公司，武汉钢铁（集团）公司和首都钢铁总公司等大型钢铁企业。另外，在旧设备的技术改造上，PLC的应用也较广泛，且取得了可观的经济效益。在产品设计方面，PLC的应用不断扩大，尤其在机械制造业中发展较快。在其他方面，各工厂和研究单位也都不断推出由PLC控制的新产品。1.3 PLC的主要功能和特点1.3.1 PLC的主要功能PLC的主要功能有:逻辑控制；定时控制；数据控制(PLC具有数据处理能力)计数控制；步进(顺序)控制；PID通信和联网；另外，PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如:定位控制模块，CRT模块。1.3.2 PLC的主要特点PLC的主要特点如下:(1)高可靠性 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离； 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10-20ms； 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰； 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大； 大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，使可靠性进一步提高。(2)丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如:交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/0模块与工业现场的器件或设备，如:按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块。为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。(3)采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。(4)编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。(5)安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。1.3.3 PLC的发展趋势PLC通常在两个方向上发展：一是朝体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的方向发展，使PLC的使用范围不断扩大，达到了遍地开花的程度；二是朝大型化、网络化、多功能方向发展，不断提高其功能，以便与现代网络相连接，组建大型的控制系统。在具体技术方面，PLC在以下几个方面得到了发展。(1) 在PLC编程语言方面为了完成复杂的控制功能，发展了功能块流程图语言、与计算机兼容的高级语言及专用PLC语言等多种语言。现在，大多数PLC公司已开发了图形化编程组态软件。该软件提供了简捷、直观的图形符号及注释信息，使得用户控制逻辑的表示更加直观明了，操作和使用也更加方便。(2) I/O模块智能化和专用化各模块本身具有CPU，能独立工作，可与PLC主机并行操作，在可靠性、适应性、扫描速度和控制精度等方面都对PLC做了补充。(3) 网络通信功能标准化由于可用PLC构成网络，因此，各种PC、图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机和工作站，能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持及信息打印功能。(4) 控制技术冗余化采用双处理器或多处理器，由操作系统控制转换，增加了控制系统的可靠性。(5) 机电一体化可靠性高、功能强、体积小、重量轻、结构紧凑及容易实现机电一体化是PLC发展的重要方向(6) 控制与管理功能一体化随着VLSI技术和计算机技术的发展，在一台控制器上可同时实现控制功能和信息处理功能及网络通信功能。采用分布式系统可实现广泛意义上的控管一体化。1.4输煤程控配煤控制系统应用研究工业背景及意义随着我国电力事业的飞速发展，火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增大，运行参数越来越高，主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂。输煤系统是电力生产燃料供应的有利保证，是电厂辅助系统的重要组成部分。因此在输煤系统中选择比较有优势的PLC控制系统，整个控制过程具有正常运行及事故处理，各种参数的监测、报警信号的发出、装置的调节、控制及设备危险时的保护功能。实践证明PLC系统可以有效的防止事故扩大，保证设备和人身的安全。目前输煤系统实现了程序控制和组态王系统监视,这些对提高输煤系统的可靠性、自动化程度,减少岗位人员和他们的劳动强度,加强输煤过程的运行管理和节能管理,实现状态检修具有非常重要的意义。由于电厂输煤系统粉尘和噪声比较大,设备运行环境恶劣,由传统的常规电器构成的控制系统运行可靠性差,而可编程控制器具有可靠性高,抗干扰能力强,扩充方便,组合灵活,控制程序改写方便,体积小,重量轻,施工工作量减少,功能完善的特点,因此由其构成的输煤控制系统目前得到普遍应用。由于输煤系统的设备多、传输距离长、故障因素多、现场及时发现故障比较难,每台设备都拥有各自的控制系统,因此如何组织和管理好这些设备,实时直观、清晰地监视现场情况,及时发现输煤系统中的各种故障,使整个输煤系统在最高效率状态下运行,是国内火电厂输煤专业发展中需要解决的首要问题。全集成化的输煤过程控制器网络是能够满足对输煤设备的管理与控制要求的较好途径。这里采用网络配置,以期达到各设备之间的协调和统一管理。本课题就是针对电厂输煤的特殊的、恶劣的环境，运用现代高科技控制及监控技术来高效地完成输煤任务，代替大量劳动力，提高人身及设备的安全。通过对输煤程控系统的深入研究，对改变当前我国电力企业输煤管理的落后状态，实现其高度自动化有着重要的应用价值。1.5毕业论文的主要任务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。分煤配煤系统是输煤系统的一个组成部分:为了保证后续设备的安全及锅炉的安全运行,必须保证各原煤仓既不能满仓溢出,又不能空仓而中断供煤。故配煤系统的安全可靠，对整个系统良好运行，有及其重要的作用。本课题的基本任务有以下几个方面：(1)用PLC技术实现基本煤仓配煤功能，包括低位优先配煤、顺序配煤、余煤配煤。在程控自动配煤方式下，当煤仓顶皮带运行时，即开始进行自动加仓配煤。加仓时，系统根据各仓的储煤量，1、首先对出现低煤位的煤仓优先配煤。2、当所有仓的低煤位都消失后，顺序配煤至各仓都出现高煤位。3、顺序配煤过程中，若某仓又出现低位，则立即转向该仓进行低位优先配煤，至该仓低位消失后，延时120秒又返回顺序配煤的仓继续顺序配煤。4、顺序配煤至所有的仓都出现高位，发出程配完毕信号，运行流程从煤源开始顺煤流方向延时停机。5、停机信号发出后，皮带上的余煤均匀分配给各仓，直至煤仓顶部皮带停止运行。另外，还要具备手动配煤功能：“手动配煤”是在工作站上用功能键，根据工作站CRT上显示煤仓储煤量情况，实现一对落犁煤器的控制操作。(2)运用组态王软件制作监控画面：控制方式的选择设置，能显示输煤工艺流程全貌图，工艺流程局部图，设备运行动态显示，煤仓高低位报警显示，动态料位显示，犁煤器抬、落状态显示等。组态王为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。第二章 输配煤系统的工艺流程2.1概述基于输配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。输煤系统是火力发电厂中较为宠大的一个公用系统。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。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的控制，甚至智能控制;并能实现远程通讯，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。2.2 配煤系统的主要组成配煤系统输配煤系统, 在各个电厂自动化程度不一, 一般输煤自动化都已经得到很好解决, 但配仓逻辑复杂,人为因素多, 对传感器的稳定性要求高, 自动化程度不高, 基本上还是手动模式操作, 集控系统只起监视作用。在设计电厂输配煤远程监控系统时, 发现该系统配仓部分的控制任务输入输出虽然不多, 但是逻辑较为复杂, 配仓过程是在模拟运行员的思维在做处理。它是利用犁煤器和输煤皮带对原煤斗进行配煤。其主要组成部分为n 个原煤斗，对应n-1 个输煤犁煤器，一条输煤皮带（备用的不算在内），控制系统通过调节犁煤器的起落来调整各个原煤斗的进煤(图2-1)。输煤皮带 高 位低 位犁煤器原煤仓图2-1 犁煤器配煤系统 第三章 监控画面的设计与开发3.1 组态王组态软件的介绍优质高效的监控系统可以为工业自动化开辟更为广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，随着我国计算机技术和网络技术狂飙式的发展，通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，对系统的更加安全可靠提出了更高的要求，在这方面，组态王软件将是我们理想的选择。当计算机硬件有了飞速发展之后，各种应用领域对软件提出了更高的要求。过去的工业监控计算机系统的软件功能是靠软件工作人员通过编程实现的，工作量大，且设计出来的软件通用性极差，软件功能可靠性也较低。因为对每次系统的应用，其软件都要重新编写。随着科技的发展，人们越来越重视组态软件的应用，对自动化程度、可靠性要求很高的工业监控领域，这种情况尤为突出。随谓组态软件，即为一组功能较强的软件包，它有一个友好的人机界面，且不用编什么代码程序便可生成自己需要的应用“软件”。组态软件是使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态王应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能，在组态软件出现之前，工控领域的拥护通过手工或委托第三方编写的HMI的应用，开发时间长，效率低，可靠性差。或者购买专用的工控系统，选择余地小，往往不能满足需求。很难与外界进行数据交互，升级和增加功能受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最合适自己的应用系统。工控软件的特点是开发周期长，被控对象复杂多样，且软件与具体工程、设备交织在一起，长期以来，软件的通用性和可维护性一直在困扰这工程技术人员，设备管理人员或主要编程人员的变动将给控制系统的运行带来极大的不便，甚至影响其正常工作，许多企业决策者也对此表现出极大的关注，为改变这一状况，国内外许多专家、学者、工程技术人员对工控软件进行了积极的探索，然而目前的工控仍存在二方面的主要问题：一是工控软件缺乏通用性，许多工控公司只提供特定的设备的驱动程序，一旦设备更新或变动，系统就必须重新设计；二是国内外工控软件价格昂贵，使许多国内用户特别是高校及中小型企业难以接受，以至不得不花费许多精力去开发自专用的测控软件。基于上述原因，迫切需要开发高性能价格比的国产工控软件，增加与国外产品竞争的能力。组态王工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT/2000/xp操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、历史数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。组态王操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。3.2 组态王的功能与国内外同类产品相比，组态王具有以下特点：1.全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序，可运行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000xp等作系统。2.庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。3.全新的动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。4.支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外，独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。5.简单易学的类Basic脚本语言与丰富的组态王件，使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统。6.强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。7.方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。8.完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外，组态王还提供了锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果。9.强大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。10.良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展组态王6.53与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。11.提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览到与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势，生产报表等等，并提供完善的用户权限控制 。12.组态王非常简单，用户只需要在窗口内进行简单的策略编辑、组态、连线、对外部硬件进行设置。在数分钟内既可完成几十各测点、多种监测画面的测控系统。组态王求在windows95, windows98或windows NT或windowsxp用户在组态环境下进行系统配置，可创建或定义多达128个策略，实践证明，该系统可省去用户开发软件的费用和周期，只需要极少的投入既可得到方便、实用、性能卓越的组态软件。3.3 组态王构成3.3.1 组态王整体结构 组态王包括组态环境和运行环境两个部分组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。3.3.2 组态王组态软件五大组成部分 组态王态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成(图4-3)，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1.主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。2.设备窗口：是连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。3.用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。4.实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将组态王工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。5.运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ifthen脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。3.4监控画面的制作现在的工业现场，都是在控制站或监控站中通过大屏幕或者PC机的屏幕上来了解工业现场的各种参数。于是，如何将工业现场中各种参数形象的用动画或动画的方式，来加以描述，就是工业现场“数据采集与监控”的关键所在。组态王网络版分为组态环境和运行环境，对系统的组态在组态王网络版组态环境下进行。双击桌面组态王工程管理器快捷方式，进入工程管理器画面，如下图点击“建件”进入新建工程向导如下图点击下一步，选择工程路径，进入工程名称和工程描述，在工程名称处输入“配煤系统”，点击完成并选择将该工程设为当前工程。双击输煤程控分煤系统进入工程浏览器如下图选择画面，双击新建按钮进入工程开发系统，在新画面中输入“配煤系统1”，然后点击确定进入画面制作界面，如下图所示图形对象放置在用户窗口中，是构成用户应用系统图形界面的最小单元，组态王中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型，不同类型的图形对象有不同的属性，所能完成的功能也各不相同。组态王的图元是以向量图形的格式而存在的，根据需要可随意移动图元的位置和改变图元的大小，在工具箱中提供了8种图元。为了快速构图和组态，组态王系统内部提供了27种常用的图符对象，称为系统图符对象。利用系统图符对象及流动块，进行组图连接，构成整体画面，至此，静态监控画面制作完毕，最后生成画面变量定义动画连接双击输煤程控分煤系统画面的各个部分进行组件连接如下图在编辑键下点击画面属性，进入画面属性后点击命令语言，在编辑框处输入命令语言脚本并点击确定即可点击 文件切换到view确定；进入运行系统，点击画面打开“配煤系统”确定；画面进入运行状态，如下图第四章 输煤配煤控制系统的设计4.1输煤系统的设计原则及方案4.1.1设计原则热电厂输煤线系统是整个电厂生产的生命线，控制系统直接面向生产的重要设备，且运行环境极其恶劣，粉尘多，水汽重，振动大，控制线路长，控制逻辑复杂。因而在设计时必需遵从可靠，实用，先进开放的原则。（1）可靠性 在系统中所采用的控制设备的耐用是最重要的。必需选用成熟可靠的。（2）控制产品与各类传感器。主要控制设备必须具备防尘、防水、防干扰、防振动的能力。在信号采集、开关确认等方面加强处理，确保系统的长期稳定可靠运行。（3）实用性 输煤控制系统所设计的控制方式必须从保护安全生产、简化操作、实现生产自动化的目标出发。对各种故障准确定位，对重要参数和控制动作及时记录。从传统的单一依赖手工操作方式控制设备到自动控制为主、手工操作为辅的操作方式。所有软件实现应实现全中文图形界面，且信号反应准确，操作方便。全系统真正成为一套可靠实用的输煤控制系统。（4）先进性 随着控制技术、计算机技术及网络通信技术的发展，现代控制设备提供了更加先进、成熟和强大的控制功能。输煤控制系统易于采用这些最新成果，如PLC技术、工业现场总线技术、分布式I/0技术。（5）开放性 系统在设计时应充分考虑到以后足够的扩充和升级余地。在设备选型时不仅应考察其接口的通用性与互联性，而且还应考虑到将来与全厂的信息管理网集成，不宜采用封闭式的、自成体系的连接体系。4.1.2总体方案的设计以PLC (可编程控制器)作为中心控制元件,对输煤程控分煤逻辑任务进行合理的编程控制,工控机(PC机)作为上位机便于远程监控操作, 运用组态软件动画监控.现场料位计和上、下限位行程开关作为测控信号,通过传输电缆把所测量的信号,实时输送到PLC 的输入控制端,经过PLC 的逻辑运算后,输出相应的控制信号,来控制犁煤器的抬落动作,进而完成对原煤仓的逻辑配煤.输煤程控分煤系统设计方案如图3-1 所示：工控机(PC机)P L C犁 煤 器高报低报上限位行程开关下限位行程开关图4-1 总体方案的设计关于PLC 对犁煤器的控制设计,原煤仓是否加煤,取决与对应的犁煤器是否下落到位.而犁煤器的上升、下落与停止等动作,可以通过电机的正转反转与停转来实现.而电机的正转、反转与停转又可以PLC 的输出信号来控制,PLC 控制电机正转/反转与停转的输入控制信号又可以通过上限位程开关和下限位行程开关控制.下限位行程可以利用犁煤器下落后的重力压力作为压力传感器的触发信号,电机反转时带动犁煤器上升的拉力可以作为上限位程开关的触发信号.如此,犁煤器触发上限位程开关和下限位行程开关信号, 上限位程开关和下限位行程信号作为PLC 输入信号控制电机的正转、反转与停转,电机正转、反转与停转控制犁煤器的上升、下落与停止等动作(图3-2)。P L C电机动作犁煤器动作上、下限位行程开关图4-2 PLC 对犁煤器控制关系4.2输煤配煤系统的全局流程根据工程控制系统要求，首先要分析所有控制要求之间的关联。由本课题的任务分析，本系统采用结构化程序程序变成方法。根据控制功能，规划设计主程序模块结构流程图。(如图4-3, 图4-4，图4-5)低报？1仓高报？对该低报仓加煤低报消失？开 始延时20S对1仓加煤低报？2仓高报？对2仓加煤对该低报仓加煤低报消失？延时20S有无有有有无无无未消失消失消失未消失图4-3 输煤程控配煤系统流程图无低报？3仓高报？对3仓加煤对该低报仓加煤低报消失？延时20S低报？4仓高报？对4仓加煤对该低报仓加煤低报消失？延时20S有消失未消失无有有无消失未消失有无图4-4输煤程控配煤系统流程图延时20S低报？对该低报仓加煤低报消失？1、2、3、4仓均高报？对非高报仓加煤该仓高报？余煤均匀分配顺煤流停机结 束有无未消失消失是否是否图4-5输煤程控配煤系统流程图4.3配煤系统的实现假如输煤调度运行是由调度人员人工操作完成的，而这类系统对调度的实时性要求很高，在高密度的运行条件下将不能满足原煤斗用煤运输高效、可靠的要求，调度员个人的劳动强度太大。科技的进步要求工业自动化加强，正常情况下，基本上不需要人员现场作业。系统有自动配煤、手动配煤、就地操作，三种控制方式。自动配煤完全根据现场的煤位信号和犁位信号，以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修犁，自动控制犁的抬落，完成原煤仓的加仓配煤，手动配煤则由操作员根据现场的煤位和犁位信号通过上位机一对一操作犁的抬落来完成原煤仓的加仓配煤。 (1)配煤程控配煤程控是根据现场煤位信号进行自动配煤，有三种原则，即优先配、顺序配、余煤配。若某仓一旦出现低煤位信号，不管原来配仓在哪里进行都将立即中止而转入对低煤位信号的仓配煤，即出现低煤位信号的仓要优先配煤。如果是有两个以上的仓同时出现低煤位的信号，则按顺煤流方向依次配仓至低煤位信号消失后延时一段时间。当全部低煤位消失时，各仓的配煤将按顺煤流方向依次进行，对原煤仓，每个仓都配至高煤位出现为止，对圆筒仓，高煤位没有出现时，定时配10分钟，高煤位出现时，马上转下一个。如正在进行顺序配煤时,某煤仓又出现低煤位报警,则立即转到低煤仓进行低煤位优先配煤,配至低煤位消失后延时一段时间,然后返回到刚才顺序配的煤仓进行顺序配煤。如遇到检修犁自动跳过。如果落犁信号发出后10秒后，该犁仍未落到位，则发出犁煤器卡死信号，并转入下一犁继续配煤。因过多的