【《火电厂输煤PLC控制系统硬件和软件设计案例》7000字】

火电厂输煤PLC控制系统硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u13172火电厂输煤PLC控制系统硬件和软件设计案例 1151621火电厂输煤PLC控制系统硬件设计 17571.1PLC输煤控制系统硬件组成 180141.1.1PLC输煤控制系统硬件组成 1321491.1.2火电厂输煤控制系统结构设计 2243191.2主要设备的选型 4172631.2.1电动机的选型 4173491.2.2PLC选型 588991.2.3主要网络设备选型 5273871.3输煤系统主电路及控制原理图设计 649092火电厂输煤PLC控制系统软件设计 11181012.1输煤控制系统软件概述 11234812.2输煤控制系统PLC程序设计 11128102.2.1输煤系统PLC控制主程序设计 11170032.2.2上煤PLC控制程序设计 1274162.2.3配煤PLC控制程序流程设计 15228372.3系统监控组态画面设计 18133162.3.1系统监控主画面设计 18234092.3.2系统报警画面设计 20火电厂输煤PLC控制系统硬件设计PLC输煤控制系统硬件组成PLC输煤控制系统硬件组成在煤炭运输网络系统中，有两个主站是根据需要而设置的，可以随时相互切换。此外，配备有三个远程DP从站ET200M，其依赖于Profibus-DP总线形成主与从的连接。No.2从站是No.2的迁移点，No.3从站是No.2的传输点，即炭破碎机室。在两个PLC主站之间配置双光纤DP网络，并连接到相应的远程站ET200M。一旦主站的主CPU发生故障，远程ET200M站就会自动与待机CPU建立通信。（1）上位机。上位计算机的天数根据控制系统的规模和现场操作的要求来决定。这用于监测煤炭运输系统的过程设备参数并远程操作相关的过程设备。在系统设计方面，有两个上级计算机，两个配置在煤炭处理系统的控制室，一个配置在便于集中管理和操作的发电站的一般派遣室。（2）PLC。PLC是完成包括场信号转换、接受上计算机指令、转换和处理的上下接口和现场设备控制的煤操纵控制系统的核心部分。[9]为了确保控制系统的控制网络结构要求和控制标度煤炭处理控制系统的可靠性，使用两个系统的PLC作为系统设计中的主控制站，具有双重网络冗余性。（3）远程I/0从站及I/0模块。煤炭运输设备非常分散，设备之间的距离变远，为了减少信号电缆的数量和减少建设的难度，三个远程I/O从站由该设计构成，并通过DP电缆与控制主站交换数据。实现煤炭现地信号交换，稳定准确信号传输。由各站构成的I/O模块是模拟信号的通道和导入到CPU中的煤炭输送站点的切换信号，实现外部信号的接收、转换、控制。（4）PLC特殊功能模块。煤炭处理控制系统包括专门的功能控制模块，以加强煤炭处理控制系统的功能，系统可以提供更完善的自动控制。（5）输煤现场设备。根据设备的收集和检测，现场所有类型的煤炭处理设备的状态和数据通过信号电缆发送到控制系统的i/0模块。在对应的模块功能处理后，它们会被上传到PLC上，由上面的计算机来称呼。操作员根据上级计算机显示的参数或状态信息操作装置。在接收到相关命令之后，PLC将它们转换成控制输出信号，并经由I/O端口将其发送到设备以实现现场设备的远程控制火电厂输煤控制系统结构设计根据输煤系统控制方案的计划，木节输煤控制系统设计为以下几个结构部分。如图4.1所示。图4-1输煤控制系统拓扑图（1）上位机系统。位于煤炭输送的主控制室的上级计算机系统从PLC系统读出VO信号，根据上级计算机构成程序处理数据，并显示在操作画面上。另外，主计算机系统还可以通过点击对应的图标来远程控制现场设备。因此，高级计算机系统是整个煤炭处理管理系统的管理中心。（2）PLC主控制站。PLC主控制站位于主要的控制室。完成与从站的通信控制，将现场设备的工作状况发送给上级计算机。PLC主站还接收实时由上级计算机发送的控制信号，执行相应的程序，并在站点上操作相关设备以实现远程控制。但是，通过操作者手动操作的开关控制装置直接控制。此时，与控制装置的控制效果不对应。（3）远程VO从站。因为设计了多个远程VO，所以煤炭处理系统的各设备非常散乱从站设置在传送装置和煤炭破碎室，负责现场设备的自动控制和数据取得。远程VO站转换所收集的数据信号，使用现场总线向主站PLC发送，实现远程数据取得、管理、控制。主要设备的选型电动机的选型输煤系统各类设备的电动机选择，要依据各输煤皮带长度及倾斜角，联系输煤系统所需的燃煤运煤量实际情况，参考电动机选型手册确定。本输煤系统由8条胶带机组成，1A、1B胶带机为干煤棚至转载点的胶带机，2A、2B胶带机为转载点至碎煤机室的胶带机，3A、3B胶带机承担碎煤机室至除氧煤仓间上煤运输，4A、4B胶带机为除氧煤仓间的配仓胶带机。各皮带机的皮带均为80cm宽，每小时运煤能力均为250吨。lA、1B给煤机对lA皮带机给煤，2A、2B给煤机1B皮带机给煤，各给煤机的电动机型号Y100L2-4,功率PN=3kW;lA、1B皮带机倾角为α=0°,长度L=35m,电动机型号选择的是Yl32M-4,功率PN=7.5kW;2A、2B皮带机倾角为α=0°～17°,长度L=l27m,电动机型号选择Y225M-4,功率PN＝45kW;3A、3B皮带机倾角为α=0°～17°,长度L=180m,电动机型号选择Y280S-4,功率PN=75kW;4A、4B皮带机倾角为α=0°,长度L=65m,电动机型号选择Y200L-4,功率PN=30kW;煤炭输送带输送机以两种方式配置，1A、1B、2A、2B、3A、3B的头部部分，传送带具有叉架，煤炭的流动方向通过电二向挡板切换，电动机模型为Y90S-4功率为PN＝1.1kW2A和2B传送带的头部具有永久磁铁带式的铁除去装置。铁舍石传动带马达的型号被选择为Y100L1-4，功率为PN=2.2kW。除去铁后，原料煤进入筛选用煤分选机，大型煤进入破碎机。煤炭分选机的马达型号是Y180Ll-4，动力是PN＝22kw粉碎机的马达型号为Y315s-4，功率为PN＝100kW木炭处理系统的煤炭混合链接由8个炭烧杯的16个煤塑料组成，规格和尺寸适用传送带、马达型号Y90L-4、功率PN=1.5kw。该马达的额定工作电压为380V，额定频率为50Hz，绝缘为B级。对于5kW以下的马达选择Y连接马达，对于5kW以上的马达选用△连接法。PLC选型由于火力发电厂的煤炭处理管理系统的设计要求不同，PLC的选定完全不同。小火灾，小规模，较少设备，严格控制要求，小PLC可以控制。大中型火力发电厂的煤炭处理系统由于各种设备而复杂，难以控制。通常，可以选择大规模和中型PLC。设备容量大的火力发电站控制性能高，一般使用超大型PLC。在选择PLCB尺寸时，可以考虑以下因素：。（1）结构形态。PLC分为积分型和模量型。不同结构的PLC功能和价格非常不同。虽然集成PLC一般适用于小的独立系统，但是模块PLC具有更方便的扩展能力，并且可以定制和维护I/O数字显示器。由于需要更多的设备节点来处理煤炭处理系统和随后的扩展需求，所以具有完整的技术性能和模块化的西门子S7-300PLC用于设计。（2）安装方式。煤炭处理控制PLC的工厂布局通常包括集中远程站和多系统互连。其中，将中央集权的PLC系统安装在柜内，可以降低成本，便于检测故障。在大型PLC控制系统中，远程站型PLC是常见的。在现场设备集中的地方设置有远程I/O站，减少向主站发送的信号电缆，减少系统成本[10]。多系统互连设置意味着多个独立的控制系统有时需要共享数据信息以实现系统之间的互连。在这个设计中，采用了便于数据收集和传输的远程I/0站。（3）PLC功能。PLC有许多类型，其功能和参数与内部存储器容量、功能和计时器和计数器的数量、模拟数字转换的性能等非常不同。此外，在选择PLC时，应考虑可靠性和响应速度。考虑到以上因素，选择两个西门子s7-300系列PLC作为主控制站，其模型是CPU315-2PN/DP。I/0点的最大数量可以扩展到16384个数字输入/输出信道和1024个模拟输入/输出信道。选择具有IM153-2模块的三个远程I/O从站ET200与主站通信。主要网络设备选型为了实现主站和PC控制站之间的以太网通信，将CP343-1以太网通信模块设置在主站的卡槽中将两个西门子工业以太网开关SCALANCEX-30O设置为连接PLC控制母站和PC系统。形成以太网通信网络。输煤系统主电路及控制原理图设计根据已知的判定经验，可以直接启动启动启动频率小于5kW且停止频率低的电机外壳。根据如上所述的煤炭输送装置的马达选择，5kW以下的电动机被星形连接，通过控制连接器直接启动电源。5kw以上的马达采用连接，通过控制连接器和软启动器启动电源。软启动器具有各种功能，具有节能和保护功能，具有高成本性能。可以实现软启动和软停止。马达无法稳定启动。根据系统内各马达的功率，可选择所需的软启动装置以获得有效保护。煤炭输送控制系统的主要电路设计包括振动馈电器、传送带、电挡风机、铁铲机、生煤分类画面、破碎机、煤铲及其他控制装置。结合了决定额定电压、额定功率、各设备工作电流的主要电路设计和选择手册。其他设备可以完成诸如空气开关选择、接触器、热继电器、电机保护器、软启动器等主要电路的电路设计，这些煤炭处理设备可以实现各种系统控制。控制电路的原理图与转换并保护的主电路耦合以控制。根据煤炭输送系统的控制特性和各种现场信号的多样性，控制电路的概略设计包括主控制箱的控制状态表示、本地1集中控制转换、启动停止、关闭开关以及其他功能设计。与主电路、电源控制柜和PLC控制柜的连接一样，这些设备可以本地控制，也可以通过两种模式的联动来切换，以实现远程控制和监控。（1）各煤炭输送机的主电路图及控制电路示意图的设计该煤炭输送系统有8个传送带，各传送带的马达是启动停止控制，启动软启动器。主电路和控制示意图在图4-2中示出。为了对应于以后的I/O分配，N＝3、7、9、24、13、28、15、30分别是1/4B传送带。控制和停止控制，启动软启动器。图4-2示出了这些主电路和控制示意图。（2）振动给煤机、除铁器主电路图及控制原理图设计。振动煤供料器和铁去除器的马达功率很小，是启动控制和停止控制。这些在马达驱动器的保护后直接开始[11]。图4-3示出了这些主电路和控制示意图。其中N＝1、2、5、6、10和25分别是1A、2A、图4-2皮带机主电路及控制回路原理图图4-3分级筛、碎煤机主电路及控制原理回路原理图火电厂输煤PLC控制系统软件设计输煤控制系统软件概述西门子PLC在该煤炭处理控制系统中使用，其编程操作控制软件是STEP7。那是西门子PLC的特别的编程平台。编程软件具有包括SIMATIC和程序语言编辑器在内的强大操作功能。而且，它可以立即执行硬件诊断、硬件构成、网络构成等。软件界面可以直观、简单地变更和改善。可通过软件实现在线离线编程，可快速阅读PLC程序。因此，第7步为建立煤炭处理自动控制系统提供了快速的解决方案。WinCC上部的计算机构成监视软件在煤炭输送控制系统中使用。WINC是一个完全被称为Windows控制中心、在Windows7/NT/XP环境中运行的面向对象的产业构成监视软件开发平台。如STEP7所示，它也是岛科的主要构成要素之一。可轻松链接WINCC和STEP7的编程软件。WINCC还可以提供各种PLC驱动程序，可以诊断STEP7的编程，并为WINC提供广泛适用性的PLC驱动程序。WINCC配置程序与煤炭处理系统的PLC程序有关，这是一个处理煤炭的过程，可以调用所需的Windows应用软件，进行存储处理和存储数据。根据网站上各种控制模块的功能，可以完成图形显示、测量、控制、监视、数据处理、警报、报告等任务。输煤控制系统PLC程序设计输煤系统PLC控制主程序设计S7-300PLC一般采用基于结构编程模式的STEP7软件编程。在步骤7中，可以过OB、FC、FB、SFC、SFB、DB、其他功能程序块和数据块来编程。通常，FB功能块由背景数据块支持。作为不需要FB中的数据处理，可以直接使用FC程序块。煤炭处理管理系统是相对复杂的控制系统。PLC程序设计主要包括主程序编制块0b1、煤炭承载控制块FCL、煤炭混合控制块FC2的流程和功能设计[12]。图5-1示出了OBL主程序块的控制流程。OBL主要用于创建循环扫描程序，在块中插入煤炭填充程序块FCL和煤混合程序块FC2，并且一个一个地调用，并且在每个功能块中执行程序。各程序块实现自身的程序功能。该编程功能与每个程序块相关联，彼此独立。设计理念明确，改变它，完美方便。在PLC控制系统启动后，首先对自测试进行初始化，判断是否是上级计算机的集中控制模式。上煤PLC控制程序设计用于煤炭运输的PLC控制系统的煤炭供应程序与煤炭运输过程和煤炭供应控制的要求一致，程序与上计算机的配置监视画面功能有关。上煤PLC控制程序流程如图5-2所示。图5-1OB1主程序执行流程图图5-2PLC上煤控制程序流程首先，通过上级计算机画面决定处理，设定煤炭装载线，结束选择，进行启动和自我测试。然后，在判断煤炭运输预启动链接是否运行后，根据需要进行系统的预启动动作，启动电气的双向、电铃等设备，进行良好的启动预测和准备。如果在设定的时间内设备发生故障，则上级计算机的监视画面会有故障警报，提示操作员应对。预启动用于检测各种故障并报警，有效保护煤炭处理系统的正常工作。如果预启动正常，则它将进入煤炭装载的“过程启动”操作，而沿着线的器材则会随着煤源装置所选择的过程延迟启动而使煤炭流动发生逆转。煤炭供应过程与煤炭混合过程有关。在通常的煤炭运输工序中，根据煤炭混合结束后的处理，停止煤炭的供给。[13]在关机的情况下，保证从煤炭运输线的启动装置出发，依次停止煤炭运输装置，沿着煤炭输送方向延缓，防止下一设备的加载开始。在煤炭供应正常运行中，一台机器的拉绳开关一操作，煤炭输送装置就会立即停止装置，直至发生异常或故障或重大事故，同时响应警报显示。此时，与煤的流向相反的线路内的设备会被切断，线下设备的工作条件依然相同。配煤PLC控制程序流程设计煤炭混合过程是通过设置在煤球室的传送带上的布拉格煤炭安罗达，将煤炭发送到相应的煤球。煤炭水平传感器安装在煤炭运输系统的煤炭烧杯上，检测原料煤炭烧杯的高水平和低水平。根据反馈煤水平值，煤球可以避免空煤短缺和完全煤炭掉落。根据不同的操作模式，三种类型的煤炭混合：自动、手动和本地。此过程中各保煤控制程序流程设计如图5-3所示。首先，对低电平的触发器进行煤炭混合，直到低炭电平信号复位为止。当产生几个低煤炭水平的煤球时，煤炭混合将按照逆煤炭流动方向依次执行，以避免空煤炭触发器。第二，当较低的煤级瓶不再存在时，系统的尾瓶将依次开始混合煤炭，然后切换到所有的煤瓶，以达到较高的煤炭水平。在连续煤炭混合过程中，如果存在较低的煤炭电平信号，则优先煤混合仍从较低的煤炭水平进行。[14]在优先煤混合后，原煤炭混合过程继续。最后，如果所有的煤炭混合银行都满足要求，那么将进入煤炭残渣的链接，停止煤炭的供应操作，并开始从煤炭的来源中关机。当所有剩余的炭进入尾瓶后或均等分配到每一瓶时，煤炭混合带停止，煤炭混合工序结束。图5-3PLC配煤控制程序流程系统监控组态画面设计系统监控主画面设计主控制画面在煤炭供应过程中设定为包括煤炭供应和煤炭混合的整个画面。各传送带的图标显示在煤供给画面上，能够监视其工作状态和电流，能够避免由锁定的转子电流引起的燃烧。煤炭混合链路可以实时反映每个煤炭银行的煤炭水平状态，判断和指示每个煤炭银行是否达到了高低煤水平的界限。其他煤炭处理装置的工作状态也反映在照片中。分别分析了煤炭负荷和煤炭混合监测功能的设计。一、上煤监控画面设计煤炭供应控制画面主要实现煤炭供应控制过程模式的选择，监视煤供应器、传送带、铁去除机、等级画面、煤破碎机、电红茶等运行状态。操作员对画面的响应操作图5-4上煤流程选择画面“过程选择”菜单按钮后，各传送带的选择画面打开。根据控制处理的请求，选择对应的传送带，按照设定控制模式开始煤炭装载处理。如果有皮带传送带的异常操作，请用其他方法选择开关。选择后，如果一切正常，则意味着所选择的过程是有效的[15]。煤炭处理PLC程序进行“预启动”，完成预启动，“程序启动”动作开始煤炭处理系统的通常的过程链。煤炭装载作业结束后，停止运转，完成煤炭输送系统通常的联锁停止。通过这种替代运行，煤炭处理系统可以长时间稳定运行。在运行中发生设备故障的情况下，煤炭运输线应对设备及上游设备的接头进行道口，煤炭运输过程应在处理及除去后重新选择操作。主画面设有“紧急停止”按钮，应对突发严重事故。如图5-4所示。二、上煤设备的监控在煤炭运输过程中，许多设备，长传输范围，大驱动力和故障的可能性很大。因此，在煤炭输送系统中设置了很多检测、保护装置。主要介绍了传送带，除铁装置。图5-5胶带机状态监控（1）皮带机的监控。第一是对可保护驱动马达不受短路、过电流和过载影响的煤炭传送带驱动马达的电流监控。第二，可以监视传送带的传送带的运行状态、移动偏差、滑动、皮带撕裂、煤炭堆叠等运行状态，设定相应的维护、集中控制、紧急停止等。然后，图像监视器