以PLC技術為核心的火電站除灰控制系統(tǒng)的開發(fā)研究
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以PLC技術為核心的火電站除灰控制系統(tǒng)的開發(fā)研究
以PLC技術為核心的火電站除灰控制系統(tǒng)的開發(fā)研究
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自動化控制 ·Automatic Control
以 PLC技術為核心的火電站除灰控制系統(tǒng)的開發(fā)研究
文／肖澄中
量和模擬量之間進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對模擬量 系統(tǒng)的設計要求，綜合考慮當前及未來的流量
作為火電廠生產(chǎn)流程中的重 的控制功能； 擴展的需求，通常采用100MB／S的以太網(wǎng)；
要環(huán)節(jié)，除灰系統(tǒng)是實現(xiàn)廢物利 1．2_3數(shù)據(jù)處理功能 3．2．2網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
用、保護環(huán)境、確保系統(tǒng)有效運 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、運算、傳輸、轉(zhuǎn)換、 通常配備有網(wǎng)卡、接口、局域網(wǎng)、班長
行的關鍵技術。目前，我國的除 分析以及處理的功能是PLC的基本功能。通 工作站以及工程師工作站。傳輸主干線采用
灰控制系統(tǒng)采用的是以PLC(可編 過對采集數(shù)據(jù)進行比較和處理實現(xiàn)特定的控 100Base，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)實時監(jiān)控：
程控制器)技術為核心的集散型 制。 3．2．3連接介質(zhì)
控制系統(tǒng)。本文以PLC技術的基 控制層和監(jiān)控層之前的連接介質(zhì)通常選
本結(jié)構(gòu)、工作原理以及技術功能 2 PLG控制系統(tǒng)的設計方法 用光纜，其不僅抗干擾性強，還可實現(xiàn)遠距離
等概述為出發(fā)點，分析了PLC控
安全傳輸。
制系統(tǒng)的設計方法，提出了除灰 2．1 PLC的程序設計
控制系統(tǒng)的解決方案，并探討了 3．3除灰控制系統(tǒng)中的PLC技術
PLC在除灰控制系統(tǒng)中的應用，旨 PLC的程序設計主要包括手動程序設計、
在推進PLC技術在火電廠的除灰 自動程序設計、公用程序設計以及原位程序設 3．3．1 PLC的技術要求
控制系統(tǒng)的應用，并為除灰控制 計。分步對程序進行設計的時候，PLC只需對 (1)硬件設備：除灰系統(tǒng)的硬件設備以
系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。 及PLC裝置均采用統(tǒng)一的標準產(chǎn)品，編程控
上述的四個部分作為整體結(jié)構(gòu)進行分析，但在
制器中的硬件設備必須滿足的相對溫度范圍是
進行系統(tǒng)的模擬和調(diào)試時，要分別對四個程序
5-90％，溫度范圍為O．50℃；
進行調(diào)試，最后再調(diào)試整體程序：
(2)RAM存儲器：要求RAM存儲器的
【關鍵詞】PLC技術 除灰系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 2．2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則 電池使用壽命在半年以上，以確保程序數(shù)據(jù)不
會丟失。此外，程序中要安裝指示燈用來查看
(1)充分發(fā)揮PLC的控制功能，實現(xiàn)對 電池的使用情況以及監(jiān)測控制系統(tǒng)中的故障；
被控設備的控制。這要求相關技術人員通過考
(3)編程語言：除灰系統(tǒng)的編程語言要
1 PLO技術 查系統(tǒng)實際的運行環(huán)境，結(jié)合分析實際的案例， 使用PLC語言，在PLC技術中要編入邏輯程
并與顧客及時溝通，從而解決系統(tǒng)中發(fā)生的問 序，以實現(xiàn)邏輯功能。
題，實現(xiàn)對設備的控制功能；
1．1工作原理 3．3．2上位機的技術要求
(2)保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時間要求，
在0S主機的選擇上，要采用能支持虛擬
PLC運用周期性的循環(huán)掃描方式工作的， 是PLC控制系統(tǒng)設計的重要的原則； 技術的多核處理器，能支持400／550MHZ的總
即系統(tǒng)從第一條程序指令開始，無跳轉(zhuǎn)和中斷 (3)最簡原則。即要求控制系統(tǒng)在滿足 線以及工業(yè)級別的CPU主板；在顯卡的選擇
地逐條執(zhí)行程序，直到程序的終結(jié)，最后再執(zhí) 運營成本和運營開銷的前提下，使控制系統(tǒng)的 上，要采用工業(yè)級別的有大容量系統(tǒng)內(nèi)存的工
行程序的掃描。具體有五個階段：程序的內(nèi)部 工程效率最大化。 業(yè)顯卡，以確保獲得極大的圖形處理速度；通
處理、通訊處理、輸入掃描、程序執(zhí)行和程序 3基于PLC技術的火電站除灰控制系統(tǒng)開 訊設備要采用通訊速度快、可靠性能高的PLC
輸出。在內(nèi)部處理階段，CPU檢測主機的硬件、 發(fā) 通訊設備，工業(yè)上多采用以太網(wǎng)，其速度最高
所有I／O模塊的狀態(tài)以及運行狀態(tài)下客戶的存 可達 100Mbps。
儲器，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立刻停機診斷并進行
3．1控制系統(tǒng)的需求分析 4結(jié)論
錯誤分析；在信息的處理階段，通信接口處的
信息由CPU檢測是否有計算機、編程器等通
首先是監(jiān)控層的需求分析。在火電站車 目前，我國火電廠在以PLC技術為核心
信請求，若接收到通訊請求即完成數(shù)據(jù)傳輸；
間安裝網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)接除灰的控制子網(wǎng)， 的除灰控制系統(tǒng)在信息化建設上仍處于發(fā)展階
在輸入處理附件，CPU根據(jù)數(shù)字量輸入點的
實現(xiàn)對除灰裝置的在線監(jiān)控、設備的故障診斷 段。一個穩(wěn)定、安全、高效的除灰控制系統(tǒng)不
狀態(tài)進行掃描，并將掃描的結(jié)果輸入寄存器中：
和維護、數(shù)據(jù)分析等功能。同時還要在除灰車 僅可以降低故障率、提高系統(tǒng)運行的可靠性、
在執(zhí)行用戶程序階段，CPU按先后順序讀取
間配備值班室和監(jiān)控室。 提高除灰效率，還有助于節(jié)約勞動成本。因此，
并執(zhí)行指令，直到程序指令的結(jié)束；CPU在
其次是控制層的需求分析。在應用功能 我國應加大PLC技術的設計研發(fā)，提升PLC
指令的執(zhí)行中從寄存器中按順序依次讀取各輸
上，控制層要與各除灰系統(tǒng)的PLC控制設備 技術在除灰控制系統(tǒng)上的應用，早日實現(xiàn)除灰
入點的狀態(tài)，并進行邏輯運算，最后將運算處
建立聯(lián)接，從而實現(xiàn)通信管理和遠程通信的功 系統(tǒng)的精準、智能化控制。
理結(jié)果自動輸送到寄存器中；在輸出處理階段，
能；在用戶配置上，要保證每套除灰系統(tǒng)配備
CPU對輸出點的信息進行刷新，并將輸出點
兩臺，分別用于除灰過程的操控和監(jiān)控，互為 參考文獻
信號轉(zhuǎn)換成能被數(shù)控設備接受的電流或電壓信
備用。此外，火電廠應配備8臺PLC，同樣地 [1】宮淑貞，王冬青 ，徐世許 ．可編程控制
號，驅(qū)動所控設備。
配備8臺作業(yè)員站。 器原理及應用 【M]．北京：人民郵電山版
1．2 PLC技術功能 最后是現(xiàn)場層的需求分析。在網(wǎng)絡功能 社 ，2002．
上，主要實現(xiàn)對驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)以 [2】皮壯行，宮振鳴，李雪華．可編程序控制
I．2．1邏輯控制功能 及遠程設備的連接，以及對其輸出信號的處理 器的系統(tǒng)設計與應用實例 [M】．北京：機
PLC最基本、應用最廣泛的領域便是邏 和控制；在配置上，要保證有2O個遠程I／O 械工業(yè)出版社 ，2000．
輯控制。PLC代替了傳統(tǒng)的繼電器，實現(xiàn)了順 在網(wǎng)絡容量上，要配置 8座撐lI和#12爐渣 【3】陳躬炎．基于ControlNet的集散控制技
序控制以及邏輯控制，不僅在單臺設備的控制 系統(tǒng)的遠程I／O站，2座撐7遠程 I／O站，3座 術在除渣系統(tǒng)中的應用 【D】．南京：南京
上得到應用，也應用于流水化作業(yè)以及多機控 5、撐6遠程I，0站，4座舟l,--#4遠程I／O站。 理工大學，2006．
制；
3．2監(jiān)控組網(wǎng)方案實現(xiàn)
1．2．2模擬量控制功能 作者單位
模擬量通常是指流量、壓力、速度、溫 哈 爾濱電站設備成套設計研究所有限公司
3．2．1網(wǎng)絡類型
度等在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的數(shù)據(jù)。PLC利用 黑龍江省哈爾濱市 150046
由于網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大、性能
其配套的數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字
要求高、兼容性要求高等特點，同時結(jié)合監(jiān)控
142·電子技術與軟件工程 Electronic Technology&Software Engineering
以 PLC技術為核心的火電站除灰控制系統(tǒng)的開發(fā)研究
文／肖澄中
量和模擬量之間進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對模擬量 系統(tǒng)的設計要求，綜合考慮當前及未來的流量
作為火電廠生產(chǎn)流程中的重 的控制功能； 擴展的需求，通常采用100MB／S的以太網(wǎng)；
要環(huán)節(jié)，除灰系統(tǒng)是實現(xiàn)廢物利 1．2_3數(shù)據(jù)處理功能 3．2．2網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
用、保護環(huán)境、確保系統(tǒng)有效運 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、運算、傳輸、轉(zhuǎn)換、 通常配備有網(wǎng)卡、接口、局域網(wǎng)、班長
行的關鍵技術。目前，我國的除 分析以及處理的功能是PLC的基本功能。通 工作站以及工程師工作站。傳輸主干線采用
灰控制系統(tǒng)采用的是以PLC(可編 過對采集數(shù)據(jù)進行比較和處理實現(xiàn)特定的控 100Base，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)實時監(jiān)控：
程控制器)技術為核心的集散型 制。 3．2．3連接介質(zhì)
控制系統(tǒng)。本文以PLC技術的基 控制層和監(jiān)控層之前的連接介質(zhì)通常選
本結(jié)構(gòu)、工作原理以及技術功能 2 PLG控制系統(tǒng)的設計方法 用光纜，其不僅抗干擾性強，還可實現(xiàn)遠距離
等概述為出發(fā)點，分析了PLC控
安全傳輸。
制系統(tǒng)的設計方法，提出了除灰 2．1 PLC的程序設計
控制系統(tǒng)的解決方案，并探討了 3．3除灰控制系統(tǒng)中的PLC技術
PLC在除灰控制系統(tǒng)中的應用，旨 PLC的程序設計主要包括手動程序設計、
在推進PLC技術在火電廠的除灰 自動程序設計、公用程序設計以及原位程序設 3．3．1 PLC的技術要求
控制系統(tǒng)的應用，并為除灰控制 計。分步對程序進行設計的時候，PLC只需對 (1)硬件設備：除灰系統(tǒng)的硬件設備以
系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。 及PLC裝置均采用統(tǒng)一的標準產(chǎn)品，編程控
上述的四個部分作為整體結(jié)構(gòu)進行分析，但在
制器中的硬件設備必須滿足的相對溫度范圍是
進行系統(tǒng)的模擬和調(diào)試時，要分別對四個程序
5-90％，溫度范圍為O．50℃；
進行調(diào)試，最后再調(diào)試整體程序：
(2)RAM存儲器：要求RAM存儲器的
【關鍵詞】PLC技術 除灰系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 2．2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則 電池使用壽命在半年以上，以確保程序數(shù)據(jù)不
會丟失。此外，程序中要安裝指示燈用來查看
(1)充分發(fā)揮PLC的控制功能，實現(xiàn)對 電池的使用情況以及監(jiān)測控制系統(tǒng)中的故障；
被控設備的控制。這要求相關技術人員通過考
(3)編程語言：除灰系統(tǒng)的編程語言要
1 PLO技術 查系統(tǒng)實際的運行環(huán)境，結(jié)合分析實際的案例， 使用PLC語言，在PLC技術中要編入邏輯程
并與顧客及時溝通，從而解決系統(tǒng)中發(fā)生的問 序，以實現(xiàn)邏輯功能。
題，實現(xiàn)對設備的控制功能；
1．1工作原理 3．3．2上位機的技術要求
(2)保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時間要求，
在0S主機的選擇上，要采用能支持虛擬
PLC運用周期性的循環(huán)掃描方式工作的， 是PLC控制系統(tǒng)設計的重要的原則； 技術的多核處理器，能支持400／550MHZ的總
即系統(tǒng)從第一條程序指令開始，無跳轉(zhuǎn)和中斷 (3)最簡原則。即要求控制系統(tǒng)在滿足 線以及工業(yè)級別的CPU主板；在顯卡的選擇
地逐條執(zhí)行程序，直到程序的終結(jié)，最后再執(zhí) 運營成本和運營開銷的前提下，使控制系統(tǒng)的 上，要采用工業(yè)級別的有大容量系統(tǒng)內(nèi)存的工
行程序的掃描。具體有五個階段：程序的內(nèi)部 工程效率最大化。 業(yè)顯卡，以確保獲得極大的圖形處理速度；通
處理、通訊處理、輸入掃描、程序執(zhí)行和程序 3基于PLC技術的火電站除灰控制系統(tǒng)開 訊設備要采用通訊速度快、可靠性能高的PLC
輸出。在內(nèi)部處理階段，CPU檢測主機的硬件、 發(fā) 通訊設備，工業(yè)上多采用以太網(wǎng)，其速度最高
所有I／O模塊的狀態(tài)以及運行狀態(tài)下客戶的存 可達 100Mbps。
儲器，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立刻停機診斷并進行
3．1控制系統(tǒng)的需求分析 4結(jié)論
錯誤分析；在信息的處理階段，通信接口處的
信息由CPU檢測是否有計算機、編程器等通
首先是監(jiān)控層的需求分析。在火電站車 目前，我國火電廠在以PLC技術為核心
信請求，若接收到通訊請求即完成數(shù)據(jù)傳輸；
間安裝網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)接除灰的控制子網(wǎng)， 的除灰控制系統(tǒng)在信息化建設上仍處于發(fā)展階
在輸入處理附件，CPU根據(jù)數(shù)字量輸入點的
實現(xiàn)對除灰裝置的在線監(jiān)控、設備的故障診斷 段。一個穩(wěn)定、安全、高效的除灰控制系統(tǒng)不
狀態(tài)進行掃描，并將掃描的結(jié)果輸入寄存器中：
和維護、數(shù)據(jù)分析等功能。同時還要在除灰車 僅可以降低故障率、提高系統(tǒng)運行的可靠性、
在執(zhí)行用戶程序階段，CPU按先后順序讀取
間配備值班室和監(jiān)控室。 提高除灰效率，還有助于節(jié)約勞動成本。因此，
并執(zhí)行指令，直到程序指令的結(jié)束；CPU在
其次是控制層的需求分析。在應用功能 我國應加大PLC技術的設計研發(fā)，提升PLC
指令的執(zhí)行中從寄存器中按順序依次讀取各輸
上，控制層要與各除灰系統(tǒng)的PLC控制設備 技術在除灰控制系統(tǒng)上的應用，早日實現(xiàn)除灰
入點的狀態(tài)，并進行邏輯運算，最后將運算處
建立聯(lián)接，從而實現(xiàn)通信管理和遠程通信的功 系統(tǒng)的精準、智能化控制。
理結(jié)果自動輸送到寄存器中；在輸出處理階段，
能；在用戶配置上，要保證每套除灰系統(tǒng)配備
CPU對輸出點的信息進行刷新，并將輸出點
兩臺，分別用于除灰過程的操控和監(jiān)控，互為 參考文獻
信號轉(zhuǎn)換成能被數(shù)控設備接受的電流或電壓信
備用。此外，火電廠應配備8臺PLC，同樣地 [1】宮淑貞，王冬青 ，徐世許 ．可編程控制
號，驅(qū)動所控設備。
配備8臺作業(yè)員站。 器原理及應用 【M]．北京：人民郵電山版
1．2 PLC技術功能 最后是現(xiàn)場層的需求分析。在網(wǎng)絡功能 社 ，2002．
上，主要實現(xiàn)對驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)以 [2】皮壯行，宮振鳴，李雪華．可編程序控制
I．2．1邏輯控制功能 及遠程設備的連接，以及對其輸出信號的處理 器的系統(tǒng)設計與應用實例 [M】．北京：機
PLC最基本、應用最廣泛的領域便是邏 和控制；在配置上，要保證有2O個遠程I／O 械工業(yè)出版社 ，2000．
輯控制。PLC代替了傳統(tǒng)的繼電器，實現(xiàn)了順 在網(wǎng)絡容量上，要配置 8座撐lI和#12爐渣 【3】陳躬炎．基于ControlNet的集散控制技
序控制以及邏輯控制，不僅在單臺設備的控制 系統(tǒng)的遠程I／O站，2座撐7遠程 I／O站，3座 術在除渣系統(tǒng)中的應用 【D】．南京：南京
上得到應用，也應用于流水化作業(yè)以及多機控 5、撐6遠程I，0站，4座舟l,--#4遠程I／O站。 理工大學，2006．
制；
3．2監(jiān)控組網(wǎng)方案實現(xiàn)
1．2．2模擬量控制功能 作者單位
模擬量通常是指流量、壓力、速度、溫 哈 爾濱電站設備成套設計研究所有限公司
3．2．1網(wǎng)絡類型
度等在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的數(shù)據(jù)。PLC利用 黑龍江省哈爾濱市 150046
由于網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大、性能
其配套的數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字
要求高、兼容性要求高等特點，同時結(jié)合監(jiān)控
142·電子技術與軟件工程 Electronic Technology&Software Engineering
