電廠(chǎng)給煤機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-925X(2011)O7-0182-01

摘要：介紹了某熱電廠(chǎng)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：給煤機(jī) 稱(chēng)重傳感器 DCS主控室 皮帶稱(chēng) 流量PID調(diào)節(jié) 給煤率

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)將兩路稱(chēng)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(chēng)重傳感器是否失效，如果沒(méi)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

遙控方式是相對(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)按操作請(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按下停止。當(dāng)給煤機(jī)停止時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)“校驗(yàn)皮帶秤”的工作。當(dāng)操作人員按下停止時(shí)，給煤機(jī)先停止運(yùn)行，然后用戶(hù)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

就地方式是一種現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速并啟動(dòng)給煤機(jī)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。該方式可以作為校驗(yàn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變頻控制功能是否正常的一種方式。 此方式通常在調(diào)試和維護(hù)及中控DCS控制信號(hào)失靈時(shí)使用。

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。

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)DI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(mǎn)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(guān)直接、與PLC通訊良好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種取代操作按鈕和鍵盤(pán)即數(shù)字儀表的智能操作顯示器，用于設(shè)置數(shù)據(jù)、顯示參數(shù)、以動(dòng)畫(huà)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、指示燈、數(shù)字顯示表盤(pán)等使用數(shù)量，使PLC外圍電路更簡(jiǎn)單。

2.2PLC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)。

給煤機(jī)的流量PID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PID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。系統(tǒng)稱(chēng)重傳感器稱(chēng)重的有效范圍是91.44cm，也就是說(shuō)稱(chēng)重傳感器檢測(cè)出的稱(chēng)重信號(hào)值是91.44cm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91.44cm長(zhǎng)度內(nèi)的稱(chēng)重重量先轉(zhuǎn)化為單位長(zhǎng)度的重量，然后才進(jìn)行累加。

2.3NT設(shè)計(jì)

觸摸屏是一個(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MGSCE設(shè)計(jì)各個(gè)控制及說(shuō)明畫(huà)面，下載到觸摸屏后，再通過(guò)與PLC的通信來(lái)完成。

2類(lèi)畫(huà)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(kāi)關(guān)鍵，由PLC控制切換。

（1）初始畫(huà)面顯示本控制系統(tǒng)名稱(chēng);

（2）參數(shù)設(shè)置包括就地控制轉(zhuǎn)速、校驗(yàn)掛碼重量、PID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(huà)面都有輸入鍵盤(pán)，每個(gè)鍵盤(pán)都為觸摸鍵，用戶(hù)可直接輸入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被放入觸摸屏的數(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)。

（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(chǎng)的默認(rèn)設(shè)置

3、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)自投入運(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。