一種基于PLC的干出灰控制系統(tǒng)

1 引言
由于干出灰控制系統(tǒng)控制點數(shù)多、工況惡劣，在傳統(tǒng)的控制技術下，系統(tǒng)效率較低、可靠性差、達不到期望的控制效果;而可編程邏輯控制器(PLC)結構緊湊、擴展性能良好、價格低廉、運算指令豐富，抗干擾能力強、可靠性高，非常適合在惡劣條件下工作的工程機械使用。本文針對干出灰控制系統(tǒng)的要求，設計了一種基于PLC的干出灰控制系統(tǒng)。
2 工藝流程
現(xiàn)場共有三臺爐子(1#，2#，4#)、兩個灰?guī)?、三臺空壓機、兩臺風機。1#爐、2#爐各自包括兩個電場，4#爐包括三個電場，每個電場包括一組(兩個)倉泵，每組倉泵附近配置一個電磁閥箱(共7個)。七個電磁閥箱的內(nèi)部結構完全相同，功能一樣。
(1) 電磁閥箱內(nèi)有七個電磁閥，遠程/就地轉(zhuǎn)換開關、復位按鈕、報警指示燈各一個，每個電磁閥配有一個手/自動轉(zhuǎn)換開關。自動輸灰時，七個手/自動開關都應打到自動位置，遠程/就地開關打到遠程位置，如果二者設置不一致，控制室內(nèi)連鎖報警燈亮，上位機也會出現(xiàn)報警。當遠程/就地開關打到“就地”位置時，自動輸灰停止。
(2) 任一倉泵由就地控制切換到遠程控制時，該倉泵都要升壓流化出灰一次，然后進行正常的自動出灰過程;由控制遠程切換到就地控制時，該倉泵停止出灰。
(3) 當倉泵料位計故障后，進灰階段自動轉(zhuǎn)為時間控制，故障消除后進灰階段轉(zhuǎn)為料位和時間雙重控制。吹堵或人工清堵時出現(xiàn)報警，堵管消除后，按下復位按鈕可恢復自動輸灰。
(4) 同一輸灰管線上只能有一個倉泵輸灰。1#、2#爐一、二 電場共用一根輸灰管，優(yōu)先級別為:先滿足出灰條件的一組倉泵優(yōu)先出灰。4#爐一、二、三電場共用一根輸灰管，出灰優(yōu)先級別為:三電場的的倉泵出灰等待時間超過40min時級別最高，二電場的倉泵出灰等待時間超過20min時級別較高，一電場倉泵出灰級別高，二電場倉泵出灰級別較一電場次之，三電場出灰級別最低。
(5) 輸灰時間過長報警后，輸灰管道上的壓力值小于30Kpa，該倉泵出灰階段結束，轉(zhuǎn)入吹掃階段。
3 硬件系統(tǒng)設計
根據(jù)上述的工藝流程要求以及系統(tǒng)本身還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、畫面顯示、文檔存儲等功能，本系統(tǒng)采用了上位機與下位機結合的雙級結構。控制系統(tǒng)的檢測和控制點數(shù)共有202點，其中AI:22點，DI:91點，DO:89點。控制系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

(1) 上位機選型
本系統(tǒng)上位機采用ADVANTECH工控機，硬盤容量為30G，內(nèi)存為128M，顯示器為PHILIPS 109G，操作系統(tǒng)為WIN2000 Professional。
(2) 下位機硬件配置
CPU模塊:FX2N-128MF;輸入/輸出模塊:FX2N-4AD;通訊模塊:RS485BD和RS232C。
4 軟件系統(tǒng)設計
(1) 上位機軟件設計
監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用的是北京“亞控公司”的《組態(tài)王5.1》。整個監(jiān)控畫面由首頁、系統(tǒng)圖、歷史趨勢圖、模擬量棒圖、報警圖，報警表、參數(shù)設定、吹堵閥圖、報表幾部分組成。
l 首頁:按正常方式打開工控機，提示輸入登錄密碼，密碼正確后進入WIN2000操作系統(tǒng)，進入《組態(tài)王》“運行系統(tǒng)”輸灰監(jiān)控系統(tǒng)首頁后等待10s，自動進入系統(tǒng)總貌圖。
l 系統(tǒng)圖:系統(tǒng)圖共5幅:總貌、1#爐系統(tǒng)圖、2#爐系統(tǒng)圖、4#爐系統(tǒng)圖、灰?guī)旒半姎庠O備系統(tǒng)圖。
l 歷史趨勢圖:歷史趨勢圖上有數(shù)字顯示出左、右兩指示器值并有最大值、最小值、平均值顯示。屏幕下方設有四個設定步長的按鈕可供選擇，另外還設有一個“參數(shù)設定”按鈕。
l 模擬量棒圖:棒圖可直接顯示出倉泵壓力值，儲氣罐壓力值，空壓機、風機、電加熱器的電流值。
l 報警圖:報警時顯示紅色，按下確認后，未恢復的報警則變成黃色，否則變成綠色，在屏幕右上角的粉色框內(nèi)顯示新出現(xiàn)的報警。屏幕上的復位按鈕用于復位堵管聯(lián)鎖使輸灰恢復正常。
l 報警表:以表格的形式出現(xiàn)，能夠顯示出數(shù)字量輸入點的狀態(tài)。在儀表調(diào)試和維護時使用比較方便。
l 參數(shù)設定:在進行參數(shù)設定之前，必須先登錄，在系統(tǒng)提示下選擇“系統(tǒng)監(jiān)察員”級別，輸入正確的密碼后，則可進行參數(shù)設定，設定完成后，要按下注銷按鈕，以保證系統(tǒng)安全。
l 吹堵閥:顯示七個吹堵閥的開關狀況，同樣遵循“開閥”顯示綠色，“關閥”顯示紅色的原則。
l 報表:該畫面包括實時報表和歷史報表的顯示、編輯、保存、和打印的功能。
(2) 下位機軟件設計
下位機程序主要采用梯形圖編制，利用裝在上位機的編程軟件FXWIN-C編寫調(diào)試，最后將調(diào)試的控制程序下裝到下位機，控制程序流程圖如圖2所示。

5 結束語
高壓燃煤鍋爐干出灰控制系統(tǒng)采用PLC，替代傳統(tǒng)的繼電器;所有參數(shù)采用計算機集中顯示，替代傳統(tǒng)的二次儀表顯示。本設計系統(tǒng)已投入實際運行，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，滿足工藝要求，并在人-機界面的防護性和友好性都有出色的表現(xiàn)，各項技術指標達到了設計要求。