火电厂石子煤处理系统的自动化解决方案

山西省电力公司电力设备厂 司金法

本文中石子煤系统分界线从磨煤机出口开始。主要设备包含6套石子煤斗入口气动阀门，6套石子煤斗出口气动阀门，6套石子煤支路输送机，1套石子煤主输送机，1个石子煤仓等。上述机械设备全部由山西电力设备厂为其设计制造，控制系统主要使用了台湾EVIEW公司触摸屏和美国AB公司MICTOLOGIX1500系列PLC来实现自动化控制，并通过工业以太网与上位机通讯，设备实时状态的显示和设备的操控也可在上位机实现。

一、控制系统硬件构成

考虑电厂控制系统的兼容性和设备维护的统一性，电厂指定石子煤系统控制依然选用AB公司的PLC。本套石子煤系统需控制的设备共有20台套，主要为开关量信号。其中数字量输入(DI)点数为85点，数字量输出(DO)点数为28点，模拟量输入(AI)点数为1点。根据满足工程需要又留有适当余量的设计原则，PLC选型定为MICROLOGIX 1500系列PLC，人机界面使用台湾EVIEW MT510触摸屏实现。控制系统主要清单如表1所示。

MICROLOGIX系列PLC具有很高的可靠性，上述所有硬件的平均无故障时间(MTBF)与同类工控产品相比高出了10多倍。满足了业主对本套控制系统高度可靠性的要求。通讯方面，所选CPU具有2个通讯口，一个用于连接触摸屏，一个连接以太网通讯模块，实现全厂控制系统以太网通讯连接。

二、软件设计

1.人机界面组态

人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动`，并且可以减少操作上的失误。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。MT510系列触摸屏是专门面向PLC应用的，人机界面的组态使用维纶公司的easy builder2.7组态软件，该组态软件为全中文界面，具有比较全面的功能，除了一般人机功能如：指示灯、开关和数据显示和数据输入及报警功能外，它还有下列特有功能：

表1 控制系统主要清单

■同时开启多个弹出窗口

■可以制作和WINDOWS系列操作系统一样的任务栏和快选窗口工作按钮

■256色显示方式使触摸屏的表达更加丰富多彩，效果胜人一筹

上述功能在这个工程中都得到了充分应用。

依据工艺流程，人机界面主画面设计如下所示：

在主画面上可以清晰掌握所有设备的当前情况，符合运行人员的操作习惯和设备状态显示习惯。设备按钮上方三盏指示灯为状态指示灯。第一盏状态指示灯显示红色表示设备运行，第二盏状态指示灯显示绿色表示设备停止。第三盏状态指示灯显示黄色表示设备故障。自动控制模式下6条支输送机和主输送机根据设定的时间顺序起动，逆序停止；6条支路输送机的运行时间和主输送机的运行时间可以单独设定。点击相应设备文字按钮进入该设备的控制界面。在设备控制界面内可以控制该设备或查看设备的状态和故障信息。

2.PLC程序的编制

石子煤处理系统PLC的程序编制使用Rockwell公司的RSLogix 500编程软件，根据上述工艺，设备控制主要为顺序控制和一般连锁控制。根据运行人员现场要求和程序编制简单易读的原则，编程语言使用梯形图。梯形图语言是一种逻辑电路语言，通俗易懂，具有逻辑电路知识和电气控制知识的人员都能读懂程序。为了使程序清晰易读，PLC的程序设计包含一个主程序和五个子程序，主程序作用是调用五个子程序。五个子程序分别是：主输送机控制子程序，6条支控制子程序，故障处理子程序，顺序控制子程序，上位机通讯子程序。

三、系统的通讯介绍

MICROLOGIX 1500 PLC具有强大的通讯功能，自带两个硬件电气特性为RS-232的通讯口，两个通讯口支持多种通讯协议。

■DF1全双工通讯协议

■DF1半双工通讯协议

■DH-485通讯协议，通过ACI+转换器

■Modbus RTU从通讯协议

■ASCII通讯协议

■EtherNet/IP通讯协议，通过以太网模块

触摸屏与PLC的通讯使用Rockwell公司的DF1全双工通讯协议，触摸屏自身集成了支持这种通讯协议的驱动程序。在组态人机界面时，触摸屏的协议选择DF1全双工通讯协议，波特率、停止位，校验位选择与PLC通讯设置相同并下载至触摸屏后。二者就可轻松实现通讯。

PLC与上位机的通讯使用EtherNet/IP通讯协议通过以太网模块实现，以太网模块的通讯参数设置使用ENI/ENIW配置软件，该软件在AB官方网站可以免费获得。配置软件中TCP/IP参数设置包括IP地址，子网掩码和网关，然后下载到以太网模块中就可以实现与上位机的通讯。通讯连接后可以在上位机编程、下载和上载程序，十分方便。

四、结束语

触摸屏和MICROLOGIX 1500 PLC在后石电厂石子煤系统的应用达到了设计目的，对比日本提供的前六台机组石子煤控制系统：系统硬件上使用一台触摸屏代替了上位机控制计算机，使用MICTOLOGIX系列小型PLC取代原来中型PLC。节省了上位机开发版和运行版组态软件，仅此三项节省投资近20万元，控制功能和系统可靠性却丝毫没有减少，使用到现在一年的时间内没有发生过任何问题，华阳后石电厂运行人员对控制系统的可靠性比较满意，极大的减少了检修人员的工作量和维护费用。

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2004:100-184.

[2]MICROLOGIX1500可编程控制器用户手册[E].2002.

[3]EasyBuilder500用户使用手册[E].2007.