铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计.docx
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铁岭发电厂输煤顺序控制系统设计
摘要
本文首先介绍了当前输煤程控系统的控制方式与功能特点,然后讲述了PLC在发电厂输煤程控系统改造中的应用本文主要以铁岭电厂为例。
火电厂输煤系统设备种类多,分布松散,生产管理及设备自动化水平相对主机系统较为落后,耗用较多的人力物力随着机组容量增大,如何提高燃料加系统管理水平和生产效率变得越来越迫切,这对安全生产和成本控制至关重要,该文从设备自动化角度对燃料系统输煤自动化发展方向与实现方式作些探讨。
介绍了PLC程序控制在火电厂的输煤系统中的应用以及控制方式阐述了整个控制系统的结构和功能,并对其配置及组成部件作了系统的论述.同时也介绍了可编程控制器(PLC)梯形图的顺序控制设计法,梯形图的顺序功能图的结构及逻辑表达式,并举例说明设计的方法及应用.
关键词:
火电厂,输煤系统,程控,梯形图
Abstract
Thispaperintroducesthecontrollingmethodandfunctioncharacteristics.ThenitexplainstheapplicationofPLCintheprocedurecontrolsystem’simprovingofcoaltransportinginpowerplant,forexample,theTieLingpowerplant。
Therearemanykindsofcoalconveyingsystemsinpowerplants.Theirlayoutisscattered,relativelybackwardinmanageabilityandalsoinproductionefficiencyascomparedtotheplant’sprincipalmachinery.Therefore,sincethesystemisofutmostimportanceinsafetyofoperationandincuttingproductioncost,weareconfrontedwiththeproblemofhowtoraiseitslevelofmanageabilityandproductionefficiency.Thepaperforthispurpose,fromthepointofviewofautomatingtheequipmentexploresdirectionofautomationdevelopmentofcoalconveyinginfuelsupplysystemsandwaysofrealization.本文为互联网收集,请勿用作商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途
ThepapermainlydealswiththeapplicationofProgrammableController(PLC)designinthermalpowerplantcoalconveyingsystemanditscontrollingmethod,anddescribesthefunctionandconstructionforthewholecontrolsystem。
Furthermore,thispaperdetailstheconfigurationofitshardware&softwareandcomponentsfurthersystem。
ThesequentialcontroldesignofPLCladder—diagram,aswellasthestructureoftheladder-diagramandit’slogicalformulawereintroduced,andsomeexamplestoexplaindesignmethod,andapplicationwerealsogiven.个人收集整理,勿做商业用途文档为个人收集整理,来源于网络
Keywords:
thermalpowerplant,coalconveyingsystem,programcontrolled,Ladderdiagram
3.1。
3输煤翻车机11
4.2铁岭电厂输煤控制系统结构21
第一章绪论
1。
1输煤系统的构成和作用
火力发电厂的输煤系统是辅机系统的重要部分,随着火电厂中单机容量和总装机容量的不断扩大,一个高出力、高可靠性和灵活性的燃料输送系统是机组乃至整个电厂稳定运行的重要保证.输煤系统由卸煤、上煤、配煤、煤场的堆取和混煤等环节组成,系统有两条输煤线,包括斗轮机、翻车机、皮带输送机、给煤机、皮带机、振动筛、碎煤机及犁煤器等主要设备组成。
输煤系统承担从煤码头或卸煤沟至储煤场或主厂房原煤仓的运煤任务。
输煤系统的始点是翻车机卸下来的煤,通过皮带机既可输送到煤罐,也可输送到煤场储备,然后再通过斗轮机和皮带机再输送到煤罐。
煤罐中的粗煤通过位于煤罐低部的环式给煤机,连续均匀地分配给上煤皮带输送机,再经过筛分和碎煤机加工,进入原煤仓,为了使几个原煤仓的煤量合理分配,可通过控制犁煤器的抬落,按照顺序配煤和优先配煤原则,完成输煤系统的任务。
输煤系统的主要控制形式大致可分为三种:
(1)就地手动控制.主要控制设备是装有一至数台设备启停控制按钮的小型就地控制箱,并设有工况、报警状态的简单提示。
就地手动控制不能实现系统复杂的联锁要求,现多数只作为设备检修、调试时的辅助控制手段.
(2)集中手动控制。
设备的启停控制集中在一个控制屏上,其联锁保护通常由继电器逻辑阵列实现.控制屏上有设备运行工况的模拟指示、信号报警等。
集中手动控制能够实现简单运行方式控制及设备启动联锁的一般要求。
其缺点是电缆敖设量大,连线复杂,一旦制造完成其运行方式及不易改变。
(3)集中程序控制。
这是以可编程控制器为主控设备的集中自动控制,它用可编程控制器的逻辑软件取代继电器的逻辑阵列,能够实现输煤系统复杂运行方式的控制要求。
与其它控制方式相比,它具有可靠性高、控制方式灵活等优点,是目前输煤控制系统的主流。
以上3种控制方式可以通过选择开关选择.
1。
2输煤控制系统概况及工艺要求
输煤系统的安全、可靠运行是保证电厂安全、高效运行不可缺少的环节.系统控制设备多、流程复杂分散与控制室相距较远.又由于上煤过程中不可避免的煤粉飞扬,使得整个系统环境非常恶劣.同时输煤系统中的设备、现有控制方式大部分为单独直接控制方式操作,可靠性差,自动化水平低.为了提高火电厂自动化水平,为电厂安全稳定发电创造条件,这些都决定了必须提高输煤系统的自动化平,这样才能减轻劳动强度,改善劳动环境,提高输煤系统的效率和管理水平.
为了保证输煤系统的正常和可靠运行,该系统应满足以下要求:
(1)供煤时,各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序,即对个设备进行联锁控制。
(2)各设备启动和停止过程中,要合理设置时间间隔(延时)。
启动延时统一设定为12s,停车延时按设备的不同要求而设定,分为10s,20s,30s,40s,60s几种,以保证停车时破碎机为空载状态,各输煤皮带上无剩余煤.
(3)运行过程中,某一台设备放生鼓掌时,应立即发出报警并自动停车,其前方(指供料方向)设备也立即停车.其后方的设备按一定顺序及延时联锁停车。
(4)各输煤皮带设有双向跑偏开关,跑偏15度时发出告警信号,跑偏30度时告警并自动停车。
(5)可在线选择启动设备用设备,在特殊情况下可由2条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式.
(6)可显示各机电设备运行状况,并对输煤过程有关情况(报警、自动停机等)做出实时记录。
1。
3输煤顺序控制系统国内外发展趋势
输煤系统是火力发电厂中教为庞大的一贯饿公用系统.随着我国电力工业的迅速发展,火电厂的装机容量和单机容量都日益增大,输煤系统的规模也大幅度的上升,对其控制方式、运行水平的要求也越来越高。
目前,国内大中型火力发电厂输煤系统普遍采用PLC进行程序控制,以取代系统的继电器强电集中控制方式。
但多数火电厂输煤程控系统仅利用了PLC基本开关量逻辑组合功能,其模拟量处理、回路调节等高级功能尚未开发应用.
输煤程控系统主要是以可编程控制器(PLC)为主,实现输煤系统的自动花控制,与强电集中控制相比,在技术上具有控制功能强,编程简单,实现工艺联锁方便,可省去大量的硬件接线,维护方便,可在线修改等特点。
PLC不仅能完成复杂的继电器控制逻辑,而且也能实现模拟量的控制,甚至智能控制;并能实现远程通讯,联网及上位机监控等。
可为全厂实现计算机控制和管理创造条件。
对地域分布较广的系统还可以增加远程控制站及闭路电视监视系统.
随着火电厂规模和单机容量的扩大,许多大型工况设备在输煤系统得到广泛应用,目前多数具备自动或半自动功能,如翻车机、斗轮机、入场煤采样机、入炉煤采样机和环式给煤机等都有各自的PLC控制系统。
如何组织和管理好这些大型设备,使整个输煤系统在最高效率状态下运行,是国内火电厂输煤专业发展中需要解决的首要问题。
全集成化的输煤过程控制器网络是能够满足对输煤设备的管理与控制要求的好途径。
与先进的主机控制系统相比,目前的输煤控制系统则显得十分落后。
以武汉阳逻电厂输煤控制系统为例,基本上为集中加就地控制模式,其PLC控制系统仅仅满足了皮带输送机的集中控制功能。
简言之,其PLC控制器仅仅代替了皮带输送机及其辅助设备(如挡板、振打器等)的启、停按钮的功能,其完成的仅仅是部分设备的顺序控制功能,无法达到整个系统的协调控制,而斗轮机、翻车机、环式给煤机均处于各自相对独立的情况下运行,其结果是运行岗位人员设置过多,人员工效率低,系统设备间配合不协调、设备空转导致的电能损耗、设备磨损等损耗较大。
PLC在输煤系统中的应用基本上限于设备级,各设备或系统处于各自的PLC控制之下,相互间基本独立。
随着国内火电厂机组的扩建和PLC技术的迅速发展,与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样,输煤系统的PLC控制也将从设备级发展到车间级。
随着电子技术、计算机技术、控制技术、信息网络技术的迅速发展,现代工业生产正向着生产过程过程控制高度自动化、工艺设备及测控设备高度智能化、生产管理高度自动化等方向发展,作为大型火电厂的燃料输煤系统也不例外,而且随着电气自动化的产品价格大幅度下降,可靠性大大提高,过去那种认为燃料输煤系统不需要较高自动化程度的观点已显得非常落后,从率先实现设备程控化、现场联网化和可视化,再到与MIS系统联网,以及随着WFT3嵌入技术深入到元件级和网速度可靠性的进一步提高,实现透明工厂和移动工业控制完全可能成为现实.
第二章输煤控制系统中的控制设备原理简介
2.1可编程控制器的原理简介
2。
1.1可编程控制器的发展
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求,在改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成为产品为特征的过程工业中,除了以连续为住的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为住的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为住的顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作:
另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为住的—离散量的数据采集监控。
由于这些控制和监视的要求,所以PLC发展成了取代继电器和进行顺序控制为住的产品.第二年美国数字公司研制出了第一代可编程控制器,满足了GM公司装配线的要求。
随着继承电路技术和计算机技术的发展,现在已经有第五代PLC产品了。
可编程控制器(PLC)是新一代工业控制器装置,是自动装置、计算机和通信技术组合的产物,是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。
由于控制对象的复杂、使用环境的特殊性和运行的长期连续性,使PLC在设计上有自己明显的特点:
可靠性高,适应性广,具有通信功能,编程方便,结构模块化,鉴于电厂输煤系统的重要性,为了向国外无人化监控管理方向发展,以达到减员增效和提高管理水平的目的,输煤系统采用PLC控制
2.1。
2可编程控制器的功能
可编程控制器的主要功能有:
(1)逻辑控制功能。
用PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联和其他逻辑连接,进行开关控制.
(2)定时/计数控制功能.用PLC提供的定时器,计数器指令实现对某种操作的定时完成后,才能进行下一道工序操作的控制.
(3)数据处理功能。
PLC能进行数据传送,比较,移位,数制转换,算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作.
(4)顺序控制功能。
用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中,只有前一道工序完成后,才能进行下一道工序操作的控制。
(5)A/D与D/A转换功能,通过A/D,D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。
(6)运动控制功能.通过告速成计数模块和位置模块等进行单轴或多轴控制.
(7)扩展功能.可能通过附加各种智能单元通过连接输入输出扩展单元模块来增加输入输出点数,也提高PLC控制能力。
(8)过程控制功能。
通过PLC的PID控制模块实现对温度,压力,速度,流量等物理量进行闭环控制。
(9)远程控制功能。
通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入输出设备与PLC主机相连接进行远程控制.
(10)通信联网功能.通过PLC之间或与主控计算机的联网,实现较大规模的系统控制。
(11)监控功能。
PLC能够监视系统运行的状态,对异常情况进行报警,显示,故障诊断以及自动终止其运行.
2。
1。
3可编程控制器的特点及组成
输煤自动化系统近几年能不断成功的投运,主要归功于可编程控制器的发展和普及。
根据《可编程控制器标准》,对可编程控制器定义为:
“可变成序控制器是一种专为在工业环境应用而设计的电子系统,它采用可编程度的存储器,用于存储用户的指令,控制数字或模拟的输入/输出,完成确定的逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能,控制各种类型的机械或过程.可编程控制器及其外围设备的设计,使她非常方便集成到工业系统中,并很容易达到人们期望的目标。
“可编程控制器也常简称为PLC(ProgrammableLogicController),它有如下特点:
1)可靠性高,抗干扰能力强;
2)控制程序可变,编程简单;
3)功能完善,包括数学运算、存储、数字和模拟量的输入输出等;
4)体积小巧,均为标准模块,任意扩充组合。
可编程控制器主要包括三部分,如图2-1所示.
1)输入部分,它收集并储存被控对象实际运行的数据和信息;
2)逻辑部分,即中央处理单元(CPU),由处理器、储存器系统、电源系统组成;
3)输出部分,实施逻辑部分的分析结果,对被控对象作实时处理。
可编程控制器提供了完整而标准的编程语言,以适应在各种工业环境下使用。
PLC提供的编程语言通常有三种:
梯形图、功能图和布尔逻辑编程。
目前使用较多的是梯形图编程法,主要原因是它和以往的继电器控制线路相似,使对计算机不太了解的电气技术人员能够很容易学会掌握,编程时完全不必考虑微处理器内部复杂的结构,不必考虑计算机使用的语言,而把PLC内部看成许多“软继电器"等逻辑部件组成,编程过程相当于设计和改变继电器控制的硬线路。
2。
1。
4可编程控制器的性能指标
(1)输入输出电数.指可编程控制器外部输入输出端子数,这是PLC的一项非常重要的技术指标,常用输入输出点数来表征PLC的规模大小。
(2)扫描速度。
一般指PLC执行一条指令的时间,单位为US/秒;有时也以执行一千条指令时间来计算,单位为MS/千步。
(3)内存容量。
一般指PLC存储用户程序的多少。
(4)指令条数。
指令条数的多少是评价PLC功能强弱的指标。
(5)内部寄存器的配置情况是评价PLC硬件功能的一个指标。
(6)高功能模块。
将高功能模块与住模块,通信模块,高级语言编程模块等等。
(7)另外使用PLC时,还应考虑电源电压,直流输出电压,环境温度,湿度,质量和外形尺等性能指标。
2。
1。
5可编程控制器的分类
PLC装置的形式多种多样,功能各不相同。
按容量来分,可以分为“小”“中”“大"三种类型。
小型PLC,这类PLC的规模较小。
I/O点数一般从20点到128点。
这类PLC的主要功能有逻辑运算,计数,移位等.采用专用编程器。
中型PLC其I/O点数通常从129点到512点,内存在8K以下,适合开关量逻辑控制和过程参数检测及调节,数据处理及A/D,D/A转换,联网通信,运程I/O等功能。
1.按容量来分,可以分为“小"、“中”、“大"三种类型。
2.小型PLC,这类PLC的规模娇小。
I/O点数一般从20点到128点。
这类PLC的主要功能有逻辑运算,计数,移位等。
采用专用编程器.
3.中型PLC其I/O点数通常从129点到512点,内存在8K以下,适合开关量逻辑控制和过程参数检测及调节,数据处理及A/D,D/A转换,联网通信,运程I/O等功能.
大型PLC其I/O点数在513点以上,其中I/O点数在513点至896点为大型机,896点以上为超大型机。
它具有高级功能的PLC,除了具有中小型PLC的功能外,还有PID运算及高速功能。
配有CRT显示及常规的计算机键盘,与工业空驶计算机相似,既有计算、控制、调节的功能。
从结构上分
按硬件结构不同,将PLC分为三类
整体式结构它是将PLC各组成部分集装在一个机壳内,输入输出接线端子及电源进线分别在机箱的上,下两侧,并有相应的发光二极管显示输入输出状态.
模块式PLC输入输出点数较多的大中型和部分小型PLC采用模块丝结构。
、
叠装式PLC。
2。
2上位机监控软件性能功能简介
计算机作为上位机可以提供良好的人机界面,进行全系统的监控和管理;PLC作为下位机进行通信,执行可靠有效的分散控制.在计算机与PLC之间通过通信网络实现信息的传送和交换.在控制系统中,一般计算机仅用于编程、参数设定和修改,图形和数据在线显示,并没有直接参与显示控制,现场上的控制执行者是PLC。
因此,即使是计算机出了故障,也不会影响整个生产过程的正常进行,大大提高了系统的可靠性。
应用实践表明:
上述的分布式控制系统可以综合计算机与PLC的长处,弥补它们各自功能上的不足,实现控制与管理一体化。
这种分布式控制系统在工厂自动化(FA),柔性制造系统(MFS)以及计算机继承制造系统(CIMS)中可以发挥重要的作用。
由于当今世界是一个信息技术高度发展的世界,计算机监控软件有INTUCH,组态王,百利等。
由于学校的条件,本论文主要介绍紫金桥监控软件.
紫金桥监控软件简介
紫金桥监控软件是一个集成开发环境。
工程人员在这个环境中可以完成界面的设计、动画连接的定义、数据库的配置等等。
利用人机界面开发部分可以方便的生成各种复杂生动的画面,可以逼真的反映现场数据。
数据库中在任何需要的时候把生产现场的新奇实时地传送到控制室,并且通过局域网和Internet,可以在任何地方访问实时和历史产生数据,及时了解、评价生产情况和操作水平。
它的基本功能是数据通讯、数据管理、数据交互。
具体的说,数据通讯就是1)从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能、2)向把需要控制的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构,这样就建立了控制软件所需的双向连接.数据管理就是根据用户的需要,对数据进行更深层次的加工,如量程交换、报警、统计、分析等。
数据家户就是根据不同用户的需求,把数据以不用的形式提交给用户以实现交互,如现场操作工需要监控,管理人员需要数据报表、工艺工程师要对数据进行分析等,紫金桥为不同的用户提供了多种交互手段。
从功能上分,紫金桥可以分成组态和运行两个部分;从结构层次上分,紫金桥包括IO驱动、实时数据库、人机界面三个层次.
紫金桥各组成部分的功能介绍如下:
工程管理器。
工程管理器是整个系统的管理器,用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等.
实时数据库(DB).实时数据库是紫金桥系统的数据处理核心,她一方面管理系统的数据处理,如实时数据的处理、历史数据存储、报警处理、统计数据管理等,另一方面它还要为紫金桥的其他组件提供数据服务,如View、IO驱动程序、网络通讯组件等提供各种服务。
因此实时数据库是紫金桥系统的中枢部分、而且是紫金桥分布系统的服务器。
通信程序组件(NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomClient/SComServer)通信程序采用以太网(TCP/IP)、电话拨号、串口等多种通讯介质进行数据通讯,它是连接客户端(View)和服务器(实时数据库)的桥梁,是构成紫金桥分布式系统的重要组成部分.
I/O驱动程序。
I/O驱动程序是紫金桥与现场IO通讯的中介,它把不同的IO设备虚拟成逻辑设备,用户不必关心设备与计算机通讯的具体协议,它负责把数据从现场设备采集到实时数据库、并把控制指令下达到实际的物理设备。
紫金桥系统提供了大量的常用IO驱动,包括常见PLC、板卡、智能仪表、DCS等多种IO设备。
HMI开发系统(Draw).开发系统是一个集成开发环境,可以进行系统的配置、组态(包括画面组态、数据库组态、IO驱动组态),用户可以根据自己的需要和工程的实际情况来建立自己的应用系统。
HMI运行系统(View)。
运行系统是用户开发出来的应用系统的结果显示,可以与最终用户(如现场操作人员等)进行交互,提供流程图显示、历史/实时趋势显示、历史/实时报警显示、报表等多种数据表现方式。
Web服务器(WebServer)。
Web服务器是为用户提供Web服务的程序,用户可以通过IE等标准浏览器来访问紫金桥的数据,从远程查看工业现场数据,及时了解工厂生产情况。
第三章火电厂输煤控制系统组成及工艺概述
3.1给煤部分介绍
3.1.1斗轮堆取料机
斗轮堆取料机是一种多斗、连续作业的大型散料处理设各,由于这种设备是由斗轮机演变而来的,所以,它们在结构上有相似之处,在外观上也相象.斗轮堆取料机结构形式种类繁多,按照行走方式的不同,可以分为:
轨道式、履带式和轮船式等。
目前,我国生产的斗轮机大多为轨道式,按照斗轮臂架的平衡方式斗轮堆取料机可分为:
活配重式、死配重式、整体平衡式。
这里以最为常用的轨道式斗轮堆取料机为例,说明该设备的结构著称。
如图3—1所示是长春发电设备总厂研制的、集取料和堆料功能于一身的(双1000/1500。
45型)的斗轮取料机,它是斗轮堆取料机的一种典型的结构型式,其结构组成按用途分为四个主要部分:
工作机构工作机构包括:
①斗轮机构,是斗轮机的末端工作装置,由斗轮及其驱动、传动装置构成,工作时,由该机构完成取料、料堆的动作。
②受、卸和转送物料装置,负责接受和传送物料。
③变幅装置,是斗轮机构的支撑装置,由前臂架、中拉杆、平衡架及其配重、斜支撑和前拉杆I、前拉杆II组成,属于物料传送装置的胶带机沿纵向布置在前臂架上。
④回转个机构,负责带动由斗轮机构、变幅装置和立柱等在水平面内传动,完成斗轮在水平面内的方位改变。
另外,具体结构的斗轮机在工作装置的著称上还有较大差异.
行走装置行走装置与门座一起支撑工作机构少}完成整机的移动。
电气设备电器设备提供动力、照明和电控.
尾车尾车用与配合斗轮来完成取料和堆料工作。
斗轮堆取料机的作业方式一般有堆料作业和取料作业。
对于悬臂式斗轮堆取料机,其具体作业流程为:
机上自动或手动方式想料场堆煤;
机上自动或手动方式取煤;
通过斗轮机尾车向主厂房上煤。
斗轮堆取料机作业有以行走为主的、旋转为之的及定点三种堆料方式
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