可編程序控制器對選煤廠集中控制系統(tǒng)的研究

摘要：隨著煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，選煤技術(shù)也在不斷的更新，自動化水平的不斷提高，可編程序控制器在選煤行業(yè)中的應(yīng)用日漸增多。本文主要從PLC控制系統(tǒng)的工藝流程及其控制結(jié)構(gòu)，分析了PLC程序設(shè)計的可行性。闡述了控制系統(tǒng)的設(shè)備配置、功能設(shè)置和選煤廠對PLC的干擾以及處理措施，對選煤廠集中控制系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：集中控制 PLC 功能特點 編程軟件 通訊 干擾

0 引言

可編程序控制器(簡稱PLC或PC)是一種新型的工業(yè)控制器，它也是繼電器邏輯控制與計算機(jī)技術(shù)的綜合體，并發(fā)展迅猛，具有可靠性高、編程簡單、靈活性好和硬件配備齊全等特點，目前，可編程序控制器即PLC已經(jīng)能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。選煤廠采用以PLC為核心對全廠生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行集中控制，是選煤廠能夠?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)自動化控制的前提和基礎(chǔ)，同時還能夠使得技術(shù)先進(jìn)、操作簡單、適用性強(qiáng)、可靠性高和安全性好的新式集中控制系統(tǒng)在進(jìn)一步被研究和發(fā)現(xiàn)。

1 工藝系統(tǒng)

選煤廠由原煤系統(tǒng)、重介系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)、產(chǎn)品裝車系統(tǒng)4部分組成。其生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)模大， 設(shè)備多，工藝流程復(fù)雜。

2 配置方案及功能設(shè)置

2.1 系統(tǒng)配置

本控制系統(tǒng)主要的組成部分有以下幾個部分：可編程序控制器PLC、控制臺、模擬屏和電源等部分。其生產(chǎn)控制系統(tǒng)采用美國Modicon公司生產(chǎn)的高檔Quantun可編程控制器（PLC），上位監(jiān)控軟件采用LOGIX5000和WINCC自動化監(jiān)控軟件，配置六臺大屏幕彩色顯示器，組成工控機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對全廠設(shè)備的集中控制。

2.2 功能設(shè)置

根據(jù)工藝特點，設(shè)計的控制系統(tǒng)具有順煤流停車、逆煤流起車的順序控制功能，部分過程控制功能，設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視、故障報警、急停，且能保證在發(fā)生故障的情況下不堆煤、不堵塞。對生產(chǎn)系統(tǒng)各種工藝流程能實時、直觀地監(jiān)視生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況。各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)有數(shù)字式、波形式等多種顯示方式，顯示液位、料位及灰分等采用曲線和棒狀圖顯示，并可生成、打印各種生產(chǎn)報表等。納入集控的設(shè)備發(fā)生異常時，操作現(xiàn)場和集控室由此設(shè)備往上來煤方向納入聯(lián)鎖的設(shè)備自動聯(lián)鎖停車。下達(dá)操作指令。上位機(jī)接受操作人員發(fā)出的控制指令，通過PLC實施對選煤廠各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制。

3 LOGIX5000、WINCC組態(tài)軟件

3.1 LOGIX5000概述

LOGIX5000軟件是在Microsoft windows基礎(chǔ)上設(shè)計的編程軟件，用戶可用LOGIX5000和WINCC編程軟件生成用戶程序。本操作系統(tǒng)的優(yōu)點是用戶可以在windows環(huán)境下使用，也可以在任何監(jiān)視器、圖形卡和打印機(jī)下運行，不必再作硬件組態(tài)。并且WINCC組態(tài)軟件也是基于Microsoft windows基礎(chǔ)上設(shè)計的編程軟件。

3.2 LOGIX5000、WINCC的性能特點

①圖標(biāo)工具條是標(biāo)準(zhǔn)化的，可為用戶提供菜單快速控制。

②可在圖形方式下選擇、放置及移動目標(biāo)。

③使用的菜單是對所有編輯器均通用的標(biāo)準(zhǔn)菜單，所有windows標(biāo)準(zhǔn)。

④具有由用戶定義的功能塊，使內(nèi)部程序標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 編程

控制程序是按區(qū)段設(shè)計的，在一個區(qū)段中，只用一種編程語言。 LOGIX5000和WINCC包含以下幾種編程語言：梯形圖、指令表以及面向Modsoft的梯形圖。將這些區(qū)段合成一個整體就組成了控制程序，可編程控制器用來控制執(zhí)行次序。根據(jù)選煤的特點，上述幾種編程語言在編程過程中都不同程度使用到，絕大部分是采用梯形圖來編程的。

3.4 Modbus Plus通訊

Modbus Plus是一種高速網(wǎng)絡(luò)，此局部網(wǎng)絡(luò)允許主計算機(jī)、各種PLC及其它數(shù)據(jù)源在全廠范圍內(nèi)進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)存取。Modbus Plus 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點都具有對等通訊的能力，若需要更多的節(jié)點或更遠(yuǎn)的通訊距離，則使用一個RR85Modbus Puls中繼器即可將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到64個節(jié)點合750m距離。中繼器最多可以使用3個，網(wǎng)絡(luò)最大可擴(kuò)展到64個節(jié)點和1500m距離。

4 選煤廠PLC控制系統(tǒng)的干擾

4.1 干擾源

干擾是指疊加在電源電壓或正常工作信號上的其他電信號，主要是由于外部環(huán)節(jié)及硬件配置不當(dāng)引起。對選煤廠而言，PLC控制系統(tǒng)中被控對象和被測信號往往分布在各個不同地點，所以，信號線和控制線大多是長線，從而選煤廠中的很多設(shè)備及其過程將對控制系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，使PLC裝置不能正常工作或使設(shè)備產(chǎn)生誤動作。干擾會影響傳送信息的準(zhǔn)確性及擾亂程序的正常運行，必須認(rèn)真對待和解決PLC控制系統(tǒng)的干擾問題。在選煤廠PLC控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用中，就必須采取如下一些行之有效的抗干擾措施，而提高抗干擾措施應(yīng)貫穿于系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計的始終。

4.2 抗干擾的主要措施

4.2.1 抗電源干擾

影響頻繁而又最嚴(yán)重的干擾是來自電源的干擾，可采取以下方法加以抑制：

①對微處理器這個核心部件采用多級濾波，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。

②交流電引進(jìn)線應(yīng)盡量短，引進(jìn)接口靠近變壓器和低通濾波器，以防止對系統(tǒng)的干擾。

③采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電。隔離變壓器的屏蔽層具有抑制高頻干擾和靜電感應(yīng)作用。在屏蔽層和副邊之間有寄生電容存在，無法克服工頻干擾的影響。

④除采用上述幾種措施外，還可以采用成品高抗干擾穩(wěn)壓電源和干擾抑制器等。

4.2.2 安裝布線與接地的抗干擾

①敷設(shè)線路時，模擬量信號線與開關(guān)量也要分開布線。在電纜使用上，模擬信號用單獨設(shè)置相互隔離的電纜，以減小高頻信號對外的發(fā)射。

②對于控制系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)信號電壓和電流的大小以構(gòu)成一個良好的接地系統(tǒng)。通常主機(jī)應(yīng)有單獨的接地裝置，只在一點相連，否則兩種回路會相互影響，控制系統(tǒng)接地阻值應(yīng)滿足規(guī)定值。長傳輸線的屏蔽接到機(jī)柜上，然后單獨接地。

4.2.3 軟件抗干擾措施

除了以上所介紹的幾個硬件方面的干擾措施以外，同時還應(yīng)該考慮到軟件方面對PLC的干擾，所采取的必要措施，如在軟件中增加故障檢測程序的設(shè)計、采取軟件數(shù)字濾波、重復(fù)初始化、軟件“監(jiān)視定時器”等編程方法，才能取得最佳的抗干擾效果。

5 結(jié)語

該集中控制系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)工藝的要求，這樣就可以實現(xiàn)設(shè)備的故障率和誤操作大為降低的目標(biāo)，也可以節(jié)約能源，從而使得選煤廠的工作效率進(jìn)一步提高，以此能夠取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。與此同時，以PLC為基礎(chǔ)的新式選煤廠集中控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用，還為其它類型選煤廠應(yīng)用PLC有著較好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴勝奎，王強(qiáng)華.可編程序控制器在選煤廠的應(yīng)用，煤礦機(jī)電，2002.

[2]陳純，等.選煤廠電氣設(shè)備及自動化[M].徐州：中國礦業(yè)大出版社，1990．

[3]徐仁貴，廖哲智.單片微型計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4]皮狀行，等.可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001．