摘　要: 介紹了某熱電廠給煤機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)有狀況,詳細(xì)闡述了改造后系統(tǒng)的工作原理及方式,控制系統(tǒng)的組成、PLC控制程序的設(shè)計(jì)思路、觸摸屏的設(shè)計(jì)及其參數(shù)設(shè)定,試驗(yàn)證明改造后系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到了經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定的預(yù)定要求。

關(guān)鍵詞: 變頻調(diào)速; PLC; 觸摸屏; DCS

Reconstruction Design for Coal Feeder Control System for Thermal Power Plant Based on PLC QIAO Dong - ka i

（Maoming College Electromechanical Project College, Maoming 525000, China）

Abstract: The status quo of coal feeder control system for a thermal power p lant is introduced. Elaborates on the working p rincip le and way of the reconstructed control system, system components, design ideas of PLC control program, design of touch - screen and the setting of parameters. Tests show that the operation of reconstructed control system can meet a expected requirement as it is economic, efficient, and steady.

Key words: frequency conversion; PLC; touch - screen; DCS

1 　系統(tǒng)說(shuō)明

1. 1 　系統(tǒng)工作原理

給煤機(jī)系統(tǒng)的主要功能就是根據(jù)發(fā)電功率的要求來(lái)調(diào)整燃燒所需要的煤量。給煤機(jī)主要由輸送帶和馬達(dá)組成,從煤倉(cāng)落至給煤機(jī)輸送帶上的煤通過(guò)輸送帶輸送至磨煤機(jī)。系統(tǒng)原理如圖1所示。系統(tǒng)將兩路稱重傳感器測(cè)得重量信號(hào)轉(zhuǎn)化得到實(shí)際煤重,比較兩路重量大小判斷稱重傳感器是否失效,如果沒有失效,實(shí)際總重量即為兩路重量之和;如果失效,實(shí)際重量等于密度與容積之積,實(shí)際重量與輸送帶速度的乘積即為實(shí)際給煤率,然后根據(jù)請(qǐng)求給煤率和實(shí)際給煤率的偏差,采用常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)給煤機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)煤量調(diào)節(jié),同時(shí)也實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率調(diào)節(jié)。

1. 2 　系統(tǒng)工作方式

（1）遙控方式是給煤機(jī)控制系統(tǒng)主要的工作方式,所謂的“遙控”是相對(duì)DCS主控室而言,也就是說(shuō)給煤機(jī)在該工作方式下接受來(lái)自DCS主控室的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)煤量控制,控制信號(hào)主要有給煤機(jī)的啟停信號(hào)和請(qǐng)求給煤率信號(hào)。當(dāng)操作人員選擇“遙控方式”時(shí),給煤機(jī)按用戶請(qǐng)求的給煤率實(shí)現(xiàn)恒流量控制。

（2）停止方式

使給煤機(jī)停止工作,有2種方法: ①主控室發(fā)出一個(gè)給煤機(jī)停止信號(hào); ②在就地控制柜的觸摸屏上選擇“停止方式”。給煤機(jī)的停止方式主要是為了實(shí)現(xiàn)在該工作方式下的“校驗(yàn)皮帶秤”的工作。當(dāng)操作人員選擇“停止方式”時(shí),給煤機(jī)先停止運(yùn)行,然后用戶可以選擇“校驗(yàn)皮帶秤”等功能進(jìn)行相關(guān)操作。

（3）就地方式

就地方式是一種就地調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的工作方式,在該工作方式下,系統(tǒng)不接受來(lái)自DCS主控室的控制信號(hào)。當(dāng)操作人員選擇“就地方式”時(shí),給煤機(jī)按現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定的速度運(yùn)行。該方式作為校驗(yàn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變頻控制功能是否正常的一種方式。

2 　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2. 1 　系統(tǒng)基本組成

該控制裝置主要由PLC、NT（工業(yè)觸摸屏）、變頻 器、重量檢測(cè)機(jī)構(gòu)、給煤機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速檢測(cè)機(jī)構(gòu)及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成,控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

可編程控制器PLC采用日本OMRON 公司的CQM1H,CPU模塊為CQM1H - CPU51,該CPU模塊自帶16個(gè)輸入點(diǎn),包括了3個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入;另外加1個(gè)D I模塊CQM1H - ID211, 2個(gè)DO模塊CQM1H -OC221, 1個(gè)4點(diǎn)A /D轉(zhuǎn)換模塊CQM1H - AD041, 1個(gè)4點(diǎn)D /A轉(zhuǎn)換模塊CQM1H - DA021及相應(yīng)供電模塊,以滿足輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及模擬量輸入要求。變頻器采用日本安川公司的YASKAWA—Varispeed G7系列3. 7kW變頻器,該變頻器具有操作簡(jiǎn)單、體積小、功能全面、抗干擾強(qiáng)、變頻效果好等特點(diǎn)。

NT是與PLC配套使用的設(shè)備,它具有操作簡(jiǎn)單、界面美觀直接、與PLC通訊良好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),是一種取代控制面板和鍵盤的智能操作顯示器,用于設(shè)置數(shù)據(jù)、顯示參數(shù)、以動(dòng)畫等形式顯示自動(dòng)控制過(guò)程;作為PLC的人機(jī)界面,一方面擴(kuò)展了PLC的功能,組成交互式工作界面的獨(dú)立系統(tǒng),另外一方面也可以大大減少操作臺(tái)上按鈕、開關(guān)儀器等使用數(shù)量,使PLC外圍電路更簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)選用OMRON公司的NT631C,它與PLC配套使用,實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)量輸入、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、修改及各種工作狀態(tài)顯示,它通過(guò)RS - 232與PLC通訊。

2. 2 　PLC程序設(shè)計(jì)

給煤機(jī)控制主要有遠(yuǎn)控方式下的流量PID調(diào)節(jié),就地方式下轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),停止方式下的給煤機(jī)的校驗(yàn)等,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,考慮操作方便及安全可靠性,采用模塊化程序設(shè)計(jì),系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

給煤機(jī)的流量P ID調(diào)節(jié)是根據(jù)實(shí)際給煤率和請(qǐng)求給煤率的偏差進(jìn)行P ID調(diào)節(jié),實(shí)際給煤率的計(jì)算精度將直接影響到給煤機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度,因此實(shí)際給煤率的計(jì)算非常重要。系統(tǒng)稱重傳感器稱重的有效范圍是91. 44 cm,也就是說(shuō)稱重傳感器檢測(cè)出的稱重信號(hào)值是91. 44 cm長(zhǎng)度內(nèi)的重量,如果不加處理進(jìn)行累加必然出現(xiàn)重復(fù)累加,所以必須把91. 44 cm長(zhǎng)度內(nèi)的稱重重量先轉(zhuǎn)化為單位長(zhǎng)度的重量,然后才進(jìn)行累加。具體做法是先將每個(gè)掃描周期所累計(jì)的稱重重量除以91. 44 cm所對(duì)應(yīng)的齒輪脈沖數(shù),得出單位脈沖所對(duì)應(yīng)的重量,然后再乘以單位時(shí)間所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)即得到實(shí)際給煤率。

2. 3 　NT設(shè)計(jì)

NT631C是一個(gè)小型多功能5英寸的全屏幕顯示面板,屏幕為320 ×240點(diǎn),防水、防振動(dòng)、防反光,可以在惡劣環(huán)境下運(yùn)行。它通過(guò)本身具有的RS -232以直接連接方式與PLC或個(gè)人計(jì)算機(jī)通訊,在計(jì)算機(jī)上通過(guò)它的支持軟件NTST3. 3C設(shè)計(jì)各個(gè)控制及說(shuō)明畫面,下載到觸摸屏后,再通過(guò)與PLC的通信來(lái)完成。

屏幕的軟件框圖如圖4所示。2類畫面之間的切換由箭頭的方向表示,可有2種方式切換: ①設(shè)置功能鍵,兩屏幕之間直接切換,不經(jīng)過(guò)PLC; ②設(shè)置開關(guān)鍵,由PLC控制切換。

（1）初始畫面

顯示本控制系統(tǒng)名稱;

（2）參數(shù)設(shè)置

包括就地控制轉(zhuǎn)速、校驗(yàn)掛碼重量、P ID調(diào)節(jié)參數(shù)、各報(bào)警的時(shí)間參數(shù)及報(bào)警值的設(shè)置。在每一個(gè)參數(shù)設(shè)置畫面都有輸入鍵盤,每個(gè)鍵盤都為觸摸鍵,用戶可直接輸入數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)被放入NT631C的數(shù)據(jù)表中,通過(guò)通信再送至PLC的數(shù)據(jù)寄存區(qū), PLC程序運(yùn)行時(shí)就會(huì)調(diào)用這些參數(shù)。為了保證系統(tǒng)參數(shù)的安全,進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”項(xiàng)必須輸入密碼,密碼輸入正確才能進(jìn)入設(shè)置或者修改參數(shù),當(dāng)然密碼隨時(shí)可以修改。

（3）運(yùn)行

包括運(yùn)行操作和運(yùn)行狀態(tài)的顯示,運(yùn)行中所有的操作都通過(guò)觸摸屏完成,其中包括運(yùn)行方式的切換,系統(tǒng)功能的選擇都是通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn);運(yùn)行操作按鈕也同樣是設(shè)置了密碼的權(quán)限保護(hù),避免其他人等的誤操作。狀態(tài)顯示包括了系統(tǒng)中所有的重要參數(shù),如請(qǐng)求給煤率、實(shí)際給煤率、實(shí)際轉(zhuǎn)速、給煤機(jī)馬達(dá)電流等。

（4）報(bào)警歷史

報(bào)警歷史可以顯示多達(dá)256 條報(bào)警記錄,用于幫助分析系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題。

2. 4 　變頻器參數(shù)設(shè)置

在該控制系統(tǒng)中,變頻器接受遠(yuǎn)方模擬量端子輸入控制,也就是說(shuō)PLC輸出模擬量轉(zhuǎn)速控制信號(hào)到變頻器,由變頻器來(lái)完成變頻控制給煤機(jī)馬達(dá)。其中主要參數(shù)設(shè)置如表1,其余參數(shù)按出廠的默認(rèn)設(shè)置。

3 　結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)自2006 年11 月投入運(yùn)行以來(lái),運(yùn)行穩(wěn)定,狀況良好,顯示、控制功能正確,大大提高系統(tǒng)控制精度和穩(wěn)定性,為管理人員、操作人員帶來(lái)了極大的方便。特別是本系統(tǒng)投資少,實(shí)用性強(qiáng),在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

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