基于组态软件和plc的火电厂给煤控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于组态软件和plc的火电厂给煤控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

国经济的高速发展，电力生产自动化水平的提高和管理水平的不断进步将更为重要。 而电厂辅助系统是火电厂正常稳定运行的关键组成环节，输煤系统就是其中之一。 现在，国内大部分火电 厂的输煤系统都已采用 PLC 进行控制。 对电厂未采用 PLC 控制的输煤系统部分进行程控改造已成为一种趋势。 如今国内大中型火力发电厂输煤系统普遍采用 PLC 进行程序控制，以取代系统的继电器强电集中控制方式。 但多数火电厂输煤程控系统仅利用了 PLC 基本开关量逻辑组合功基于 组态软件和 PLC 的火电厂给煤控制系统设计 5 能，其模拟量处理、回路调节等高级功能尚未开发应用。 输煤程控系统主要是以可编程控制器（ PLC）为主，实现输煤系统的自动花控制，与集中控制相比，在技术上具有控制功能强，编程简单，实现工艺联锁方便，可省去大量的硬件接线，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。 对地域分布较广的系统还可以增加远程控制站及闭路电视监视系统。 随着火电厂规模和单机容量的扩大，许多大型工况设备在输煤系统得到广泛应用，目前多数具备自动或半自动功能，如翻车机、斗轮机、入场煤采样机、入炉煤采样机和环式给煤机等都有各自的 PLC 控制系统。 如何组织和管理好这些大型设备，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好途径。 与先进的主机控制系统相比，目前的输煤控制系统则显得十分落后。 以武汉阳逻电厂输煤控制系统为例，基本上为集中加就地控制模式，其 PLC 控制系统仅仅满足了皮带输送机的集中控制功能。 简言之，其 PLC 控制器仅仅代替了皮带输送机及其辅助设备（如挡板、振打器等）的启、停按钮的功能，其完成的仅仅是部分设备的顺序控制功能，无法达到整个系统的协调控制，而斗轮机、翻车机、环式给煤机均处于各自相对独立的情况下运行，其结果是运行岗位人员设置过多，人员工效率低，系统设备间 配合不协调、设备空转导致的电能损耗、设备磨损等损耗较大。 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。 随着国内火电厂机组的扩建和 PLC技术的迅速发展，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。 近些年来，随着电子技术、计算机技术、控制技术、信息网络技术的迅速发展，现代工业生产正向着生产过程过程控制高度自动化、工艺设备及测控设备高度智能化、生产管理高度自动化等方向发展，作为大型火电厂的燃料输煤系统也不例外，而且随着电 气自动化的产品价格大幅度下降，可靠性大大提高，过去那种认为燃料输煤系统不需要较高自动化程度的观点已显得非常落后，从率先实现设备程控化、现场联网化和可视化，再到与MIS 系统联网，以及随着 WFT3 嵌入技术深入到元件级和网速度可靠性的进一步提高，实现透明工厂和移动工业控制完全可能成为现实。 本次设计的主要目的 本设计采用输煤系统中叶轮给煤机远程计算机监控进行实际应用的研究和试验。 通过实验室调试、设计和现场应用调试，实现了对叶轮给煤机的这种大型移动设备的远程监控。 从而提高了就地设备的自动化水平，改善了操 作人员的工作环境。 本设计上位机采用国际通用标准的监控软件进行组态画面，画面美观实用。 下位机采用法国施耐德可编程控制器，实现过程控制。 叶轮转速采用 AB 公司变频调速器，并对叶毕业设计（论文） 6 轮转速采用智能控制方式实现变频调速。 2 可编程控制器简介 作为通用工业控制计算机， 30 年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。 今天的可编程控制器正在成为工业控 制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。 可编程控制器的定义 可编程控制器，简称 PLC（ Programmable logic Controller） ,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。 在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 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 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ” PLC 的特点  编程方法简单易学  功能强，性能价格比高  硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强  可靠性高，抗干扰能力强  系统的设计、安装、调试工作量少  维修工作量小，维修方便  体积小，能耗低 PLC 的应用领域 在发达的工业国家， PLC 已经广泛地应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大 ，主要有以下几个方面： 基于 组态软件和 PLC 的火电厂给煤控制系统设计 7  数字量逻辑控制  运动控制  闭环过程控制  数据处理  通信联网 PLC 的工作模式 PLC 有两种工作模式，既 RUN（运行）模式与 STOP（停止）模式。 在 RUN 模式，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。 在 CPU 模块的面板上用 “ RUN” LED 显示当前的工作模式。 在 STOP 模式， CPU 不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置 PLC 的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到 PLC。 如果有致命错误，载消除之前不允许从 STOP 模式进入 RUN 模式。 PLC 操作系统储 存非致命错误供用户检查，但不会从 RUN 模式自动进入 STOP 模式。 PLC 的工作原理 用触点和线圈实现逻辑运算。 数字量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，例如高电平和低电平、继电器线圈的通电和断电、触点的接通和断开，可以用逻辑代数中的1 和 0 来表示。 用继电器电路或梯形图可以实现 “ 与 ” 、 “ 或 ” 、 “ 非 ” 逻辑运算。 用多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算。 PLC 通电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。 为了时 PLC 的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，这种周 而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。 读取输入执行用户程序处理通信请求自诊断检查改写输出读取输入处理通信请求自诊断检查改写输出RUN 状态 STO P状 态 图 PLC 扫描过程 毕业设计（论文） 8 叶轮给煤机 上位机与 PLC 通讯 PLC 以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点被广泛使用，是机电一体化的发展方向。 Windows 以图形化界面给用户提供了良好的人机界面 ,并且被很多人所掌握，所以我们考虑使用 PLC作为工业控制下位机 ,使用 PC作为上位机进行人机交互界面。 这就涉及了使用 PC 如何控制 PLC， PC 如何与 PLC 进行通讯的问题。 每一次上位机和 PLC 数据交换有 3 个步骤，说明如下 ： 1)通讯是由在 PLC 中确 定的时间触发 , 发送一组字符给上位机： PLC 使用 ASCII 通讯时，通讯是由在 PLC 中确定的时间触发的。 在确定的时间到达后， PLC 要求数据发送时，PLC 会发送一组字符过去。 通常该字符第一个字符就是前导码，上位机根据前导码确定是否应该读取该字符串、该字符属于哪一个命令集合，以及用什么格式去读取字符串等。 前导码不会是一般的符号字符，通常是一些不可见的字符 (位于 ASCII 码表的前 30 个 )或极少被使用的符号字符，这是因为避免数据字符与前导码一样而发生错误判断。 在前导码之后是站号，通常是以两个字符代表，单纯以 RS232 连接的单一设备也许不需要站号的设置，但是如果以 RS485 进行网络连接，就需要用站号来辨认命令是属于那一个设备。 站号后面就是设备解读的命令或者数据。 (本例为单机不需要站号 )一般的通讯都需要进行数据的校验。 2)PC 收到要求的字符串，并判读：当上位收到要求的字符串，并经过判读确定后，同样按照相同的协议 ,按照用户需要对 PLC 进行的操作送出数据，数据被送出时会在数据之前加上前导码和站号。 数据中携带了上位机对 PLC 要求的操作。 3)PLC 将数据发给上位机：在 PLC 收到上位机发来的数据包后经过判读确定后，进行一定的操作然后在触发时间到达后将 PLC 的状态写入数据发给上位机，这样就完成了一次数据交换。 图 上位机与 PLC 通讯系统框图 基于 组态软件和 PLC 的火电厂给煤控制系统设计 9 3 叶轮给煤机 系统监控 画面 设计 监控软件的功能及基本使用方法 （ 1）紫金桥监控软件具有以下功能 ： 强大的图形组态功能 ： 以 Microsoft Windows 平台作为操作平台 ， 充分利用了 Windows 图形功能完备 ， 界面一致性好 ， 易学易用的特点。 设计人员可高效快捷地绘制出各种工艺画面 ,并可方便进行编辑 ， 使采用 PC 机比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性 ，减少了工控软件开发者的重复工作。 丰富的动画连接如“闪烁”、“旋转”、“填充”、“移动”等 ， 使画面生动直观。 脚本语言 : 从使用脚本语言方面 , 组态软件均使用脚本语言提供二次开发。 脚本语言也称命令语言、控制语言。 用户可根据自己需要编写程序。 组态软件在脚本语言功能及提供的脚本函数数量上不断提高。 开放式结构 ： 组态软件能与多种通讯协议互联 ， 支持多种硬件设备。 既能与低层数据采集设备通讯 ， 也能与管理层通讯。 在 SCADA 应用与通用数据库及 用户程序间传送实时、历史数据。 提供多种数据驱动程序 ： 组态软件用于和 I/ O 设备通讯 ， 互相交换数据。 DDE 和 OPC Client 是两个通用的标准 I/ O 驱动程序 ， 用来支持 DDE 标准和 OPC 标准的 I/ O 设备通讯。 强大的数据库 ： 组态软件均有一个实时数据库作为整个系统数据处理、数据组织和管理的核心。 负责整个应用系统的实时数据处理、历史数据存储、报警处理 ， 完成与过程的双向数据通讯。 丰富的功能模块 ： 组态软件以模块形式挂接在基本模块上 ， 互相独立提高了系统可靠性和可扩展性。 利用各种功能模块 ，完成实时监控、 报表生 成、实时曲线、历史曲线、提供报警等功能。 （ 2）监控软件的基本使用方法 从使用组态软件制作应用程序分析，制作应用程序的步骤为 : 根据工艺过程绘制、设计图形界面→建立数据库→将图形对象与实时数据库变量建立动画连接→运行和调试。 在紫金桥中，每一个实际的应用案例叫做工程，它包含了数据库、 IO 驱动、人机界面、网络应用等各个方面的组态和运行信息。 一般典型的工。