一種基于PLC的干出灰控制系統

1 引言
由于干出灰控制系統控制點數多、工況惡劣，在傳統的控制技術下，系統效率較低、可靠性差、達不到期望的控制效果;而可編程邏輯控制器(PLC)結構緊湊、擴展性能良好、價格低廉、運算指令豐富，抗干擾能力強、可靠性高，非常適合在惡劣條件下工作的工程機械使用。本文針對干出灰控制系統的要求，設計了一種基于PLC的干出灰控制系統。
2 工藝流程
現場共有三臺爐子(1#，2#，4#)、兩個灰庫、三臺空壓機、兩臺風機。1#爐、2#爐各自包括兩個電場，4#爐包括三個電場，每個電場包括一組(兩個)倉泵，每組倉泵附近配置一個電磁閥箱(共7個)。七個電磁閥箱的內部結構完全相同，功能一樣。
(1) 電磁閥箱內有七個電磁閥，遠程/就地轉換開關、復位按鈕、報警指示燈各一個，每個電磁閥配有一個手/自動轉換開關。自動輸灰時，七個手/自動開關都應打到自動位置，遠程/就地開關打到遠程位置，如果二者設置不一致，控制室內連鎖報警燈亮，上位機也會出現報警。當遠程/就地開關打到“就地”位置時，自動輸灰停止。
(2) 任一倉泵由就地控制切換到遠程控制時，該倉泵都要升壓流化出灰一次，然后進行正常的自動出灰過程;由控制遠程切換到就地控制時，該倉泵停止出灰。
(3) 當倉泵料位計故障后，進灰階段自動轉為時間控制，故障消除后進灰階段轉為料位和時間雙重控制。吹堵或人工清堵時出現報警，堵管消除后，按下復位按鈕可恢復自動輸灰。
(4) 同一輸灰管線上只能有一個倉泵輸灰。1#、2#爐一、二 電場共用一根輸灰管，優先級別為:先滿足出灰條件的一組倉泵優先出灰。4#爐一、二、三電場共用一根輸灰管，出灰優先級別為:三電場的的倉泵出灰等待時間超過40min時級別最高，二電場的倉泵出灰等待時間超過20min時級別較高，一電場倉泵出灰級別高，二電場倉泵出灰級別較一電場次之，三電場出灰級別最低。
(5) 輸灰時間過長報警后，輸灰管道上的壓力值小于30Kpa，該倉泵出灰階段結束，轉入吹掃階段。
3 硬件系統設計
根據上述的工藝流程要求以及系統本身還要實現數據處理、畫面顯示、文檔存儲等功能，本系統采用了上位機與下位機結合的雙級結構?？刂葡到y的檢測和控制點數共有202點，其中AI:22點，DI:91點，DO:89點?？刂葡到y硬件框圖如圖1所示。

(1) 上位機選型
本系統上位機采用ADVANTECH工控機，硬盤容量為30G，內存為128M，顯示器為PHILIPS 109G，操作系統為WIN2000 Professional。
(2) 下位機硬件配置
CPU模塊:FX2N-128MF;輸入/輸出模塊:FX2N-4AD;通訊模塊:RS485BD和RS232C。
4 軟件系統設計
(1) 上位機軟件設計
監控系統軟件采用的是北京“亞控公司”的《組態王5.1》。整個監控畫面由首頁、系統圖、歷史趨勢圖、模擬量棒圖、報警圖，報警表、參數設定、吹堵閥圖、報表幾部分組成。
l 首頁:按正常方式打開工控機，提示輸入登錄密碼，密碼正確后進入WIN2000操作系統，進入《組態王》“運行系統”輸灰監控系統首頁后等待10s，自動進入系統總貌圖。
l 系統圖:系統圖共5幅:總貌、1#爐系統圖、2#爐系統圖、4#爐系統圖、灰庫及電氣設備系統圖。
l 歷史趨勢圖:歷史趨勢圖上有數字顯示出左、右兩指示器值并有最大值、最小值、平均值顯示。屏幕下方設有四個設定步長的按鈕可供選擇，另外還設有一個“參數設定”按鈕。
l 模擬量棒圖:棒圖可直接顯示出倉泵壓力值，儲氣罐壓力值，空壓機、風機、電加熱器的電流值。
l 報警圖:報警時顯示紅色，按下確認后，未恢復的報警則變成黃色，否則變成綠色，在屏幕右上角的粉色框內顯示新出現的報警。屏幕上的復位按鈕用于復位堵管聯鎖使輸灰恢復正常。
l 報警表:以表格的形式出現，能夠顯示出數字量輸入點的狀態。在儀表調試和維護時使用比較方便。
l 參數設定:在進行參數設定之前，必須先登錄，在系統提示下選擇“系統監察員”級別，輸入正確的密碼后，則可進行參數設定，設定完成后，要按下注銷按鈕，以保證系統安全。
l 吹堵閥:顯示七個吹堵閥的開關狀況，同樣遵循“開閥”顯示綠色，“關閥”顯示紅色的原則。
l 報表:該畫面包括實時報表和歷史報表的顯示、編輯、保存、和打印的功能。
(2) 下位機軟件設計
下位機程序主要采用梯形圖編制，利用裝在上位機的編程軟件FXWIN-C編寫調試，最后將調試的控制程序下裝到下位機，控制程序流程圖如圖2所示。

5 結束語
高壓燃煤鍋爐干出灰控制系統采用PLC，替代傳統的繼電器;所有參數采用計算機集中顯示，替代傳統的二次儀表顯示。本設計系統已投入實際運行，系統性能穩定可靠，滿足工藝要求，并在人-機界面的防護性和友好性都有出色的表現，各項技術指標達到了設計要求。