火電廠石子煤處理系統的自動化解決方案

山西省電力公司電力設備廠 司金法

本文中石子煤系統分界線從磨煤機出口開始。主要設備包含6套石子煤斗入口氣動閥門，6套石子煤斗出口氣動閥門，6套石子煤支路輸送機，1套石子煤主輸送機，1個石子煤倉等。上述機械設備全部由山西電力設備廠為其設計制造，控制系統主要使用了臺灣EVIEW公司觸摸屏和美國AB公司MICTOLOGIX1500系列PLC來實現自動化控制，并通過工業以太網與上位機通訊，設備實時狀態的顯示和設備的操控也可在上位機實現。

一、控制系統硬件構成

考慮電廠控制系統的兼容性和設備維護的統一性，電廠指定石子煤系統控制依然選用AB公司的PLC。本套石子煤系統需控制的設備共有20臺套，主要為開關量信號。其中數字量輸入(DI)點數為85點，數字量輸出(DO)點數為28點，模擬量輸入(AI)點數為1點。根據滿足工程需要又留有適當余量的設計原則，PLC選型定為MICROLOGIX 1500系列PLC，人機界面使用臺灣EVIEW MT510觸摸屏實現。控制系統主要清單如表1所示。

MICROLOGIX系列PLC具有很高的可靠性，上述所有硬件的平均無故障時間(MTBF)與同類工控產品相比高出了10多倍。滿足了業主對本套控制系統高度可靠性的要求。通訊方面，所選CPU具有2個通訊口，一個用于連接觸摸屏，一個連接以太網通訊模塊，實現全廠控制系統以太網通訊連接。

二、軟件設計

1.人機界面組態

人機界面是在操作人員和機器設備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理或監控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動`，并且可以減少操作上的失誤。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC控制器所需的I/O點數，降低生產的成本同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。MT510系列觸摸屏是專門面向PLC應用的，人機界面的組態使用維綸公司的easy builder2.7組態軟件，該組態軟件為全中文界面，具有比較全面的功能，除了一般人機功能如：指示燈、開關和數據顯示和數據輸入及報警功能外，它還有下列特有功能：

表1 控制系統主要清單

■同時開啟多個彈出窗口

■可以制作和WINDOWS系列操作系統一樣的任務欄和快選窗口工作按鈕

■256色顯示方式使觸摸屏的表達更加豐富多彩，效果勝人一籌

上述功能在這個工程中都得到了充分應用。

依據工藝流程，人機界面主畫面設計如下所示：

在主畫面上可以清晰掌握所有設備的當前情況，符合運行人員的操作習慣和設備狀態顯示習慣。設備按鈕上方三盞指示燈為狀態指示燈。第一盞狀態指示燈顯示紅色表示設備運行，第二盞狀態指示燈顯示綠色表示設備停止。第三盞狀態指示燈顯示黃色表示設備故障。自動控制模式下6條支輸送機和主輸送機根據設定的時間順序起動，逆序停止；6條支路輸送機的運行時間和主輸送機的運行時間可以單獨設定。點擊相應設備文字按鈕進入該設備的控制界面。在設備控制界面內可以控制該設備或查看設備的狀態和故障信息。

2.PLC程序的編制

石子煤處理系統PLC的程序編制使用Rockwell公司的RSLogix 500編程軟件，根據上述工藝，設備控制主要為順序控制和一般連鎖控制。根據運行人員現場要求和程序編制簡單易讀的原則，編程語言使用梯形圖。梯形圖語言是一種邏輯電路語言，通俗易懂，具有邏輯電路知識和電氣控制知識的人員都能讀懂程序。為了使程序清晰易讀，PLC的程序設計包含一個主程序和五個子程序，主程序作用是調用五個子程序。五個子程序分別是：主輸送機控制子程序，6條支控制子程序，故障處理子程序，順序控制子程序，上位機通訊子程序。

三、系統的通訊介紹

MICROLOGIX 1500 PLC具有強大的通訊功能，自帶兩個硬件電氣特性為RS-232的通訊口，兩個通訊口支持多種通訊協議。

■DF1全雙工通訊協議

■DF1半雙工通訊協議

■DH-485通訊協議，通過ACI+轉換器

■Modbus RTU從通訊協議

■ASCII通訊協議

■EtherNet/IP通訊協議，通過以太網模塊

觸摸屏與PLC的通訊使用Rockwell公司的DF1全雙工通訊協議，觸摸屏自身集成了支持這種通訊協議的驅動程序。在組態人機界面時，觸摸屏的協議選擇DF1全雙工通訊協議，波特率、停止位，校驗位選擇與PLC通訊設置相同并下載至觸摸屏后。二者就可輕松實現通訊。

PLC與上位機的通訊使用EtherNet/IP通訊協議通過以太網模塊實現，以太網模塊的通訊參數設置使用ENI/ENIW配置軟件，該軟件在AB官方網站可以免費獲得。配置軟件中TCP/IP參數設置包括IP地址，子網掩碼和網關，然后下載到以太網模塊中就可以實現與上位機的通訊。通訊連接后可以在上位機編程、下載和上載程序，十分方便。

四、結束語

觸摸屏和MICROLOGIX 1500 PLC在后石電廠石子煤系統的應用達到了設計目的，對比日本提供的前六臺機組石子煤控制系統：系統硬件上使用一臺觸摸屏代替了上位機控制計算機，使用MICTOLOGIX系列小型PLC取代原來中型PLC。節省了上位機開發版和運行版組態軟件，僅此三項節省投資近20萬元，控制功能和系統可靠性卻絲毫沒有減少，使用到現在一年的時間內沒有發生過任何問題，華陽后石電廠運行人員對控制系統的可靠性比較滿意，極大的減少了檢修人員的工作量和維護費用。

[1]廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2004:100-184.

[2]MICROLOGIX1500可編程控制器用戶手冊[E].2002.

[3]EasyBuilder500用戶使用手冊[E].2007.