毕业设计电厂输煤系统PLC控制.docx

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毕业设计电厂输煤系统PLC控制

摘要...........................................................Ⅳ

ABSTRACT.......................................................Ⅴ

1前言..........................................................1

1.1传统输煤系统及其特点.............................................1

1.2输煤系统的研究现状..............................................2

1.3现有研究的不足以及本文的研究内容................................3

2输煤系统工艺流程................................................4

2.1输煤系统控制及主要设备...........................................5

2.1.1卸煤控制及主要设备.............................................5

2.1.2储煤控制及主要设备.............................................7

2.1.3上煤控制及主要设备.............................................9

2.1.4配煤控制及主要设备.............................................9

2.2输煤系统皮带保护设备............................................9

2.2.1两级跑偏开关...................................................9

2.2.2双向拉绳开关.................................................10

2.2.3纵向撕裂检测装置..............................................12

2.2.4溜槽堵塞检测装置..............................................13

2.2.5打滑检测装置..................................................14

2.2.6料流检测装置.................................................15

2.2.7输送机拉紧装置................................................16

2.3输煤系统其他保护与辅助设备......................................16

2.3.1高低煤位检测装置..............................................16

2.3.2电动挡板三通分料器............................................17

2.3.3电磁除铁器....................................................17

2.3.4除尘设备......................................................17

2.3.5料仓振动器....................................................17

2.3.6碎煤机........................................................18

2.3.7电子皮带秤....................................................18

2.3.8射频导纳物位控制器............................................18

2.3.9超声波料位检测装置............................................19

3电气控制...............................................20

3.1电气控制基础....................................................20

3.2继电器接触器控制系统............................................21

3.2.1继电器与接触器的区别..........................................22

3.2.2电磁式继电器..................................................22

3.2.3热继电器......................................................22

4PLC控制系统............................................23

4.1PLC的概念.......................................................23

4.2PLC的产生及发展.................................................23

4.3PLC的特点.......................................................24

4.4PLC的构成.......................................................26

4.5PLC的工作原理...................................................28

4.6PLC的应用.......................................................30

4.6.1PLC的应用领域................................................30

4.6.2输煤系统应用PLC具备的条件..................................31

4.7SIEMENSS7-300PLC系统.........................................32

4.7.1SIEMENSS7-300的组成.........................................33

4.7.2SIEMENSS7-300的系统配置.....................................42

5系统输入信号/输出信号统计及PLC选型....................43

5.1输煤程控系统控制的对象..........................................43

5.2详细I/O列表.....................................................44

5.2.1皮带检测数据统计..............................................44

5.2.2其他设备I/O点统计............................................46

5.3PLC选型.........................................................48

5.4PLCI/O点分配图.................................................48

6控制策略........................................................49

6.1输煤顺序........................................................49

6.2带式输送机的运行................................................51

6.3煤仓配煤标准与保护..............................................52

6.3.1煤仓配煤标准..................................................52

6.3.2煤仓配煤保护..................................................53

7结论...........................................................54

谢辞..............................................................55

参考文献..................................................56

摘要

电厂输煤程控系统一般包括卸煤系统、储煤系统、上煤系统和配煤系统几个部分，具有组成设备多且位置分散、设备间联锁关系强、设备运行环境恶劣、安全性可靠性要求高等方面特点，一般采用以可编程控制器（PLC）为主要控制设备的监控系统来实现对整个工艺过程的控制。

可编程控制器（PLC），是一种新型的通用自动控制装置，他将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强，通用性好、灵活，可靠性高，环境适应性好，编程简单、使用方便，以及体积小重量轻能耗低等一系列优点，因此在工业上的应用越来越广泛。

本文在了解输煤流程和设备的基础上，通过输煤流程图和输煤皮带保护图统计出设备数目,进而统计所需I/O点的数目，进行PLC选型。

介绍PLC在配煤控制系统中的应用，主要是通过超声波煤位计对煤位的测量和控制犁煤器抬起落下来实现的，最后提出配煤系统的控制策略。

关键词：

配煤系统；PLC；煤位；犁煤器

Progarm-controlledSystemDesignofaPowerPlantinShandong

ABSTRACT

PowerPlantCoalHandlingSystemtypicallyincludecoalunloadingsystem,coalstoragesystem,thecoalsystemandtheblendingofseveralpartsofthesystem,withthecompositionandlocationofequipmentandmorescattered,stronginterlockingdevices,devicesrunningbadenvironment,safetyandreliablerequirementofhighaspectfeatures,generallytoprogrammablelogiccontroller（PLC）asthemaincontrolequipmentmonitoringsystemtoachievecontrolofthewholeprocess.

Programmablelogiccontroller（PLC）isanewkindofgeneralautomaticcontroldevice,hewilltraditionalrelaycontroltechnology,computertechnologyandcommunicationtechnology,speciallydesignedfortheindustrialcontrol,withpowerfulfunction,generality,goodflexibility,highreliabilityandgoodadaptabilitytoenvironment,useconvenient,simpleprogramming,andsmallvolumeweight,lowenergyconsumptionadvantagesinaseriesofindustrytodevelopmoreandmorewidelyapplied.

Thisunderstandingofcoalinprocessesandequipmentbasedontheflowchartandcoalthroughthecoalbeltprotectionplanthestatisticsofthenumberofdevices,thentherequiredstatisticsI/Opointnumber,forPLCselection.PLCcontrolsystemintroducedintheblendingoftheapplication,mainlycoalbyultrasoniclevelmeteronthemeasurementandcontrolofcoal-bitdeviceupfallingcoalplowachieved,thefinalblendingsystemproposedcontrolstrategy.

KeyWords:

CoalBlendingSystem；PLC；Coal-bit；CoalPlow

1前言

1.1传统输煤系统及其特点

传统的发电厂输煤系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统，现场环境十分恶劣，工人们通过开动承前起后的皮带运输机及取煤机向锅炉前的储煤仓输煤，经常有皮带跑偏、皮带撕裂和落煤管堵塞等。

但对发电厂而言，蒸汽工序的炉膛是不允许断煤的；于是，蒸汽机前通常有一个很大的储煤仓。

输煤系统工作时尽量将煤装满储煤仓，不仅可以保证输煤系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。

随着发电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要，因此需要对传统的发电厂输煤系统进行改造。

同时，当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂，管理部门要求能够知道组织内部的各个职能部门的所有信息，当然也包括车间运行情况及设备状况。

厂级乃至各行业都应对现实生产中的各分子结构的情况充分掌握，以便及时调整战略战术，把握工作的重点，推动部门或生产车间的工作；因此建立全自动化的输煤系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中，繁重的劳动中解放出来。

而且可以通过建立控制网网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，不仅保证了控制的实时性，可靠性，同时便于未来厂级的、车间级的管理。

传统输煤系统具有以下特点：

1．任务重：

为了保证工业用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。

日累计运行时间达8－10小时以上。

2．运行环境差、劳动强度大：

由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。

3．一次起动设备多，安全联锁要求高：

同时起动的设备高达20－30台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。

1.2输煤系统的现状研究

众所周知，火力发电厂的主要燃料是煤。

随着电力事业的发展与人们对用电量的需求不断增加，大容量、大机组火力发电厂在我国己逐渐占据主导地位。

燃料运输、堆卸、配给等环节，是保证机组正常运行发电的基本条件。

过去电厂输煤系统的工作任务重、压力大、困难多，已是制约电厂安全发电的一个突出问题。

因此，重视输煤系统的工作，深化输煤系统综合治理，是火力发电厂安全、文明、经济、科学管理的重要保证。

输煤系统的主要工作任务是：

进场煤的接卸；燃料的储存；煤场整型压实；燃料除铁；除杂物；碎粒；将燃煤输送到锅炉原煤仓配煤。

主要设备包括：

翻车机；推煤机；抓斗起重机；碎煤机；采样机；除铁器；筛煤机；犁煤器；皮带秤；输煤皮带机以及除尘设备等。

其控制系统一般采用输煤程序控制，负责输煤系统所有设备的运行和调度。

正如前面所说，大型火电厂燃料输煤系统设备种类繁多，分布较为分散一般都分布在几公里范围内，由于其实时性要求不高，不是24小时都需要运行，所以其在电厂的被重视程度往往不如主机系统，导致其生产管理及设备自动化水平相对滞后，而不得不使用较多的人力物力，有的电厂甚至出现燃料运行人员超过主机运行人员的现象。

另外，通常输煤系统的设计方案，注重按装机容量耗用额定燃料量来计算，决定输煤系统的供、卸煤能力。

但是理论上计算能够满足发电要求的燃料量，因为未把可能发生影响供、卸煤正常工作的因素考虑进去，往往造成输煤系统投产运行后满足不了发电要求。

在考虑输煤系统的设计中，往往缺乏对大容量电厂输煤系统实际存在问题的了解，为了降低造价，把输煤系统的标准压低，认为能具备发电供煤的条件就行，从而忽视了工作中的实际问题，而一旦一个环节出现问题后，就会直接影响到整个输煤系统的运行，以致影响发电厂的发电量。

因此，随着火力发电厂容量的不断增大，仍采用过去常规的继电控制方式已远远不能满足生产发展的需要，新型控制方式的输煤系统才能有利于火

力发电厂的经济运行。

1.3现有研究的不足以及本文的研究内容

在认真研究、分析输煤系统结构特点、输煤程序控制特点的基础上，认为输煤系统在以下几个方面存在问题并可以改善：

1．输煤系统的可靠性与输煤系统的组成结构有紧密联系，否则无论控制系统如何控制都无法保证其可靠性。

2．输煤系统中可以实现多种优化控制，例如煤仓煤位最均衡、犁刀动作次数最少、皮带机运行时间最短等，而目前的输煤程序控制系统均没有实现这些功能。

3．要实现输煤系统的优化控制就必须掌握输煤系统的数学模型，而现在对输煤系统的描述几乎没有。

4．输煤系统分别的范围比较大，采用单台PLC实现，不仅工作量大，而且维护比较困难，因此可以采用多台PLC进行联网控制。

同时，采用仿人智能理论、MATLAB等手段和工具对输煤系统的重要功能优化控制和运行可靠性进行研究，并确定以皮带机运行时间最短为研究目标。

本次毕业设计所选课题为“电厂配煤系统程控设计”，其主要内容为电厂输煤设备介绍以及煤仓配煤系统，整个系统由卸煤系统，运煤系统，堆煤系统，取煤系统，配煤系统等组成。

其中火车来煤的卸煤系统预留。

堆煤系统采用斗轮堆取料机系统实现，留有程控接口。

2输煤系统工艺流程

火电厂的输煤系统是辅机系统的一个重要组成部分，是保证火电厂稳定可靠运行的重要因素之一。

一个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，其运行的好坏直接影响到电厂的安全运行。

输煤系统主要承担从煤源至储煤场，再由储煤场到主机煤仓，或者直接到主机煤仓的备煤和上煤任务。

火电厂输煤程控系统主要控制的对象包括：

给煤机、三通挡板、皮带机、碎煤机、除铁器、犁式卸煤器等设备。

输煤系统的特点：

1．输煤系统设备较多，相互连锁繁杂。

2．控制过程具有很强的时序性。

3．现场环境恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪声、电磁干扰都比较严重，给电设备运行及检修都带来不便。

4．整个系统控制分散，覆盖距离远。

输煤系统是由翻车机，斗轮机，碎煤机，皮带机及辅助设备组成，燃料输送的生产任务主要是卸煤、储煤、输煤、配煤、碎煤和清除煤中的杂质，保证及时供应足量合格的煤。

图2.1输煤系统布置图

2.1输煤系统控制及主要设备

2.1.1卸煤控制及主要设备

电厂来煤分水路和陆路，水路由大型船舶将煤运至电厂的煤码头，再用卸船机进行卸煤。

陆路主要是火车运煤，通常采甩翻斗车或底开车卸煤，一般来说，卸煤部分都采取单独的PLC控制系统，但应参加整个输煤系统的连锁控制。

卸煤设备是将煤从车厢中清除下来的机械，对其要求是:

卸煤速度快，彻底干净且不损伤车厢。

受卸装置是接受和转运设备的总称，对它的要求是:

具备一定的货位，使之不影响一次或多次卸车，并能将所接受的煤尽快地转运出去。

1．陆路卸煤设备与受卸装置

（1）螺旋卸煤机。

螺旋卸煤机是利用螺旋体的转动将煤从单侧或双侧拨出的。

单向螺旋体的为单侧卸煤，双向螺旋体的为双侧卸煤。

螺旋卸煤机较适合于卸小块煤或碎煤，对于卸冻煤也有一定的适应性。

（2）翻车机。

翻车机是将敞顶煤车翻转一定角度，使煤靠自重卸下的一种卸载专用机械。

在电厂中使用时需相应地设置缝式煤槽或地下煤斗，以构成完整的翻卸设施。

翻车机多用在大中型火电厂，有转子式和侧倾式两种。

转子式翻车机是被翻卸车皮的中心基本与翻车机转子同心，车皮和转子同时回转，将煤卸入下方的受煤斗中。

侧倾式翻车机是被翻卸车皮中心与翻车机转子中心保持一定的偏心距离，借助转子的悬臂举升车皮，将煤倾卸在一侧的受煤斗中。

（3）底开车厢。

底开车厢是煤矿至发电厂的专用煤车车厢。

车厢底部为两块相互对合可翻动的平板，当平板翻动时，由于煤的自重，煤由车厢底部卸出。

底开车厢的优点是卸煤速度快，卸车时间短，操作简单，清车工作量小，适用于固定编组的专列运行。

（4）长缝煤槽受卸装置。

螺旋卸煤机、底开车厢通常与这种受卸装置配合。

煤由铁路两侧的算子落入煤槽中，经下边缘的长缝口散落在卸煤台上，再由叶轮给煤机单侧或双侧拨到单路或双路带式输送机的皮带上。

（5）翻车机受卸装置。

煤由单翻车机或双翻车机卸入设有算子的受煤斗中，经带式给煤机输送至与翻车机轴线平行或垂直引出的带式输送机上。

2．水路卸煤设备与受卸装置

船舶停靠码头分浮码头和固定码头两类。

浮码头由船、联桥和引桥组成。

固定码头多采用桩基或大量土石方填筑建立的钢筋混凝土构筑物，必要时附带建有防浪堤。

设计中尽可能利用或扩建原有的港口码头。

如必须新建船舶码头时，可与附近的厂矿企业联合建设，统一调度使用。

如无上述条件时则设置电厂专用的船舶码头。

（1）桥式抓煤机。

卸煤时，它将煤提升到一定高度后，卸入指定的受卸设施—固定式或移动式煤斗中，并以相反的动作回复原位。

煤斗中的煤由皮带输送机送往储煤场或直接送往锅炉房原煤仓。

这种设备的缺点是工作效率不太高，卸煤时对环境的污染大。

这是由于它在以相反动作回复原位时不抓煤，形成了周期性间断工作，而且煤抓在放煤时易造成煤尘飞扬，从而影响了它的工作效率和工作环境。

但由于它使用和维修方便，因而为许多中、小型火力发电厂所采用。

（2）链斗式卸煤机。

这种卸煤机由置于壁架前端的若干链斗向一个方向连续不断地回转，将煤从船舱中取出，然后倒入置于臂架上的皮带输送机，并由皮带输送机送往储煤场或锅炉房原煤仓。

链斗式卸煤机的优点是工效高、能耗小，对环境的污染也较小。

因为它不像桥式抓煤机那样周期性间断工作，而是连续工作，若干链斗不断地取煤、倒煤，倒煤的动作幅度较小。

该机械的主要缺点是结构复杂且磨损严重。