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  　摘　要: 介紹了某熱電廠給煤機控制系統的現有狀況,詳細闡述了改造后系統的工作原理及方式,控制系統的組成、PLC控制程序的設計思路、觸摸屏的設計及其參數設定,試驗證明改造后系統運行達到了經濟高效穩定的預定要求。

　　關鍵詞: 變頻調速; PLC; 觸摸屏; DCS

　　1 　系統說明

　　1. 1 　系統工作原理

　　給煤機系統的主要功能就是根據發電功率的要求來調整燃燒所需要的煤量。給煤機主要由輸送帶和馬達組成,從煤倉落至給煤機輸送帶上的煤通過輸送帶輸送至磨煤機。系統原理如圖1所示。系統將兩路稱重傳感器測得重量信號轉化得到實際煤重,比較兩路重量大小判斷稱重傳感器是否失效,如果沒有失效,實際總重量即為兩路重量之和;如果失效,實際重量等于密度與容積之積,實際重量與輸送帶速度的乘積即為實際給煤率,然后根據請求給煤率和實際給煤率的偏差,采用常規PID控制調節給煤機馬達轉速,最終實現系統煤量調節,同時也實現發電功率調節。

　　1. 2 　系統工作方式

　　（1）遙控方式是給煤機控制系統主要的工作方式,所謂的“遙控”是相對DCS主控室而言,也就是說給煤機在該工作方式下接受來自DCS主控室的控制信號實現煤量控制,控制信號主要有給煤機的啟停信號和請求給煤率信號。當操作人員選擇“遙控方式”時,給煤機按用戶請求的給煤率實現恒流量控制。

　　（2）停止方式

　　使給煤機停止工作,有2種方法: ①主控室發出一個給煤機停止信號; ②在就地控制柜的觸摸屏上選擇“停止方式”。給煤機的停止方式主要是為了實現在該工作方式下的“校驗皮帶秤”的工作。當操作人員選擇“停止方式”時,給煤機先停止運行,然后用戶可以選擇“校驗皮帶秤”等功能進行相關操作。

　　（3）就地方式

　　就地方式是一種就地調節給煤機轉速的工作方式,在該工作方式下,系統不接受來自DCS主控室的控制信號。當操作人員選擇“就地方式”時,給煤機按現場設定的速度運行。該方式作為校驗系統轉速變頻控制功能是否正常的一種方式。

　　2 　控制系統設計

　　2. 1 　系統基本組成  

　　該控制裝置主要由PLC、NT（工業觸摸屏）、變頻  器、重量檢測機構、給煤機馬達轉速檢測機構及各種執行機構等組成,控制系統組成結構如圖2所示。

　　可編程控制器PLC采用日本OMRON 公司的CQM1H,CPU模塊為CQM1H - CPU51,該CPU模塊自帶16個輸入點,包括了3個高速計數脈沖輸入;另外加1個D I模塊CQM1H - ID211, 2個DO模塊CQM1H -OC221, 1個4點A /D轉換模塊CQM1H - AD041, 1個4點D /A轉換模塊CQM1H - DA021及相應供電模塊,以滿足輸入/輸出點數及模擬量輸入要求。變頻器采用日本安川公司的YASKAWA—Varispeed G7系列3. 7kW變頻器,該變頻器具有操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強、變頻效果好等特點。

　　NT是與PLC配套使用的設備,它具有操作簡單、界面美觀直接、與PLC通訊良好、抗干擾能力強的特點,是一種取代控制面板和鍵盤的智能操作顯示器,用于設置數據、顯示參數、以動畫等形式顯示自動控制過程;作為PLC的人機界面,一方面擴展了PLC的功能,組成交互式工作界面的獨立系統,另外一方面也可以大大減少操作臺上按鈕、開關儀器等使用數量,使PLC外圍電路更簡單。本系統選用OMRON公司的NT631C,它與PLC配套使用,實現各種開關量輸入、系統參數設定、修改及各種工作狀態顯示,它通過RS - 232與PLC通訊。

　　2. 2 　PLC程序設計   

　　給煤機控制主要有遠控方式下的流量PID調節,就地方式下轉速調節,停止方式下的給煤機的校驗等,根據生產工藝要求,考慮操作方便及安全可靠性,采用模塊化程序設計,系統程序結構如圖3所示。

　　給煤機的流量P ID調節是根據實際給煤率和請求給煤率的偏差進行P ID調節,實際給煤率的計算精度將直接影響到給煤機控制系統的調節精度,因此實際給煤率的計算非常重要。系統稱重傳感器稱重的有效范圍是91. 44 cm,也就是說稱重傳感器檢測出的稱重信號值是91. 44 cm長度內的重量,如果不加處理進行累加必然出現重復累加,所以必須把91. 44 cm長度內的稱重重量先轉化為單位長度的重量,然后才進行累加。具體做法是先將每個掃描周期所累計的稱重重量除以91. 44 cm所對應的齒輪脈沖數,得出單位脈沖所對應的重量,然后再乘以單位時間所對應的脈沖數即得到實際給煤率。

　　2. 3 　NT設計

　　NT631C是一個小型多功能5英寸的全屏幕顯示面板,屏幕為320 ×240點,防水、防振動、防反光,可以在惡劣環境下運行。它通過本身具有的RS -232以直接連接方式與PLC或個人計算機通訊,在計算機上通過它的支持軟件NTST3. 3C設計各個控制及說明畫面,下載到觸摸屏后,再通過與PLC的通信來完成。

      
 
　　屏幕的軟件框圖如圖4所示。2類畫面之間的切換由箭頭的方向表示,可有2種方式切換: ①設置功能鍵,兩屏幕之間直接切換,不經過PLC; ②設置開關鍵,由PLC控制切換。

　　（1）初始畫面　顯示本控制系統名稱;

　　（2）參數設置　包括就地控制轉速、校驗掛碼重量、P ID調節參數、各報警的時間參數及報警值的設置。在每一個參數設置畫面都有輸入鍵盤,每個鍵盤都為觸摸鍵,用戶可直接輸入數據,這些數據被放入NT631C的數據表中,通過通信再送至PLC的數據寄存區, PLC程序運行時就會調用這些參數。為了保證系統參數的安全,進入“參數設置”項必須輸入密碼,密碼輸入正確才能進入設置或者修改參數,當然密碼隨時可以修改。

　　（3）運行　包括運行操作和運行狀態的顯示,運行中所有的操作都通過觸摸屏完成,其中包括運行方式的切換,系統功能的選擇都是通過觸摸屏實現;運行操作按鈕也同樣是設置了密碼的權限保護,避免其他人等的誤操作。狀態顯示包括了系統中所有的重要參數,如請求給煤率、實際給煤率、實際轉速、給煤機馬達電流等。

　　（4）報警歷史　報警歷史可以顯示多達256 條報警記錄,用于幫助分析系統出現的問題。

　　2. 4 　變頻器參數設置  

　　在該控制系統中,變頻器接受遠方模擬量端子輸入控制,也就是說PLC輸出模擬量轉速控制信號到變頻器,由變頻器來完成變頻控制給煤機馬達。其中主要參數設置如表1,其余參數按出廠的默認設置。



　　3 　結語

　　本系統自2006 年11 月投入運行以來,運行穩定,狀況良好,顯示、控制功能正確,大大提高系統控制精度和穩定性,為管理人員、操作人員帶來了極大的方便。特別是本系統投資少,實用性強,在實際應用中取得了良好的效果。

　　參考文獻:

　　[ 1 ]陳遠立. 電氣控制與可編程控制器[M ]. 廣州:華南理工大學出版社, 2004, 4.

　　[ 2 ]陳康全. 一種火電廠給煤機變頻控制系統的研究[ J ]. 安徽工程科技學院學報, 2003, （2） .

　　[ 3 ]宋永兵. 可編程控制器原理及應用[M ]. 武漢:華中科技大學出版社, 2003, 5.

　　[ 4 ]齊重謙,王蘭. 變頻器的應用技術與維護[M ]. 北京:機械工業出版社, 2000