淺析火電廠石子煤處理系統(tǒng)的自動化解決方案

摘 要：進入到新世紀以來，隨著我國國民經濟水平的高速發(fā)展，我國的各行各業(yè)也都取得了飛速的發(fā)展和進步，同樣我國的火力發(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)的關鍵設備都是磨煤機，而每天磨煤機生產結束也會產生一定量的石子煤，對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行處理的，工作環(huán)境很差，并且工作的強度也較高。本文介紹了一種新型的火電廠石子煤處理系統(tǒng)的自動化解決方案，并從處理系統(tǒng)的硬件構成、處理系統(tǒng)的軟件設計以及處理系統(tǒng)的通訊介紹三個方面分析了石子煤處理系統(tǒng)的自動化解決方案。

關鍵詞：火電廠石子煤；處理系統(tǒng)；自動化解決方案

石子煤處理系統(tǒng)的分界線應是從磨煤機的出口開始的，通常包括了1套石子煤主輸送機、6套石子煤支輸送機、1個石子煤倉、6套石子煤出口氣動閥門以及6套石子煤斗入口啟動閥門等設備。選擇這些設備時，建議選擇由山西機械設備廠所生產制造的機械設備，而處理控制系統(tǒng)中的PLC建議選擇由美國AB公司所生產的MICTOLOGIX1500系列的PLC，觸摸屏應選擇臺灣EVIEW公司生產的觸摸屏，通過工業(yè)以太網就可以將PLC程序和觸摸屏與上位機實現通訊連接，在上位機上可以輕松的顯示設備運行的實時狀態(tài)，同時也保證了設備的可操控性。

1 處理系統(tǒng)的硬件構成

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，同時處理的設備也應具有統(tǒng)一性，因此火電廠制定石子煤處理系統(tǒng)的控制設備建議仍然選擇AB公司所生產的PLC，此種新型的石子煤處理控制系統(tǒng)共需要20臺套左右的控制設備，主要都是開關量信號。其中按照規(guī)定，模擬量輸入的點數為1點，數字量輸入的點數為85點，數字量輸出的點數則為28點。在設計的過程中，既應滿足工程的實際需要，同時也應該留有一定量的余量，在確定PLC的型號是選定的為MICROLOGIX 1500系列的PLC，人際界面則通過觸摸屏實現，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間應市場上相同類別控制設備的10倍以上，從而滿足業(yè)主單位的實際要求。而對于所選擇的通訊設備，CPU應是具備兩個通訊口的，一個可以連接以太網通訊模塊，另一個則是連接到觸摸屏上的，這樣整個火電廠的控制系統(tǒng)就都是以以太網這個通訊模塊來連接的。

2 處理系統(tǒng)的軟件設計

2.1 人機界面組態(tài)

作為系統(tǒng)軟件的重要組成部分，人機界面是實現機器設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、數字、按鈕以及文字，這樣一旦顯示屏幕的信息出現突然的變化時，才能保證其是在可監(jiān)控的范圍內的。操作人機界面的過程中，應能夠有效的指引操作人員進行操作，同時也要告知操作人員目前設備的性能狀況，從而提高設備的可操作性，也有效的避免了操作過程中出現的錯誤。另外，使用人機界面時也充分的提高了機器配線的便捷性和標準性，PLC控制過程中的I/O點得到了有效的降低，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，整套設備的附加價值得到了充分的提升。為PLC設備所專門定制的MT510系列的觸摸屏幕，在選擇人機界面的組態(tài)時，建議選擇維綸公司所制造研發(fā)的easy builder2.7組態(tài)軟件，這個組態(tài)軟件不但功能較為齊全，同時也是全中文的操控界面，不但具備數據輸入、開關顯示以及系統(tǒng)預警等常規(guī)的功能，還具備以下幾個方面特殊的功能：第一，這個組態(tài)能夠同時開啟多個彈出窗口；第二，其具備256色的現實方式，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欄和快速選擇的窗口工作按鈕，并且這些特殊的功能在實際工程中也得到了充分的應用，具體的人機界面畫面設計如圖1。

從設計圖中我們可以看到，所有設備的運行狀態(tài)都是可控制的范圍內的，同時也符合設備的現實習慣和控制人員的操作習慣。位于設備按鈕上方的三個指示燈分別為狀態(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備運行狀態(tài)、設備停止狀態(tài)以及設備出現故障的狀態(tài)；然后是自動控制模式下的6條支輸送機和主輸送機，通過時間的順序將其啟動，停止時則是相反的順序，并且這六條主輸送機和支輸送機的運行時間都是可以單獨設定的。設定時只需要單擊相應的文字按鈕就可以進入到它的控制界面中了，從而查看設備的運行狀況和故障信息。

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，建議選擇Rockwell所研發(fā)的RSLogix 500系列的編程軟件，在相應生產工藝的指引下，設備控制通常分為順序控制以及一般連鎖控制兩個部分。編制程序時應堅持簡單易懂的原則，同時應在現場運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單易懂的編程語言，凡是具備電器控制常識的和邏輯電路知識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，設備PLC程序時包含一個主程序，但同時也是包含五個子程序的，而這一個主程序是能夠準確的調用其它五個子程序的。五個子程序分別為：6條支輸送機控制子程序、上位機通訊子程序、主輸送機控制子程序、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PLC程序的通訊功能是十分強大的，它帶有兩個RS-232的通訊口，并且這兩個通訊口是自帶硬件電氣特性的，同時它們也支持多種通訊協(xié)議。如ASCII通訊協(xié)議、在ACI+轉換器基礎上的DH-485通訊協(xié)議、在以太網模塊基礎上的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動程序的，在組態(tài)人機界面的過程中，觸摸屏的協(xié)議會自動選擇為DF1全雙工通訊協(xié)議，要保證PLC與校驗位選擇的通訊設置是系統(tǒng)的，并且在經過波特率以及停止位等過程后，觸摸屏與PLC就可以輕松的實現通訊了。

而上位機與PLC的通訊則是在以太網模塊的基礎上通過用EtherNet/IP通訊協(xié)議來實現的，采ENI/ENIW這個配置軟件對以太網的通訊參數進行設置，這個軟件只需要在AB公司的官方網上下載就可以獲取到。設置配置軟件中的TCP/IP參數時，通常都要設置網關、IP地址以及子網掩碼等內容，分別將其下載到以太網的模塊中，就能夠輕松的實現上位機和PLC程序的通訊過程了。當通訊連接完成后，在上位機上進行下載、編程以及上載程序時都是十分便捷的。

通過以上的論述，我們對處理系統(tǒng)的硬件構成、處理系統(tǒng)的軟件設計以及處理系統(tǒng)的通訊介紹三個方面的內容進行了詳細的分析和探討。與日本所提供的前六臺機組的火電廠石子煤控制系統(tǒng)相比，此自動解決方案的設計基本達到了預期的效果，在系統(tǒng)的硬件方面，只用一臺觸摸屏就替代了原來的上位機的控制計算機，而用體積更小但功能更加強大的PLC也替代了原來的中型PLC，上位機研發(fā)版和運行版的組態(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，投產使用后也極少出現故障和錯誤，檢修人員的勞動強度以及設備的檢修費用也得到了很大的降低。

參考文獻

[1]陳子雄.臺州發(fā)電廠4期擴建工程石子煤處理方案的擬定[J].浙江電力，1995.

[2]羅宇東.600MW燃煤機組石子煤處理系統(tǒng)的選擇研究[J].企業(yè)技術開發(fā)，2010.

作者簡介：孫林升（1981-），助理工程師，集控運行高級工，現任集控操作員主值。