一、緒論1.1課題背景近年來我國經(jīng)濟快速的發(fā)展，國民經(jīng)濟得到很大的提升，在如此快速發(fā)展的速度大背景下，同時對能源消耗量也在不斷的增加，電能作為工業(yè)重要的使用能源，煤炭作為當前我國火電廠主要消耗能源。當今的我國電力在日常消耗中比較過去變得更可靠、更穩(wěn)定，這背后是我國電力工業(yè)迅速的發(fā)展。而想要電廠能穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，對電廠的基礎性要求是輸煤系統(tǒng)必須能夠機動、高效力和可靠的輸送煤。在電廠中輸煤系統(tǒng)是較為龐大系統(tǒng)，輸煤控制系統(tǒng)的好壞能夠直接影響到生產(chǎn)出來的電力穩(wěn)不穩(wěn)定和生產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量，因此，自動化控制在輸煤系統(tǒng)中實現(xiàn)將非常重要。1.2課題的研究目的及意義傳統(tǒng)的火電廠輸煤系統(tǒng)是以繼電器進行控制，從當今世界上火發(fā)電廠電力工業(yè)發(fā)展來看，傳統(tǒng)繼電器控制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀生產(chǎn)工藝，要把輸煤系統(tǒng)可以能夠更好高效而且還能提高經(jīng)濟利益的運轉(zhuǎn)，就必須對老舊控制硬件進行重新規(guī)劃。高效生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的輸煤系統(tǒng)中輸煤設備控制硬件就要求能快速反應，靈活控制，因此，滿足適合輸煤系統(tǒng)控制硬件采用編程控制器來進行對機器設備控制。PLC在火電廠應用的實踐證明：PLC是實現(xiàn)火電廠自動化的理想控制器，具有體積小、功能強、程度設計簡單、靈活通用、等的優(yōu)點[[]李磊.火電廠輸煤控制系統(tǒng)模型的設計與實現(xiàn)[D].大連海事大學,2008.[]李磊.火電廠輸煤控制系統(tǒng)模型的設計與實現(xiàn)[D].大連海事大學,2008.1.3國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國初期的發(fā)電廠的輸煤控制基本上采用的就是現(xiàn)場集中控制或者是手動控制的方法，這種系統(tǒng)是基于繼電器和電鈕手動形式控制，在電廠中大多輸煤皮帶在附近都會設有一個現(xiàn)場控制室，在每一個控制室里都是需要操作員進行對其控制和監(jiān)視，通過使用電話或廣播等形式實現(xiàn)各個系統(tǒng)的順序控制聯(lián)動，在這樣控制系統(tǒng)中里對人力的使用是最主要的，而且電能生產(chǎn)效能是很低的。因為還需要工作人員在現(xiàn)場對其手動控制，在現(xiàn)場環(huán)境是十分惡劣的，煤粉塵能帶來很大的傷害對操作人員的身體健康。自動化的輸煤系統(tǒng)不僅可以使電廠提高能夠發(fā)電量，而且不需要很多操作人員到現(xiàn)場操作，最后還可以提高社會發(fā)展的基礎實力。保證自動輸煤系統(tǒng)的高效運行，提高經(jīng)濟效益，更換輸煤系統(tǒng)是有著極其重要的意義[[]李博.火電廠輸煤控制系統(tǒng)的設計[D].華北理工大學,2018.[]李博.火電廠輸煤控制系統(tǒng)的設計[D].華北理工大學,2018.1.3.2國外研究現(xiàn)狀國外火電廠的輸煤控制系統(tǒng)普遍選用大型DCS系統(tǒng)或FCS系統(tǒng)、智能儀器儀表、PLC和工控計算機等[[]詹昌義.基于PLC的火電廠輸煤控制系統(tǒng)研究與設計[D].合肥工業(yè)大學,2020.][]詹昌義.基于PLC的火電廠輸煤控制系統(tǒng)研究與設計[D].合肥工業(yè)大學,2020.1.4本課題研究內(nèi)容本論文課題研究的對象是電廠輸煤控制系統(tǒng)，規(guī)劃目標是對火電廠輸煤系統(tǒng)的整體框架布局進行設計，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制輸煤。當前，輸煤系統(tǒng)是有四個控制部分：卸煤單元模塊、儲煤單元模塊、上煤單元模塊和配煤單元模塊。在現(xiàn)實的電廠中輸煤系統(tǒng)的四個部分想要實現(xiàn)其功能，還得需要各種的設備的配合才能順利運轉(zhuǎn)，而且每個單元的控制系統(tǒng)細節(jié)上相當復雜。由于實驗設備有限，想要仿效整個完整的輸煤系統(tǒng)較難以實現(xiàn)，所以本論文課題只模仿系統(tǒng)里的兩個重要部分上煤和配煤。系統(tǒng)里使用重要的設備有給煤機、輸煤皮帶、電子皮帶秤、碎煤機、犁煤器等。用可編程邏輯控制器作為控制核心設備，使得輸煤系統(tǒng)設計程序含有自動控制和手動控制兩種方式。在對整體電氣系統(tǒng)控制分析后，使用軟件方面主要是對PLC的梯形圖進行規(guī)劃。文章結構有六章構成，如下展示：第一章緒論。主要敘述電廠的輸煤系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)勢，和對其研究設計的意義，然后對國內(nèi)外的電廠輸煤系統(tǒng)的了解，將要設計的簡單內(nèi)容和實現(xiàn)其完成的目標。第二章系統(tǒng)的總體方案設計。對輸煤系統(tǒng)進行分析其兩個主要環(huán)節(jié)的設計要求，進行各個方案的比較，設計出組成框圖闡述工作流程和主要的輸煤系統(tǒng)使用設備。第三章電廠輸煤控制系統(tǒng)硬件設計。本文對輸煤系統(tǒng)的設計要求使用控制硬件對象是PLC設備，還有對部分的設備一次回路電路圖的設計，然后是對PLC的CPU分析選擇設備，然后通過分析輸入和輸出量對I/O點表設計。第四章電廠輸煤控制系統(tǒng)軟件設計。使用西門子編程軟件邏輯編程、程序?qū)崿F(xiàn)等控制系統(tǒng)功能實現(xiàn)。第五章電廠輸煤系統(tǒng)的調(diào)試與仿真。使用將程序編寫到仿真軟件對其模擬調(diào)試實現(xiàn)上煤和配煤的功能。第六章結論與展望。總結本文的整體完成的設計，提出可以進一步完善升級的部分，對其未來發(fā)展的展望。

二、電廠輸煤控制系統(tǒng)的總體設計方案2.1輸煤系統(tǒng)分析在整發(fā)電廠中輸煤系統(tǒng)是主要的組成的部分，火電廠要正常運行、要安全高效生產(chǎn)，而且還得需要保障輸煤系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定和可靠運行。卸煤系統(tǒng)作業(yè)部分是把運輸來煤存放到卸煤溝里，然后再通過運輸?shù)椒峙涞浇o煤機上；要實現(xiàn)上煤和配煤部分運行復雜功能，需要對各個設備之間電氣連鎖控制才可以運行，這兩個系統(tǒng)部分要使用到設備主要有給煤機、運輸皮帶、犁煤器等。在進行上煤部分運行前對煤倉檢查是否缺煤，當儲煤少于儲備量的時候，就要進行報警提示，讓操作員進行補充控制。當儲煤過多時，也同樣應該進行報警提示，操作員就可以實時進行適當調(diào)配，起動擋板來對其他倉進行調(diào)配，這樣配置及可靠又保障安全。2.2系統(tǒng)設計要求為了在輸煤系統(tǒng)里上煤部分和配煤部分可以穩(wěn)定安全操作，就要求能夠在上煤和配煤過程中分別可以自動控制和主動控制。上煤系統(tǒng)的原則是在允許起動后，開啟燈光警示，這時候按照程序設計的設備上煤系統(tǒng)開始延時起動，在當系統(tǒng)發(fā)出停止信號后，然后按照安排的流程依次停止設備。當輸煤系統(tǒng)上關鍵設備發(fā)生了故障時，為了防止造成事故應該關閉系統(tǒng)，然后對故障點進行維修，這時候故障燈應該亮起。配煤系統(tǒng)原則是煤倉的使因為每個煤倉有不一樣的用煤量，可能會有高于高限位和低于低限位的情況。這樣就對低煤量的煤倉進行優(yōu)先配煤，低煤量的煤倉上的犁煤器優(yōu)先落下。當停止配煤時，可以將這些煤全部分配給尾倉，定時一段時間后，直至輸煤皮帶上無余煤，再次發(fā)出整體停止命令[[]葉國印.火電廠輸煤電氣控制系統(tǒng)研究與設計[D].西安工業(yè)大學,2015.][]葉國印.火電廠輸煤電氣控制系統(tǒng)研究與設計[D].西安工業(yè)大學,2015.2.3輸煤系統(tǒng)設計組成框圖輸煤系統(tǒng)的總體構成如圖所示，然后通過分析主要實現(xiàn)的功能，把整體結構劃分為兩個部分。該控制部分主要是：上煤系統(tǒng)、配煤系統(tǒng)。轉(zhuǎn)運站除鐵器除塵器2#輸煤皮帶電子秤計量汽車儲煤場火車轉(zhuǎn)運站除鐵器除塵器2#輸煤皮帶電子秤計量汽車儲煤場火車煤場給煤機/卸煤溝1#輸煤皮帶除塵器細碎煤器碎煤室3#輸煤皮帶犁煤器煤倉間燃煤室除塵器卸煤系統(tǒng)上煤系統(tǒng)配煤系統(tǒng)2.4電廠輸煤系統(tǒng)工作流程及特點首先要分析選擇其輸煤的工作流程是：汽車或者火車運輸?shù)絻γ簣隼?，再有給煤機把煤通過振動落在1#輸煤皮帶上面，轉(zhuǎn)運到轉(zhuǎn)運站分到其中一條輸煤線路上，并對煤里進行除鐵，再運輸?shù)?#輸煤皮帶上面，同時對其稱重計量，到了碎煤室里把大塊的煤對其細碎，然后經(jīng)過3#輸煤皮帶，往煤倉運輸配煤，當哪個煤倉煤量到了低限位，就將哪個煤倉的犁煤器落下進煤，當煤量高限位就可以將犁煤器升起，然后對下一個煤倉配煤。整個輸煤過程中因為煤塵大對其身體有傷害，所以配備了除塵器。輸煤控制系統(tǒng)的特點是:整個系統(tǒng)很分散，覆蓋距離遠，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，粉塵、潮濕、振動、噪音、電磁干擾等都比較嚴重，且受控設備大多數(shù)是強電設備，干擾嚴重[[8]苗俊明.動力配煤技術的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].中國科技信息,2009(19):32-33.]。[8]苗俊明.動力配煤技術的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].中國科技信息,2009(19):32-33.圖2.SEQ圖_2.\*ARABIC2電廠輸煤控制系統(tǒng)布置圖2.5電廠輸煤控制系統(tǒng)組成2.5.1皮帶輸送機在輸煤系統(tǒng)中皮帶是必不可或缺的運輸設備，從卸煤到配煤，都是需要經(jīng)過皮帶，是各種類型的工礦企業(yè)經(jīng)常使用的運輸送裝卸作業(yè)設備，而且對能量消耗量小。經(jīng)給煤機給煤后，落在皮帶上通過電機帶動皮帶運輸，皮帶的選擇要根據(jù)電廠日常的負荷和每日運煤量，還有皮帶的承載量，并且還有和其他的設備進行配合，避免運輸太快導致其他設備堵塞，也避免著運輸慢，影響著設備效率和發(fā)電量的高低。在本課題的設計輸煤系統(tǒng)里，共有三條皮帶1號皮帶負責控制著上煤從卸煤部分到上煤部分連接；而2號皮帶下方裝著電子皮帶秤設備，可以對運煤量實時監(jiān)控并可知總的上煤量；3皮帶將碎煤運輸?shù)礁鱾€煤倉對其配煤。圖2.SEQ圖_2.\*ARABIC3皮帶機2.5.2電子皮帶秤電子皮帶秤是在系統(tǒng)里作為稱重設備，它可以監(jiān)控上煤量的情況，還可以反映當時皮帶上面煤量的重量，能夠及時控制給煤機對煤量調(diào)整。電廠主要的考核標準是對燃燒的煤量，因為煤的消耗費用是占發(fā)電廠總的發(fā)電量成本的70%以上，所以對煤量控制使用，是在成本管理中是非常重要的。電子皮帶秤的工作原理是：皮帶稱是能夠可以對散裝固體物品連續(xù)性動態(tài)測量，目前的有兩種皮帶秤運行方式：機械式和電子式。電子皮帶秤系統(tǒng)主要有秤重傳感器、測速傳感器、秤重框架、托輥、皮帶秤顯示儀表和累計器及輔助設備等組成[[9]陳錚.火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)的研究[D].浙江工業(yè)大學,2012.]。皮帶秤的稱重橋是裝配在運輸機架上面，在有物料經(jīng)過稱重秤時下面的稱重傳感器就可以對其測量重量，來確定物品的重量。在傳動帶轉(zhuǎn)筒或者電機設備上有測速傳感器，能夠測出給料的速度；速度傳感器和稱重傳感器一起把信號輸入控制器里，能夠?qū)崟r顯示瞬時流量和總累計流量。由計算機對其各種參數(shù)進行設定，并且和PLC可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動化控制，經(jīng)過給料控制器對參數(shù)的對比，然后通過變頻器對電機調(diào)速，實現(xiàn)給定要求運輸量。[9]陳錚.火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)的研究[D].浙江工業(yè)大學,2012.圖2.SEQ圖_2.\*ARABIC4電子皮帶工作原理圖2.5.3給煤機本文將按照某火電廠裝機容量是的機組，每日的消耗煤炭量是按照9000頓進行計劃，而且按照國家對電廠煤儲存的煤量規(guī)定應該有15天以上。在電廠輸煤系統(tǒng)里，“給煤機”是電廠系統(tǒng)中最重要的設備之一,其作用是根據(jù)磨煤機負荷的需要調(diào)節(jié)給煤量,并把原煤均勻連續(xù)地送入磨煤機中[[10][10]潘哲.PLC在給煤機自動控制系統(tǒng)中的應用[J].科技資訊,2014,12(22):23.給煤機主要技術參數(shù)包括:清掃電動機型號/功率、進煤口、額定出力、落煤口、給煤機計量精度、主驅(qū)電動機型號/功率、給煤機距離、帶寬、給煤機控制精度[[11][11]常嘉佳.基于PLC的火電廠配煤系統(tǒng)的設計[D].華東理工大學,2010.三、電廠輸煤控制系統(tǒng)控制硬件設計3.1PLC技術的發(fā)展PLC是一種數(shù)字邏輯運算操作的系統(tǒng)，經(jīng)常使用在工業(yè)生產(chǎn)的控制環(huán)境上。在工業(yè)生產(chǎn)控制范圍，無論是對于過程控制領域還是傳動控制系統(tǒng)里面，都是有很多的數(shù)字量，如電動機的啟停、燈的亮滅、置位與復位等，還有模擬量，如變化的速度、溫度等。在控制過程中，模擬量的被控對象是作為反饋來被控制，而數(shù)字量是對邏輯邏輯順序控制。這些邏輯控制工作在早期是用繼電器和接觸器電路來實現(xiàn)控制，缺點是體積大、能耗大、維護不遍、故障率高等。目前，PLC控制器隨著集成電路技術的發(fā)展，微處理器的性能有了很大的提高，而且指令處理數(shù)率可以達到微秒級別，也同時增加很多特殊功能等。在組成構成上，PLC擁有模塊式結構和一體化結構兩種模式，一體化的結構是體積小，性能高，方便安裝；模塊式的結構是將各種模塊機動拼裝出來一臺功能完整PLC系統(tǒng)，這樣可以靈活調(diào)節(jié)使用使性價比達到最優(yōu)，而且方便維護，容易升級擴展?？删幊炭刂破鱌LC和計算機結合發(fā)展出工業(yè)控制機系統(tǒng)、現(xiàn)場總控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)，這些使得PLC功能使用性更強，使用的方面更廣和方便。輸出接口輸入接口外部設備接口外部設備存儲器（ROM/RAM）系統(tǒng)程序/用戶程序中央處理器CPU輸出接口輸入接口外部設備接口外部設備存儲器（ROM/RAM）系統(tǒng)程序/用戶程序中央處理器CPUI/O擴展單元擴展接口3.2輸煤控制系統(tǒng)PLC和處理器CPU的選型（一）電廠輸煤控制系統(tǒng)PLC選型在當前可編程邏輯控制器制造廠家范圍里，銷售量高的有德國（SIEMENS）西門子公司、法國（SCHNEIDER）施耐德、日本（OMRON）歐姆龍和（MITSUBISHI）三菱公司。用在工業(yè)領域的PLC主要有西門子公司的S7系列的S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200等，這有一系列的PLC體積小、算數(shù)指令處理速度快，而且還具有網(wǎng)絡通信的能力，良好的拓展性，可靠性高；施耐德公司的ModiconQuantum系列；還有使用三菱公司的PLC產(chǎn)品。可編程控制器的特點：①靈活性強，控制系統(tǒng)有很好的柔性；②對系統(tǒng)的控制容易實現(xiàn)，研發(fā)周期短；③可靠性高；④編程容易簡單，使用方便；⑤維修方便；⑥體積小，能耗低；⑦功能強大，性價比高。適用于本課題的PLC選擇的西門子公司的S7系列，按照控制規(guī)模上，可以分為大型機、中型機和小型機三種，小型機有S7-200系列,中型機有S7-300系列，大型機有S7-400、S7-1200系列。圖3.SEQ圖_3.\*ARABIC2S7-200CPU模塊（二）PLC的CPU選型表3.SEQ表_3.\*ARABIC1S7-200系列CPU主要性能表特性CPU221CPU222CPU224CPU226外形尺寸/mm90×80×6290×80×62120.5×80×62190×80×62程序存儲器：運行下模式下編輯非運行下模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)24576字節(jié)數(shù)據(jù)存儲區(qū)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)掉電保護時間50小時50小時100小時100小時本機數(shù)字量I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出本機模擬量I/O無無無無數(shù)字映像I/O區(qū)256（128入/128出）模擬映像I/O區(qū)無32（16入/16出）64（32入/32出）64（32入/32出）拓展模塊數(shù)量0277高數(shù)計數(shù)器共4個共4個共6個共6個實時時鐘配時鐘卡配時鐘卡內(nèi)置內(nèi)置布爾指令執(zhí)行速度0.22?/指令浮點數(shù)運算有在大型火力發(fā)電廠一般選擇S7-300型號以上，就可以滿足大部分控制要求，根據(jù)本課題設計的控制點選擇使用S7-200系列CPU224型的，能夠使其各個環(huán)節(jié)相連成網(wǎng)絡，實現(xiàn)各種控制要求，可以很好的滿足小規(guī)模的控制要求，有很高的性價比。（三）PLC的拓展模塊選擇分析此系統(tǒng)中缺少模擬量的輸入模塊，所以對選擇拓展模塊是模擬量拓展模塊型號EM235，這種型號的規(guī)格是4路模擬輸入，1路模擬輸出，12位轉(zhuǎn)換能夠滿足本系統(tǒng)設計的要求，而且后續(xù)能夠?qū)ο到y(tǒng)升級。表3.SEQ表_3.\*ARABIC2模擬量擴展模塊型號分類型號I/O規(guī)格I/O規(guī)格模擬量輸入擴展模塊EM231AI4x12位4路模擬輸入，12位A/D轉(zhuǎn)換AI4x熱電偶4路熱電偶模擬輸入AI4xRTD4路熱電阻模擬輸入模擬量輸出擴展模塊EM232AQ2x12位2路模擬輸出模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235AI4/AQlx124路模擬量輸入，1路模擬量輸出，12位的轉(zhuǎn)換圖3.SEQ圖_3.\*ARABIC3模擬量輸入模塊EM2353.3部分一次回路電路圖圖3.SEQ圖_3.\*ARABIC4部分一次回路電路圖如上圖所示為部分設備的電路圖所示。在圖中這些設備是由異步電機進行驅(qū)動運轉(zhuǎn)，使用供電的電源是我國工業(yè)標準用電電壓AC380V。在這些控制設備控制回路中，主要包括空氣開關、接觸器、熱繼電器等，完成以上工作要首先確定各個設備的工作額定電壓、額定功率、工作電流、工作機制、允許過載能力[[]耿仁寶.異步電動機節(jié)能技術的研究[D].南京理工大學,2010.][]耿仁寶.異步電動機節(jié)能技術的研究[D].南京理工大學,2010.3.4輸煤控制系統(tǒng)信號統(tǒng)計輸煤系統(tǒng)中需要檢測到的模擬信號有皮帶的速度信號、煤流量信號、煤倉里的煤位信號、犁煤器位置信號。需要控制的數(shù)字量的設備有運輸皮帶、犁煤器等設備。表3.SEQ表_3.\*ARABIC3控制信號分配表信號類型數(shù)量其他輸入信號輸煤皮帶速度信號模擬量3個3條輸煤皮帶犁煤器位置信號數(shù)字量3個3個犁煤器煤倉煤位置信號模擬量3個3個煤倉輸煤煤流量信號模擬量1個來自電子皮帶秤計量輸出信號電動機數(shù)字量8個控制3個輸煤皮帶、1個給煤機、1個碎煤機啟停、3個犁煤器升降控制燈數(shù)字量2個顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)3.5輸煤控制系統(tǒng)I/O分配表發(fā)電廠在輸煤控制系統(tǒng)部分功能復雜，設備種類很多，本課題列出其重要的一條運輸線路的設備的分析設計I/O分配，選用的S7-200型號無模擬量輸入輸出，數(shù)字量輸入輸出為14入/10出，為了以后控制系統(tǒng)升級改造留下部分裕量，對其24V直流電源供電。表3.SEQ表_3.\*ARABIC4輸煤系統(tǒng)I/O分配表輸入信號輸出信號名稱符號輸入點編號名稱符號輸出點編號總啟動按鈕SB1I0.0綠燈Q0.0手動運行按鈕SA1I0.1紅燈Q0.1自動運行按鈕SA2I0.2給煤機電動機KM1Q0.2總停止按鈕SB11I1.2碎煤機電動機KM2Q0.31#犁煤器電動機KM3Q0.41#皮帶電動機KM4Q0.52#皮帶電動機KM5Q0.63#皮帶電動機KM6Q0.72#犁煤器電動機KM7Q1.03#犁煤器電動機KM8Q1.1

四、電廠輸煤系統(tǒng)軟件設計4.1PLC程序編程概述對與PLC控制系統(tǒng)設計方法有經(jīng)驗設計法、邏輯設計法和順序功能圖法。本文在程序設計選擇的是順序功能圖法，首先根據(jù)電廠輸煤控制系統(tǒng)的工藝流程順序功能圖，再依據(jù)順序功能圖設計出控制順序程序。在順序功能圖中，實現(xiàn)前后級功能按照順序開始，之間沒有重疊的部分，每一個程序段，只需要處理及其簡單的邏輯關系。這種設計思路出來的程序具有的特點結構清晰、可讀性好，而且程序的運行調(diào)試方便，可以極大提高工作效率。PLC設備在正常運行狀態(tài)下，運行周期的有三個基本階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，它是采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這樣可以減少外界對控制的干擾。PLC常用的編程語言有三種：梯形圖語言、語句表語言和功能塊圖，在本文軟件程序設計上使用梯形圖語言，這種語言是使用最廣泛的語言，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被熟悉電氣控制的工程技術人員掌握，在對梯形圖設計時普遍遵守的是都是要出自繼電器-接觸器電路的原則。4.2西門子STEP-7軟件使用本文課題是輸煤控制系統(tǒng)選用的軟件設計程序是西門子公司的S7-200系列的PLC控制編程軟件STEP-Micro/WIN。STEP-7用SIMATIC管理器對項目進行集中管理，包括硬件配置和參數(shù)設置、組態(tài)網(wǎng)絡、編制梯形圖、測試、啟動和維護、運行和診斷等[[]郭元媛.基于PLC的輸煤程控教學系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].華北電力大學（北京）,2009.][]郭元媛.基于PLC的輸煤程控教學系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].華北電力大學（北京）,2009.圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC1STEP-7程序設計界面4.3PLC控制系統(tǒng)程序4.3.1系統(tǒng)設計流程結構下圖是貫穿輸煤控制系統(tǒng)的設計思路和研制步驟，這是控制系統(tǒng)的起始和依據(jù)。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC2系統(tǒng)設計流程圖4.3.2程序流程圖圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC3主流程程序圖如下圖是上煤程序流程煤從給煤機落下到1號皮帶，經(jīng)過吸鐵器落到轉(zhuǎn)運站，通過轉(zhuǎn)運站煤選擇其中某一條線路進行運輸，然后煤到2號皮帶，在2號皮帶設置有電子皮帶，對煤流量和煤總消耗量監(jiān)控，再通過碎煤機落在3號運輸皮帶，落下的煤將向煤倉輸煤。在碎煤機和轉(zhuǎn)運站上設計有除塵器防止灰塵飄散。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC4上煤流程圖如下圖是配煤程序流程是煤從3號皮帶運輸來，在3號皮帶側(cè)設有3臺單側(cè)犁煤器，對來煤分別落在1到3號煤倉，最后把剩余煤落在3號煤倉里，預留出多余位置可以對其改造升級。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC5配煤程序圖下圖是對輸煤系統(tǒng)里的運輸皮帶的啟停順序程序設計圖。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC6運輸帶停止程序圖圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC7運輸皮帶啟動程序圖下圖是總系統(tǒng)程序設計圖，開始以后先對所以設備檢測，能是否正常運行，然后先啟動輸煤皮帶可以將余煤清除，在啟動各個設備開始上煤部分，載然后對每一條輸煤線路配合，檢測后所有煤倉配煤后就可以停止設備，將剩下的煤分配后，最后就可以停止輸煤皮帶，這樣就是全部的輸煤控制程序。4.4部分程序梯形圖SIMATIC是西門子公司為S7-200型PLC設計的編程語言，使用該指令特點它的執(zhí)行時間很短，而且可以用功能塊圖、語句表和梯形圖三種編程語言。對主程序總體設計可以分為啟動檢測部分、各設備正常順序啟動部分、對犁煤器、給煤機等設備控制部分，設計有自動啟動輸煤系統(tǒng)控制和手動啟動輸煤設備控制方式，這樣方便在遇到某一塊設備故障維修時，其他設備也可以正常啟動。在設計既有整體部分也有模塊設計，這樣對其設計的程序功能清楚、簡單、直觀、易懂，方便檢查維護。子程序的調(diào)用使得系統(tǒng)的功能更加具體，分工明確，同時在程序編輯的過程中也會有目的性，這對于程序功能的把握來說是更透徹的[[]ISO6358-1989PneumaticFluidPower-ComponentsusingCompressibleFluid-DeterminationofFlowratecharacteristics.2007-03-19.][]ISO6358-1989PneumaticFluidPower-ComponentsusingCompressibleFluid-DeterminationofFlowratecharacteristics.2007-03-19.（一）啟動檢測該程序模塊功能是當按下啟動的按鈕，輸入I0.0信號，如果M0.0和I1.2開關常閉沒有故障，綠燈亮Q0.0接下來就可以啟動系統(tǒng)。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC8啟動程序（二）順序啟動設備圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC9啟動3號皮帶和犁煤器按下自啟動按鈕I0.0并且系統(tǒng)沒有故障，啟動3號輸煤皮帶Q0.7和犁煤器Q0.4，對余煤配煤。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC10延時啟動其他設備3號輸煤皮帶Q0.7啟動后，自動延時25s后啟動碎煤機Q0.3、給煤機Q0.2等設備。

圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC112號皮帶延時啟動程序3號輸煤皮帶Q0.7啟動后在延時10s后，啟動2號輸煤皮帶Q0.6設備。圖4.SEQ圖_4.\*ARABIC121號皮帶啟動程序在2號輸煤皮帶Q0.6啟動以后再延時10s，也是在3號輸煤皮帶Q0.7啟動后延時20s，對1號輸煤皮帶Q0.5啟動，最后在所有的輸煤皮帶啟動后5秒以后大部分輸煤設備啟動，最后全部的輸煤系統(tǒng)程序和設備正常啟動。4.5S7-200的通信通過網(wǎng)絡可以將PLC連接起來，以實現(xiàn)多個PLC之間及上位機之間的數(shù)據(jù)交換與通訊，實現(xiàn)了全部現(xiàn)場數(shù)據(jù)的集中顯示[[]HolgerG?tze,LienhardPagel.Developmentofamicro-manipulatorbasedonpiezoelectric-technology[J].MicroelectronicEngineering,2007,84(5).]。在使用PLC的實際作業(yè)中，不僅計算機之間需要數(shù)據(jù)互換，而且PLC的CPU與外面連接的設備之間也要數(shù)據(jù)互換。S7-200主機帶有一個或者二個串行通信接口，它的通信接口是符合EN50170歐洲標準中的Profibus標準RS-485兼容9針D型接口。在進行S7-20PLC與PC機的數(shù)據(jù)通信工作中，一般采用自由端口的通信模塊[[]楊永清.S7-200系列PLC通信及網(wǎng)絡研究[J].無線互聯(lián)科技,2018,15(15):6-7.[]HolgerG?tze,LienhardPagel.Developmentofamicro-manipulatorbasedonpiezoelectric-technology[J].MicroelectronicEngineering,2007,84(5).[]楊永清.S7-200系列PLC通信及網(wǎng)絡研究[J].無線互聯(lián)科技,2018,15(15):6-7.

五、電廠輸煤系統(tǒng)的調(diào)試與仿真5.1PLC程序調(diào)試運行先將程序編寫到PLC后，對程序每一條檢查，若有錯處改正。在對計算機軟件模擬調(diào)試時，對于順序控制程序，調(diào)試檢查主要是程序的運行是不是符合編寫梯形圖的規(guī)則。在運行調(diào)試過程中要考慮其他的情況，系統(tǒng)中工作方式不同、對每一條梯形圖程序中都應該一一檢查，不要漏掉。發(fā)現(xiàn)有問題后要實時修改梯形圖和PLC程序，直到設計要求和對輸入量與輸出量要符合對應。在實際運行程序中定時器設定值要比模擬時要大，考慮到要模擬調(diào)試時間，將原來延時35s，換成25s，模擬調(diào)試后，可以和實際現(xiàn)場模擬后對其修改為實際設定值。寫好程序后，編譯數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)沒有錯誤。圖5.SEQ圖_5.\*ARABIC1編譯程序圖5.SEQ圖_5.\*ARABIC2導出程序首先對程序編譯，沒有錯誤后導出為文件，文件格式為AWL文件，然后在仿真軟件S7-200Explorer對其調(diào)試后仿真：最后可以在實驗室在上將程序編譯后下載到設備里運行。5.2PLC仿真5.2.1PLC仿真軟件將程序通過使用仿真軟件S7-200Explorer，導入后能夠?qū)⒊绦虻墓δ芨庇^的展示出來，并可以檢驗是否滿足我們對系統(tǒng)的相關需求。在此軟件中，通過鍵入綠色一側(cè)的輸入部分，與之相對應的上方輸出便會出現(xiàn)變化，這樣我們就可以從輸出的端口可以知道的查找程序中是否存在問題和是否能實現(xiàn)預期的效果，就可以能從中尋找到問題，可以對其優(yōu)化修改。圖5.SEQ圖_5.\*ARABIC3S7-200仿真軟件界面5.2.2程序仿真運行圖5.SEQ圖_5