淺析火電廠石子煤處理系統(tǒng)的自動(dòng)化解決方案

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展，我國(guó)的各行各業(yè)也都取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，同樣我國(guó)的火力發(fā)電企業(yè)也得到了快速的發(fā)展和壯大，一般情況下，火電廠石子煤處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備都是磨煤機(jī)，而每天磨煤機(jī)生產(chǎn)結(jié)束也會(huì)產(chǎn)生一定量的石子煤，對(duì)于這些石子煤必須將其妥善的處理并排出。傳統(tǒng)的石子煤都是需要人工進(jìn)行處理的，工作環(huán)境很差，并且工作的強(qiáng)度也較高。本文介紹了一種新型的火電廠石子煤處理系統(tǒng)的自動(dòng)化解決方案，并從處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以及處理系統(tǒng)的通訊介紹三個(gè)方面分析了石子煤處理系統(tǒng)的自動(dòng)化解決方案。

關(guān)鍵詞：火電廠石子煤；處理系統(tǒng)；自動(dòng)化解決方案

石子煤處理系統(tǒng)的分界線應(yīng)是從磨煤機(jī)的出口開始的，通常包括了1套石子煤主輸送機(jī)、6套石子煤支輸送機(jī)、1個(gè)石子煤倉、6套石子煤出口氣動(dòng)閥門以及6套石子煤斗入口啟動(dòng)閥門等設(shè)備。選擇這些設(shè)備時(shí)，建議選擇由山西機(jī)械設(shè)備廠所生產(chǎn)制造的機(jī)械設(shè)備，而處理控制系統(tǒng)中的PLC建議選擇由美國(guó)AB公司所生產(chǎn)的MICTOLOGIX1500系列的PLC，觸摸屏應(yīng)選擇臺(tái)灣EVIEW公司生產(chǎn)的觸摸屏，通過工業(yè)以太網(wǎng)就可以將PLC程序和觸摸屏與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接，在上位機(jī)上可以輕松的顯示設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)，同時(shí)也保證了設(shè)備的可操控性。

1 處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

火電廠控制和處理石子煤的系統(tǒng)必須具備一定的兼容性，同時(shí)處理的設(shè)備也應(yīng)具有統(tǒng)一性，因此火電廠制定石子煤處理系統(tǒng)的控制設(shè)備建議仍然選擇AB公司所生產(chǎn)的PLC，此種新型的石子煤處理控制系統(tǒng)共需要20臺(tái)套左右的控制設(shè)備，主要都是開關(guān)量信號(hào)。其中按照規(guī)定，模擬量輸入的點(diǎn)數(shù)為1點(diǎn)，數(shù)字量輸入的點(diǎn)數(shù)為85點(diǎn)，數(shù)字量輸出的點(diǎn)數(shù)則為28點(diǎn)。在設(shè)計(jì)的過程中，既應(yīng)滿足工程的實(shí)際需要，同時(shí)也應(yīng)該留有一定量的余量，在確定PLC的型號(hào)是選定的為MICROLOGIX 1500系列的PLC，人際界面則通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)，具體的控制系統(tǒng)清單如表1。

所選用的PLC必須具備足夠的可靠性和穩(wěn)定性，所有硬件的無故障時(shí)間應(yīng)市場(chǎng)上相同類別控制設(shè)備的10倍以上，從而滿足業(yè)主單位的實(shí)際要求。而對(duì)于所選擇的通訊設(shè)備，CPU應(yīng)是具備兩個(gè)通訊口的，一個(gè)可以連接以太網(wǎng)通訊模塊，另一個(gè)則是連接到觸摸屏上的，這樣整個(gè)火電廠的控制系統(tǒng)就都是以以太網(wǎng)這個(gè)通訊模塊來連接的。

2 處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 人機(jī)界面組態(tài)

作為系統(tǒng)軟件的重要組成部分，人機(jī)界面是實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備與操作人員良好溝通的重要橋梁，在使用的過程中，使用用戶可以自由的組合圖形、數(shù)字、按鈕以及文字，這樣一旦顯示屏幕的信息出現(xiàn)突然的變化時(shí)，才能保證其是在可監(jiān)控的范圍內(nèi)的。操作人機(jī)界面的過程中，應(yīng)能夠有效的指引操作人員進(jìn)行操作，同時(shí)也要告知操作人員目前設(shè)備的性能狀況，從而提高設(shè)備的可操作性，也有效的避免了操作過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。另外，使用人機(jī)界面時(shí)也充分的提高了機(jī)器配線的便捷性和標(biāo)準(zhǔn)性，PLC控制過程中的I/O點(diǎn)得到了有效的降低，而鑒于面板控制過程中的高性能和小型化，也降低了操作的成本，整套設(shè)備的附加價(jià)值得到了充分的提升。為PLC設(shè)備所專門定制的MT510系列的觸摸屏幕，在選擇人機(jī)界面的組態(tài)時(shí)，建議選擇維綸公司所制造研發(fā)的easy builder2.7組態(tài)軟件，這個(gè)組態(tài)軟件不但功能較為齊全，同時(shí)也是全中文的操控界面，不但具備數(shù)據(jù)輸入、開關(guān)顯示以及系統(tǒng)預(yù)警等常規(guī)的功能，還具備以下幾個(gè)方面特殊的功能：第一，這個(gè)組態(tài)能夠同時(shí)開啟多個(gè)彈出窗口；第二，其具備256色的現(xiàn)實(shí)方式，顯示效果十分理想；第三，同Windows的操作系統(tǒng)類似，其也能夠制作出任務(wù)欄和快速選擇的窗口工作按鈕，并且這些特殊的功能在實(shí)際工程中也得到了充分的應(yīng)用，具體的人機(jī)界面畫面設(shè)計(jì)如圖1。

從設(shè)計(jì)圖中我們可以看到，所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)都是可控制的范圍內(nèi)的，同時(shí)也符合設(shè)備的現(xiàn)實(shí)習(xí)慣和控制人員的操作習(xí)慣。位于設(shè)備按鈕上方的三個(gè)指示燈分別為狀態(tài)指示燈，分別紅色指示燈、綠色指示燈和黃色指示燈，而它們所代表的含義則分別為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備停止?fàn)顟B(tài)以及設(shè)備出現(xiàn)故障的狀態(tài)；然后是自動(dòng)控制模式下的6條支輸送機(jī)和主輸送機(jī)，通過時(shí)間的順序?qū)⑵鋯?dòng)，停止時(shí)則是相反的順序，并且這六條主輸送機(jī)和支輸送機(jī)的運(yùn)行時(shí)間都是可以單獨(dú)設(shè)定的。設(shè)定時(shí)只需要單擊相應(yīng)的文字按鈕就可以進(jìn)入到它的控制界面中了，從而查看設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息。

2.2 PLC程序的編制

在編制石子煤處理系統(tǒng)的PLC的程序時(shí)，建議選擇Rockwell所研發(fā)的RSLogix 500系列的編程軟件，在相應(yīng)生產(chǎn)工藝的指引下，設(shè)備控制通常分為順序控制以及一般連鎖控制兩個(gè)部分。編制程序時(shí)應(yīng)堅(jiān)持簡(jiǎn)單易懂的原則，同時(shí)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的指引下開始編程，建議使用梯形圖作為編程語言。作為一種邏輯電路語言，梯形圖語言是一類最為簡(jiǎn)單易懂的編程語言，凡是具備電器控制常識(shí)的和邏輯電路知識(shí)的都能夠輕松的讀懂此類程序，為了保證編制程序的易懂性和清晰性，設(shè)備PLC程序時(shí)包含一個(gè)主程序，但同時(shí)也是包含五個(gè)子程序的，而這一個(gè)主程序是能夠準(zhǔn)確的調(diào)用其它五個(gè)子程序的。五個(gè)子程序分別為：6條支輸送機(jī)控制子程序、上位機(jī)通訊子程序、主輸送機(jī)控制子程序、順序控制子程序以及故障處理子程序。

3 處理系統(tǒng)的通訊介紹

MICROLOGIX 1500這個(gè)PLC程序的通訊功能是十分強(qiáng)大的，它帶有兩個(gè)RS-232的通訊口，并且這兩個(gè)通訊口是自帶硬件電氣特性的，同時(shí)它們也支持多種通訊協(xié)議。如ASCII通訊協(xié)議、在ACI+轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上的DH-485通訊協(xié)議、在以太網(wǎng)模塊基礎(chǔ)上的EtherNet/IP通訊協(xié)議、Modbus RTU從通訊協(xié)議、DF1全雙工通訊協(xié)議以及DF1半雙工通訊協(xié)議。

PLC程序和觸摸屏的通訊應(yīng)選擇Rockwell公司所研發(fā)的DF1全雙工通訊協(xié)議，而觸摸屏本身就是自帶支持這類通訊模式的驅(qū)動(dòng)程序的，在組態(tài)人機(jī)界面的過程中，觸摸屏的協(xié)議會(huì)自動(dòng)選擇為DF1全雙工通訊協(xié)議，要保證PLC與校驗(yàn)位選擇的通訊設(shè)置是系統(tǒng)的，并且在經(jīng)過波特率以及停止位等過程后，觸摸屏與PLC就可以輕松的實(shí)現(xiàn)通訊了。

而上位機(jī)與PLC的通訊則是在以太網(wǎng)模塊的基礎(chǔ)上通過用EtherNet/IP通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的，采ENI/ENIW這個(gè)配置軟件對(duì)以太網(wǎng)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這個(gè)軟件只需要在AB公司的官方網(wǎng)上下載就可以獲取到。設(shè)置配置軟件中的TCP/IP參數(shù)時(shí)，通常都要設(shè)置網(wǎng)關(guān)、IP地址以及子網(wǎng)掩碼等內(nèi)容，分別將其下載到以太網(wǎng)的模塊中，就能夠輕松的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC程序的通訊過程了。當(dāng)通訊連接完成后，在上位機(jī)上進(jìn)行下載、編程以及上載程序時(shí)都是十分便捷的。

通過以上的論述，我們對(duì)處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以及處理系統(tǒng)的通訊介紹三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。與日本所提供的前六臺(tái)機(jī)組的火電廠石子煤控制系統(tǒng)相比，此自動(dòng)解決方案的設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期的效果，在系統(tǒng)的硬件方面，只用一臺(tái)觸摸屏就替代了原來的上位機(jī)的控制計(jì)算機(jī)，而用體積更小但功能更加強(qiáng)大的PLC也替代了原來的中型PLC，上位機(jī)研發(fā)版和運(yùn)行版的組態(tài)軟件都得到了不同程度的節(jié)約，大大的降低工程項(xiàng)目的投資成本，并且石子煤控制處理系統(tǒng)的智能性和可靠性也得到了充分的保證，投產(chǎn)使用后也極少出現(xiàn)故障和錯(cuò)誤，檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度以及設(shè)備的檢修費(fèi)用也得到了很大的降低。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：孫林升（1981-），助理工程師，集控運(yùn)行高級(jí)工，現(xiàn)任集控操作員主值。