基于PLC的电厂输煤控制系统.docx

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基于PLC的电厂输煤控制系统

摘要

输煤系统是电厂的重要组成部分，电厂输煤系统运作的性能关系到电厂生产效率以及工人的身体健康。

由于早期的输煤系统的自动化水平不高，人工作业量大，维护困难等缺点，与现代化工业需求不相适应，因此提高输煤系统自动化程度是必然选择。

电厂输煤以往的控制方式落后，本文采用S7-200系列的PLC，以PLC为核心，设计电厂输煤控制系统，实现输煤系统的启停，进煤量的检测与调节，及备用系统自动切换功能。

首先从输煤系统工艺流程出发，对控制系统分析，设计合理的方案。

其次，在硬件部分中对各设备选型，分析需要控制的量，有称重信号，速度信号，报警信号，各设备启停，进煤量调节。

以S7-200PLC作为主控制器，设计电机和变频器的控制电路，绘制电气控制原理图，通过PLC对变频器的控制达到对皮带机运行速度的控制，从而实现进煤量的调节。

最后，在软件部分，设计系统流程图和编写系统的控制程序，以及对组态监控界面的设计实现对系统的监控。

在这输煤系统中，进煤量控制调节由触摸屏监控，不用在工业现场人工操作，减少工作量，提高输煤效率。

关键词：

输煤系统；PLC；变频器；监控

Abstract

The coal handling system is an importantpartofpowerplant,andtheoperatingperformanceofcoalhandlingsystemwillaffecttheproductivityofapowerplantandthehealthofitsworkers.Sincetheearlycoalhandlingsystemshavethedefectssuchaslowautomation level, a large amount of manual work andmaintenancedifficulties,whichareincompatiblewiththeneedsofmodernindustry,increasingtheautomationslevelofcoalhandlingsystemisinevitable.

Thepreviouscontrolmethods of the coal handling system arebackward.ThisthesisusedtheS7-200seriesofPLCasthecoretodesignthecoalhandlingcontrolsystemwhichcouldrealizestartandstopofcoalhandlingsystem,detectionandregulationofcoalfeedandautomaticswitchingofbackupsystem.First,withthetechnologicalprocessofthecoalhandlingsystemasastartingpoint,itanalyzedthecontrolsystemanddesignedareasonableplan.Second,inthehardwarepart,itselectedvariousdevicesandanalyzedtheamounttobecontrolled,suchasweighingsignal,speed signal, alarm signal, motor start-stop aswellascoaltestingandregulation.WithS7-200PLCasthemastercontroller,itdesignedthecontrolcircuitofmotorandtransducer,drewtheelectricalcontrolschematics,andrealizedcontroloverthebeltconveyorspeedthroughcontroloverinverterviaPLC,soastoregulatethecoalfeed.Finally,inthesoftwarepart,itdesignedthesystemflowchart,wrotethesystemcontrolprogram,anddesignedtheconfigurationmonitoringinterfacetomonitorthesystem.

Inthecoalconveyingsystem,coalfeedcontrolandregulationaremonitoredviathetouchscreen,whichrequiresnomanualoperationintheindustrialfield,reducesworkload,andimprovesthecoalhandlingefficiency.

Keywords：

Coalhandlingsystem；PLC；Inverter；Monitor

第1章绪论

输煤系统的背景

传统的电厂输煤系统由于自动化水平不高，输煤系统现场的环境恶劣，严重损害工人身体的健康。

同时由于系统范围大，遇到紧急情况无法及时报警，因此也降低了发电厂生产效率。

随着现代工业用电量的增加，对发电厂发电要求也就相应提高，因此对电厂的输煤量与稳定性的要求大大提高，传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要。

随着工业自动化水平的不断提高，大型火电厂发电机组主机设备均被配备了先进可靠、协调统一、高度自动化的极其完善的控制系统。

其良好的人机界面，优越的控制性能，准确的故障诊断与显示，大大提高了机组的运行效率，降低了劳动强度，简化了操作，也提高了故障处理速度。

与先进的主机控制系统相比，输煤控制系统则显得较为落后，其自动化水平和工作效率与经济发展的要求不相适应。

特别是上个世纪年代及其以前建设的火力发电厂，其输煤控制系统多为强电集中就地控制方式，采用继电器和按钮组成逻辑电路。

这种控制方式与程控系统相比：

功能差、系统可靠性差，自动化程度低，需要运行人员数量多且劳动强度大。

火电厂的输煤系统是火电厂的一个重要组成单元，特点是运行情况恶劣，条件复杂，转动机械多，作业线长，设备分散，尤其对运行人员来讲，现场冗员过多且工作强度大，并且粉尘，噪音等影响运行人眼的身心健康。

因此，火电厂输煤程控技术是提高输煤系统自动化程度及可靠性程度的必然选择，也是火电厂提高市场竞争能力的必然要求。

输煤系统的现状

金融危机以来，国家围绕“保增长、扩内需、调结构”采取了一系列宏观调控政策，为我国输煤系统设备行业提供了较为宽松的国内发展环境，使行业从2008年下半年以来的困境中得到了缓解和恢复。

我国输煤系统设备行业也在加快产业结构调整、转变发展方式，为行业持续发展提供了动力和支撑。

在全球经济不景气、国际市场持续低迷的情况下，我国输煤系统设备行业仍然呈现出了企稳回升、发展逐渐向好的良好局面。

虽然输煤系统设备行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。

输煤系统设备行业的规划和发展需要建立在充分市场调研的基础之上，输煤系统设备市场管理需要认清市场经济条件下政府和企业的角色定位，输煤系统设备市场有序运行需要完善市场交易规则和各项制度。

目前主要有以煤炭和燃油为能源的火力发电、水力发电以及其它利用核能、风力、潮汐和太阳能等新兴发电方式，发电企业在我国主要是依靠火力发电，它占据总发电量81%的份额。

随着节能减排力度的加大火力发电也愈发成熟，对环境污染得到了有效的控制，成为最安全的发电方式。

在火力发电厂的辅控系统中，煤炭的输送和分配工作量大、工作条件恶劣，实现输煤和配煤的自动化控制就显得尤为迫切和重要。

在目前的电力设备中，由于PLC的控制性能稳定，因此在调速器、保护、监控等都得到了成功的应用，并取得了很好的经济效益。

本设计结合某电厂输煤监控系统来说明SIEMENSS7-200系列的PLC具有的稳定性好、可靠性高、操作维护方便、抗干扰能力强、性价比高等一系列的优点。

现在的电厂输煤控制系统有两种：

一种是基于PLC的自动控制，相对自动化水平有所提高；另一种是传统的热电厂输煤系统，主要是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统。

由于输煤系统现场环境十分恶劣，极大损害了工人的身体健康。

由于输煤系统范围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等等麻烦，大大降低了发电厂的生产效率。

传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要。

随着火力电厂单机容量和总装机容量的不断扩大，因此需要一个稳定、可靠的燃料供应。

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。

基本上为集中加就地控制模式，其中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，其斗轮机、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，人员工效较低，系统设备间配合不协调，设备空转导致的电能损耗以及设备磨损等损耗较大。

课题研究的内容及意义

输煤系统是火力发电厂中较为庞大的系统。

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上升，对其控制方式、控制质量的要求也越来越高。

PLC是60年代发展起来的基于集成电路和计算机技术基础上的一种用于逻辑控制的专用计算机。

它把计算机功能全、灵活性与通用性强的优点与继电器控制简单易懂、操作方便、抗干扰能力强、价格便宜的优点结合起来，是一种面向过程控制的控制器在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。

本次课题以PLC为核心，设计电厂输煤控制系统，控制系统实现输煤系统的启停，锅炉进煤量的检测与调节，进煤量超限报警及备用系统自动切换等功能。

输煤系统是火力发电厂中较为庞大的系统。

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上升，对其控制方式、控制质量的要求也越来越高。

控制领域中，明显的缺点继电器控制占有主导地位。

可编程序控制器问世以前，工业这种由继电器构成的控制系统有着十分体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件的结构，造成了时间和资金的严重浪费。

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。

同时电厂输煤将会向更高水平的自动化方向发展，对于的电厂输煤系统而言，很多设备都是独自工作的，不受系统直接控制，因此增加了大量人工投入。

未来的电厂输煤系统将会向着更高水平的自动化方向发展。

第2章

方案设计

概述

电厂输煤以往采用的继电器方式的逻辑控制，控制方式落后，系统复杂，发现和排除故障困难。

所以，在此设计中我采用可编程序控制器PLC对热电厂的整体皮带机输煤控制系统进行控制，用软件实现系统的控制逻辑功能。

本次设计主要是综合应用所学知识，设计基于PLC的电厂输煤控制系统。

以给煤机、皮带机、碎煤机