PLC结合触摸屏实现入炉给煤机的自动化人性化解析

1、PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化1PLC+触摸屏实现入炉耐压给煤机检测自动化、检控人性化朱尊峰（江苏赛摩集团有限公司）摘要 结合一个循环流化床锅炉入炉给煤工程项目，利用现代科技PLC结合触摸屏 实现给煤机的检测自动化，维护及控制人性化，解决了传统控制无法解决的皮带打 滑检测难题。提高了入炉给煤系统安全性和可靠性。并在后继项目中得到推广。主题词：入炉给煤耐压称重给煤机 PLCPLC 触摸屏一：工程概述现今世界各国所采用的发电方式中，最主要的是火力发电、 水力发电和核能发电。 我国当前的电源构成情况大致是火力发电占75%左右。火力发电中，大约78%以上烧煤，不足20%烧油。给煤系统在锅炉诸

2、系统中占有重要地位，其对锅炉的长期稳定运行起着决定性的作用。在循环流化床锅炉系统中尤其如此，循环流化床锅炉不需要设置制粉系统，经破碎符合一定粒度要求的煤由给煤系统直接送入炉膛，石灰石的给料量主要是根据给煤量进行调节的，给煤的精度计量和灵活调节就显得极其重要。福建省龙岩发电有限责任公司龙岩坑口火电厂项目，本工程为四台135MW机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超高压再热循环流化床锅炉，采用后墙二级给煤，一级为耐压称重皮带给煤机，二级为耐压刮板式给煤机。 原煤经破碎机破碎后进入主厂房煤斗，由煤斗落到耐压称重给煤机，再经耐压刮板式给煤机送入锅炉，每台炉配两台耐压称重给煤机。二：耐压称重给煤机耐压称重皮带

3、给煤机采用ICS30型称重计量系统，30型全悬浮秤体、9370型称重传 感器、6012B型速度传感器；称重显示控制器为赛摩拉姆齐专利仪表XR2105型，中文显示、自动称量、自动校准。高低流量报警。速度/重量超限报警。0.5%。PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化2故障报警、PID/PEIC调节、 多路通讯接口及扩展槽、带抗干扰回路。控制精度wPLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化3给煤机进出口中心距离：一台27.879米，另一台29.515米。皮带较长，因此采取了鼓型专利滚筒和自动纠偏装置以防止皮带跑偏，并安装了防跑偏检测报警装置。耐压称重皮带给煤机系统示意图三：控制系统由于给煤系统在循

4、环流化床锅炉系统中占有重要地位，对锅炉的长期稳定运行起着决定性的作用。因此给煤机控制系统自身的稳定性、安全性亦十分重要， 传统控制系统对给煤机自身的检测有限，对给煤机自身安全及性能上的故障及故障隐患检测不全面，为提高给煤机长期运行的稳定性，减少因给煤系统的原因造成的损失。福建龙岩电厂项目耐压称重给煤机控制设计采用技术先进、科技含量高、控制性能可靠的可编程控制器（PLC）并配有触摸屏人机界面，可实现人机对话，实现系统参数的监控、修改调整。控制系统主要组成： 西门子SIEMENS S7-200 Micro PLC、Hitech PWS1711-STN触摸屏、 西门子SIEMENS Micromas

5、ter 420变频器、TURCK接近传感器、NEMICON OVW2系列 高精度编码器及施奈德SCHNEIDER电气元件等。西门子 SIEMENSSIEMENS S7-200S7-200 MicroMicro PLCPLC 简介：CPU226技术规范制砂讪一脸“g：口1沪IwraLJFI岬删L叫IWJII，口Iniu it-1Bltit丄也1Wflli*PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化4CPU 226 DC DC DCCPU 226 AC DC 电謡楊理待性尺寸尺寸（WXHXD） 莖量莖量功耗功耗196 x 80 x62 mm550 g11 W196 X80 X B2 mm6 和和 g

6、17 W存储器轄性程序存储黑程序存储黑在钱程序蝙極时在钱程序蝙極时 非在銭程序非在銭程序編辑时編辑时 数据存储器数据存储器装备健级电容）装备健级电容）冋选电池）冋选电池）16384 bytes24676 bytes10240 bytesIQQ小时小时典典型值何型值何丁丁 cat 摄摄少巾小时）少巾小时）2D0 天碘天碘型值型值16384 bytes24576 bytes10240 bytes1OO每每啊啊 DKHZ2 亍亍 20KH2限于限于 DC 输输 出出）PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化5當规特性定时器总数定时器总数256 个个256 个个1 ms4 个个4 个个10ms环环16

7、-?100ms236 个个2 祈祈计数器总数计数器总数2 讯（讯（由超级电容或电池备由超级电容或电池备2（宙超级电容咸电池备宙超级电容咸电池备内部存储器位撞电保持内部存储器位撞电保持份）份）25B（由超级电容或电池备（由超级电容或电池备2 朋（由朋（由超级电容或电池备超级电容或电池备份）份）份）份）112(SEEPROM)1120?储在储在 EEPROM)时间中斷时间中斷2 个个 1 ms 分辨率分辨率2 个个 1R1S 分辨率分辨率边沿中斷边沿中斷4 个上升沿和威个上升沿和威 4 亍下降沿亍下降沿4 亍上亍上升沿和威升沿和威 4 个个下降沿下降沿梯拟电位黠梯拟电位黠2 个目位分辨率个目位分辨

8、率2 个个 8 位位分辨率分辨率布尔量运算执行时间布尔量运算执行时间0.22(180.22ps时钟时钟内置内置内置内置卡件选项卡件选项存储卡和电池卡存储卡和电池卡存储卡和电池卡存储卡和电池卡集成的趣信功誉接口接口2 个个 RS*405 接口接口2 个个 R8-485 接口接口PPI, DPJT 波特率波特率9.6.19.2W187.5kbaud9.6.19.2WH67.5kbaud自由口波特率自由口波特率i.2kbaud 至至 H5.2kbaud1.2kbaud 至至 ii5.2kbaud毎段毎大电缆底度毎段毎大电缆底度使用陽离的中駐罄：使用陽离的中駐罄：使用陽离的中继器使用陽离的中继器：1B

9、7.5kbaudIV&1000187 Skbaud 可达口叩可达口叩米米38.4kbaud 可达可达 1200米，米，38.4kLaudnf 达达 1200米米米米未便用隔离中城器：別米未便用隔离中城器：別米耒使用隔韶中继器：別米耒使用隔韶中继器：別米盘大站点数盘大站点数毎段史了站毎段史了站 每每亍网路亍网路毎段毎段 3 斤站斤站每每个网第个网第126 个个站站126 个站个站揚犬主站数揚犬主站数3232点到点点到点（PFI 主站模式）主站模式）是是(NETRfMEIW)星星(NETR / NETO/)MPI 连接连接共共 4 个个 2 个保留个保留共共 4 个个, ,2 个保留个保留

10、(1 个绐个绐 FS 1TOP)0 个给个给 1 牛绐牛绐 OP）PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化6电涯特性输入电燕输输入电压入电压输输入电流入电流冲击电谎冲击电谎 隔离觑场与隔离觑场与逻辑逻辑） 保保持时间韓电持时间韓电）保险保险 （T 可替换可替换）20.4 至至 26.8 VDC150mA (RCPUJ24VDC)1 050mA 睡大负载睡大负载 1 24VDC)12A 28.3 VDCt 不隔离不隔离10ms , 24WG 时时X 2 別祠別祠慢速熔断慢速熔断85 至至 2S4VAC(47 至至 63 Hz)SOMOmACPU120/240 VAC)320/160mA ( (最

11、最大压大压载，载，120/240 VAC)2OA 264 VAC 时时 1500VACso/eoms 12040VACflt2A 250 mfS 速熔斷速熔斷24VDCftS3僅翩器电压僅翩器电压电磴限定电磴限定纹波噪声纹波噪声隔离備感器与逻辑）隔离備感器与逻辑）L+ +减减 5V1.5 砸值，砸值，鐸端限定非破鐸端限定非破 坏性坏性来自输入电源来自输入电源非隔离非隔离20.4 S 28.BVDC1印睚值印睚值，终端限终端限定非砥定非砥 坏坏性性小于小于 1 哋分值哋分值非隔离非隔离PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化7親字量首入特性本机集成数字星输入点数本机集成数字星输入点数2 4 输入

12、输入| | 2 4 输入输入输入类型输入类型漏型朋型漏型朋型（IEC 类型类型 1 牖牖漏型麟型漏型麟型（IEC 荽荽型型 1 礁礁型）型）型）型）额定电压额定电压24 VDC 4mA型值时型值时24 VDC 4 巾欣型值时巾欣型值时堀大持续允许电压堀大持续允许电压3DVDC30VDC浪涌电压浪涌电压35V DC , 秒秒35VDC, 2 2 秒秒選辑選辑 1 信号帰小）信号帰小）15 VDC, 2,5tnA15VDC, 2,5mA逻辑逻辑 0 信号區犬）信号區犬）SVDCi 1mA5VDC 1mA输入延迟输入延迟可选可选2 至至 12.Bms)(0 21 2.5ms)连接连接 2 线接近开关

13、传感爲线接近开关传感爲(Bera)允许漏电驗最犬允许漏电驗最犬1mA1mA隔离砚场与遷修）隔离砚场与遷修）光电隔离光电隔离星星是是500 VAC,SOO VAC J高速输入速率高速输入速率见接线图见接线图见接线图见接线图高速计数器逻辑仁帖高速计数器逻辑仁帖- -30VDC2DKHE( (单相单相) )，10KHZ20KHz(B)10KHZ底速计数器逻底速计数器逻1 = 15 -画相）画相）俩相）俩相）26VDC30KH 疋疋( (单相八单相八 20KHZ30KHZWW i 20KHZ同时接通的输入同时接通的输入两相）两相）俩相）俩相）电缆氏度垠大电缆氏度垠大所有所有所有所有屏蔽屏蔽5D0 米赫

14、准输入）米赫准输入）別別 U 米倦唯输入）米倦唯输入）5。米福速计数器输入）。米福速计数器输入）宜。米周連计数器输入）宜。米周連计数器输入）3 如米如米际堆际堆输入）输入）如咪侮推输入）如咪侮推输入）HitechHitech PWS1711-STNPWS1711-STN 触摸屏简介:PWS1700配备有5.7气320Hx240V） LCD显示荧幕及类比式触摸面板（Analog ResistiveTouch Panel）,此面板具有IP65（NEMA 4）的防水防尘工业级设计，是一种适用于各种恶 劣环境的高功能人机介面，其面板采用高亮度16灰阶STN或彩色TFT，使用者可以根据实际应用要求选择不

15、同机种。此系列产品通过CE及FCC认证。PWS1700/1720产品一般规格：PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化8ItemPWS1700-STNPWS1720-STNDisplay TypeMono chrome blue mode STN LCDDisplay ColorBlue;4 grey levelsDisplay Size5.7 (diagonal)Number of Pixels320*240PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化9Display Adjustme ntCon trast adjustable from touch scree nBack LightCCFL

16、;Life time is 20,000 hours under normal temperature and humidityTouch Scree nAnalog resistive type;Max.Number of switches are 40*30 Chemically strengthe ned glass back ing pan el;Over 1 milli on point activatio n;Hard coat is resista nt to most solve nts and chemicalsIn put Power24VDC10%;Under 10WOu

17、tput Power5VDC5%;Under 100mAFlash Memory640KByteRAM256KByteBatteryBackedMemoryX64KBCommun icatio n portsCOM1:X,COM2:RS232/RS422/RS485COM1:RS232/RS422/RS485COM2:RS232/RS422/RS485Prin ter portXCentronics compatibleFront Panel SealIP65 / NEMA 4Operat ingTemperature050CStorageTemperature-2060CAmbie nt H

18、umidity2090% RH( non-condensing)Vibrati onEn dura nee0.5mm displaceme nt,10-55Hz,2 hours per X,Y,a nd Z-axis direct ionsShock En sura nee10g,11ms three times in each direct ion of X,Y ,and Z-axisRF Emissi onsCISPR 22, Class AElectrostaticDischargeIEC 801-2 Level3RF SusceptibilityIEC 801-3 Level3High

19、 Freque neeTran sie ntsIEC 801-4 Level3Weight1.25KgCooli ngNatural cooli ng1 1。设计目标：称重式给煤机能实现连续均匀给煤、工作稳定，不自流不堵煤，称量准确、安全可靠、密封性能好、容易调节，可根据锅炉燃烧控制系统就地和远程自动调节给煤量，使实际给煤PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化10量和锅炉负荷相匹配。2 2。设计措施：1） 此耐压称重给煤机为耐压式全封闭结构，耐压等级为25KPa.。为防止机体内落灰堆积配置了底部清扫装置，实现手动/自动清扫功能，自动清扫方式清扫时间及清扫间隔时间可调，对清扫器有全面的检测装置

20、，可检测清扫链的运行状态及性能状况。2） 此耐压称重给煤机长度较长，有27米多，因此装有防跑偏检测装置。3） 为对进煤口及出煤口的断煤和堵煤状态检测，安装了进煤口、出煤口煤流检测装置。4）为防止锅炉高温烟气回窜至给煤机，给煤机内加密封气，安装温度传感器，超温报 警并紧急停机同时关闭出口闸门。5）在使用了PLC作为控制核心后，对胶带的打滑、断带也有了检测的能力，在主从滚 筒上分别安装NEMICON OVW2系列高精度编码器，利用PLC编程检测主从滚筒的转速， 从而实现了传统控制方式无法解决的胶带打滑检测。3 3。给煤机工作原理XR2105仪表检测称重传感器、速度传感器等检测元件输出的信号送至CP

21、U，CPU处理后与远程给定量相比较，根据与用户远程设定量比较的差值输出4-20mA的控制信号调节变频器的输出频率、输出电压，从而改变给煤机驱动电机的转速以使给煤机给煤量满足远程 给定量。给煤机具有完善的检测设备和自动清扫飞灰设备，能及时检测到如跑偏、堵煤、断链、超温、打滑断带等故障。4 4。手动操作1）给煤机接通主电源前，要注意检查各按（旋）钮开关状态，使之均处于断开位置，在控制柜操作面板上使给煤机控制方式选择开关处于“就地”位置；机体照明控制旋钮在“关”位；闸门控制旋钮在“关”位。控制柜中的总电源开关及其它电源断路器置于断开位 置。2）检查机械秤体部分及清扫器有无异物卡住或其它影响开机故障3

22、） 检查机械部分正常后，闭合总电源开关（见相关电气图纸）。闭合变频器电源开关，此时控制柜内变频器得电，变频器上的LED显示相关信息。操作变频器面板可以显示输出端运转频率，电流、电压、线速度、转矩等相关参数，也可以显示变频器的输入状态。输入端连接是否错误或断线等信息，但此时现场的输送电机应不运转。PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化114） 在控制柜中给仪表送电：将仪表断路器置于“合”的位置，仪表XR2105得电并有 显示，流量为零。5）闭合清扫电机断路器、控制电源断路器、机体照明电源断路器。此时运行前准备工 作就绪，注意观察系统有无异常及故障情况，如有报警需检查故障原因并及时排除故障。6）

23、 设定变频器参数，使变频器操作方法设定在 端子信号操作”状态，频率设定命令设 定在键盘操作”状态。（参阅变频器说明手册），最高频率设置在50HZ，基本频率也设 置在50HZ。7）启停给煤机：在现场操作箱前面板上按下 输送机启动按钮，PLC相应输入点得电，PLC依据内部程序运行，控制输出相应的输出点输出，输送机变频器运行输出。输送机运行指示灯点亮。在变频器操作面板上按频率增大按钮使变频器输出频率增大，输出电压电流发生变化且现场电机的转速也发生相应变化；在输送机运行过程中， 要检查皮带是否跑偏，若跑偏要及时通过螺旋张紧器对皮带进行跑偏校正。按下停止按钮则输送机停止。8）进料闸门控制：开进料闸门：在

24、现场操作箱面板上操作闸门控制旋钮至开位，闸门 打开；关进料闸门：在现场操作箱面板上操作闸门控制旋钮至关位，闸门关闭。9）清扫电机的操作方式：在控制柜面板上手动启动和停止：操作旋钮至手动位置，清 扫电机运行；当回复停止位时，清扫电机停止。远程控制：清扫机随主机启动，并安设置时 间定时定期运行。10） 仪表参数设定：在运行一段时间皮带驱于稳定后，可对XR2105仪表参数设定，如 输入仪表小数点位置、秤的单位、秤容量、传感器容量及其灵敏度，皮带一周长度、标定方式、低流量报警设定等原始参数（初次使用时需输入原始参数，正常使用时一般不要随便改变或重输入这些原始参数）。11） 称重给煤机的标定首先获取测试

25、周期，然后进行零点标定，零点稳定后可进行间隔 标定。间隔的标定有实物标定、链码标定、挂码标定等方法。经过几次的间隔标定，使秤达到了称重计量标准，就可用于物料的正常称重计量、累计。12） 当秤标定完成后，就可以进行PID自动控制的调整。首先将变频器的频率设定命令设置在电压和电流输入”状态，XR2105仪表处于 自动”状态，通过键盘设定给料量设定值，则系统进行自动恒量给料状态，适当调节PID参数，使系统响应快、超调小，达到最佳控制状态。XR2105仪表根据给料量设定值，通过输出4-20MA信号控制变频器、自动调整皮带机转速，使动态流量尽可能接近设定值，同时仪表显示出控制误差值。13） 故障处理及信

26、息显示：在手动运行时，可能出现的故障如断链显示，在控制柜触摸屏上断链报警会显示，这时检查并处理完故障后，可按控制柜上的“复位”按钮进行复位PLCPLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化12内部报警自锁。5 5。自动控制进入自动工作方式之前， 请注意将所有给煤机按上述类似的方法进行调试，只有经调试确认每台给煤机完全工作正常后才可进行自动工作。1）需自动运行，这时将控制柜的操作旋钮旋到自动位置。2）系统中的给煤机变频器接受给煤机称重仪表给出的流量控制信号。并以此信号调节 给煤机电机的转速。3）系统全部送电,PLC首先运行自诊断程序，然后判断系统是否存在影响开机的故障因 素。在确认系统完全正常时，当

27、接收到远程启停信号后，系统在PLC程序的控制下自动运行。4）在远程启停信号消失时，系统将自动停止输送机5）触摸屏触摸屏安装于控制柜的前面板上，触摸屏共有7个人机对话界面，在主界面中设置各种转画面按钮，可通过触摸相应按钮进入各画面； 此画面中还设有系统状态显示走马灯元件， 时时显示系统的当前状态。主画面如下：-Ini x|福建龙岩发电有限公司主画面中触摸“系统参数设置”按钮进入如下画面:系统参数设置当前运行参数故障信息查询历史事件记录系统故障报警信息记录江苏赛摩拉姆齐公司MM/DD/VVHH：PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化13系统参数设置下一屏此画面中可对系统中清扫器运行的时间（默认3

28、00秒）、清扫器两次运行之间停止时间即间隔时间（默认300秒）进行修改。还可修改主从滚筒打滑差比（默认2倍）以及检测打 滑断带的间隔时间（默认3秒）。触摸“主画面”按钮返回主画面。触摸下一屏进入如下画面：.fol x|上一屏主画面此画面中可对系统中断煤检测时间（默认5秒）、断链检测时间（默认5秒）、堵媒检测时间（默认4秒）。触摸主画面”按钮返回主画面。主画面中触摸“当前运行参数”进入如下画面：J ! X主画面PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化14r3M2ih：i-IrJ x|系统运行参数显示状态信息主画面触摸“故障信息查询”进入“系统故障信息显示”画面。触摸“主画面”按钮返回主画 面。主

29、画面中触摸“故障信息查询”进入如下画面：-Inlxl系统故障信息显示皮带跑偏故障主从同步正常系统堵煤故障皮带运行正常系统煤流正常变频器故障系统温度正常清扫链正常参数信息主IM面|触摸“参数信息”按钮进入“系统运行参数显示”画面。触摸主画面”按钮返回主画 面。主画面中触摸“历史事件记录”进入如下画面：PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化15历史事件记录HH：nM MM/DD/VY给煤机停止HH：Mn MH/DD/VY远糧给煤机运行HH：nn nn/DD/vv现场给煤机运行HH：mi MH/DD/VY现场开出料煤闸HH：HM MM/DD/VV现场关岀料门闸HH：MMMM/DDZVV现场清扫器运

30、行HH：nn nti/DD/Y现场清扫器停止此画面中显示给煤机系统设备的运行停止记录。可记录100条历史事件，格式为 ：事件时间 月/日/年事件内容此项目中记录显示的事件有：给煤机停止远程给煤机运行现场给煤机运行现场开出料煤闸门现场关出料煤闸门远程开进料煤闸门远程关进料煤闸门现场清扫器运行现场清扫器停止触摸“报警记录”按钮进入“报警信息记录”画面。触摸“主画面”按钮返回主画面。主画面中触摸“报警信息记录”进入如下画面：报警记录PLC +触摸屏实现入炉给煤自动化人性化16报警信息记录历史记录主画面|此画面记录系统故障发生的时间及故障信息。可记录100条报警信息，格式为 ：月/日/年 报警时间 报警内容此项目中可记录显示的