基于PLC的热电厂输煤系统控制设计方案

基于PLC的热电厂输煤系统控制设计方案

第1章绪论

皮带传输系统因其结构简单，使用方便，造价低廉被广泛应用于工业、商业、农业、医药、军事等方面，在采矿运输、冶金送料、车站及码头的货物运输更是广泛使用，同样，发电厂的输煤系统也采用皮带传输。

热电厂输煤系统是热工厂中较为庞大的一个公用系统，其任务是卸煤、配煤、上煤以达到按时、保质、保量的为机组提供燃煤的目的。

1.1 基于PLC的输煤控制系统的意义

传统的热电厂输煤控制系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统，现场环境十分恶劣，工人们通过开动承前起后的皮带运输机及取煤机向锅炉前的储煤仓输煤，经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等等故障。但对热电厂而言，蒸汽工序的炉膛是不容许断煤的。输煤系统工作时尽量将煤装满储煤仓，不仅可以保证输煤系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。随着发电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统已无法满足热电厂的需要，因此需要对传统的发电厂输煤系统进行改造。

传统输煤系统具有以下特点：

（1）任务重为了保证工业用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。日累计运行时间达8-10h以上。

（2）运行环境差、劳动强度大由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。

（3）一次起动设各多，安全联锁要求高同时起动的设备高达20-30台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。

第2章可编程序控制器的概况

2.1 PLC的概念及发展

现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的新型工业控制装置，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。

可编程序控制器（Programmable Controller）本来应简称PC，为了与个人计算机（Personal Computer）的简称PC相区别，现在一般将可编程序控制器简称为PLC （Programmable Logic Controller）。

2.1.1 可编程序控制器的历史

可编程序控制器的产生和发展与继电器控制系统又很大的关系。继电器已有上百年的历史，它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。

1968年，美国最大的汽车制造厂家——通用汽车公司（GM）提出了研制可编程序控制器的基本设想，即：

（1）编程简单，可在现场修改程序；

（2）维护方便，采用插件式结构；

（3）可靠性高于继电器控制柜；

（4）体积小于继电器控制柜；

（5）成本可与继电器控制柜竞争；

（6）可将数据直接送入计算机；

（7）可直接使用115V交流输入电压；

（8）输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载；

（9）通用性强，扩展方便；

（10）能存储程序，存储器容量可扩展到4KB。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器。

70年代初期出现了微处理器，它的体积小、功能强、价格便宜，很快被用于可编程序控制器，使它的功能增强、工作速度加快、体积减小、可靠性提高、成本下降。可编程序控制器不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数学运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制、通信联网等功能。在发达的工业化国家，可编程序控制器已经广泛地

应用在所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域。

2.2 可编程序控制器的硬件及工作原理

2.2.1 可编程序控制器的基本结构

可编程序控制器主要由CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成（见图2.1）。

（1）CPU CPU CPU （2）I/O 输入（信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。 （3）编程器

编程器除了用来输入和编辑用户程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时各种编程元件的工作状态。 （4）电源

可编程序控制器使用220V 交流电源或24V 直流电源。可编程序控制器部的直流稳

接触器

电磁阀 指示灯 电 源

按 钮 选择开关 限位开关

电 源

压电源为各模块的电路供电。某些可编程序控制器可以为输入电路和外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源，驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。2.2.2 可编程序控制器的物理结构

根据硬件结构的不同，可以将可编程序控制器分为整体式、模块式和叠装式。

（1）整体式可编程序控制器

整体式又叫单元式或箱体式，CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱状机壳，机构非常紧凑。它的体积小、价格低，小型可编程序控制器一般采用整体式机构。

（2）模块式可编程序控制器

大、中型可编程序控制器和部分小型可编程序控制器采用模块式机构。模块式可编程序控制器用搭积木的方式组成系统，它由框架和模块组成。模块插在模块插座上，后者在框架中的总线连接板上。可编程序控制器厂家备有不同槽数的框架供用户选用，如果一个框架容纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展框架，各框架之间用I/O 扩展电缆相连。有的可编程序控制器没有框架，各种模块安装在基板上。

（3）叠装式可编程序控制器

三菱公司的FX系列可编程序控制器吸取了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，但是宽度不同。它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体，输入、输出点数的配置也相当灵活，有人将这种结构称为叠装式。