1 引言
由于干出灰控制系統(tǒng)控制點(diǎn)數(shù)多、工況惡劣，在傳統(tǒng)的控制技術(shù)下，系統(tǒng)效率較低、可靠性差、達(dá)不到期望的控制效果;而可編程邏輯控制器(PLC)結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性能良好、價(jià)格低廉、運(yùn)算指令豐富，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，非常適合在惡劣條件下工作的工程機(jī)械使用。本文針對(duì)干出灰控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的干出灰控制系統(tǒng)。
2 工藝流程
現(xiàn)場(chǎng)共有三臺(tái)爐子(1#，2#，4#)、兩個(gè)灰?guī)?、三臺(tái)空壓機(jī)、兩臺(tái)風(fēng)機(jī)。1#爐、2#爐各自包括兩個(gè)電場(chǎng)，4#爐包括三個(gè)電場(chǎng)，每個(gè)電場(chǎng)包括一組(兩個(gè))倉(cāng)泵，每組倉(cāng)泵附近配置一個(gè)電磁閥箱(共7個(gè))。七個(gè)電磁閥箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，功能一樣。
(1) 電磁閥箱內(nèi)有七個(gè)電磁閥，遠(yuǎn)程/就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕、報(bào)警指示燈各一個(gè)，每個(gè)電磁閥配有一個(gè)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。自動(dòng)輸灰時(shí)，七個(gè)手/自動(dòng)開(kāi)關(guān)都應(yīng)打到自動(dòng)位置，遠(yuǎn)程/就地開(kāi)關(guān)打到遠(yuǎn)程位置，如果二者設(shè)置不一致，控制室內(nèi)連鎖報(bào)警燈亮，上位機(jī)也會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。當(dāng)遠(yuǎn)程/就地開(kāi)關(guān)打到“就地”位置時(shí)，自動(dòng)輸灰停止。
(2) 任一倉(cāng)泵由就地控制切換到遠(yuǎn)程控制時(shí)，該倉(cāng)泵都要升壓流化出灰一次，然后進(jìn)行正常的自動(dòng)出灰過(guò)程;由控制遠(yuǎn)程切換到就地控制時(shí)，該倉(cāng)泵停止出灰。
(3) 當(dāng)倉(cāng)泵料位計(jì)故障后，進(jìn)灰階段自動(dòng)轉(zhuǎn)為時(shí)間控制，故障消除后進(jìn)灰階段轉(zhuǎn)為料位和時(shí)間雙重控制。吹堵或人工清堵時(shí)出現(xiàn)報(bào)警，堵管消除后，按下復(fù)位按鈕可恢復(fù)自動(dòng)輸灰。
(4) 同一輸灰管線上只能有一個(gè)倉(cāng)泵輸灰。1#、2#爐一、二 電場(chǎng)共用一根輸灰管，優(yōu)先級(jí)別為:先滿(mǎn)足出灰條件的一組倉(cāng)泵優(yōu)先出灰。4#爐一、二、三電場(chǎng)共用一根輸灰管，出灰優(yōu)先級(jí)別為:三電場(chǎng)的的倉(cāng)泵出灰等待時(shí)間超過(guò)40min時(shí)級(jí)別最高，二電場(chǎng)的倉(cāng)泵出灰等待時(shí)間超過(guò)20min時(shí)級(jí)別較高，一電場(chǎng)倉(cāng)泵出灰級(jí)別高，二電場(chǎng)倉(cāng)泵出灰級(jí)別較一電場(chǎng)次之，三電場(chǎng)出灰級(jí)別最低。
(5) 輸灰時(shí)間過(guò)長(zhǎng)報(bào)警后，輸灰管道上的壓力值小于30Kpa，該倉(cāng)泵出灰階段結(jié)束，轉(zhuǎn)入吹掃階段。
3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)上述的工藝流程要求以及系統(tǒng)本身還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、畫(huà)面顯示、文檔存儲(chǔ)等功能，本系統(tǒng)采用了上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的雙級(jí)結(jié)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)的檢測(cè)和控制點(diǎn)數(shù)共有202點(diǎn)，其中AI:22點(diǎn)，DI:91點(diǎn)，DO:89點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

(1) 上位機(jī)選型
本系統(tǒng)上位機(jī)采用ADVANTECH工控機(jī)，硬盤(pán)容量為30G，內(nèi)存為128M，顯示器為PHILIPS 109G，操作系統(tǒng)為WIN2000 Professional。
(2) 下位機(jī)硬件配置
CPU模塊:FX2N-128MF;輸入/輸出模塊:FX2N-4AD;通訊模塊:RS485BD和RS232C。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1) 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用的是北京“亞控公司”的《組態(tài)王5.1》。整個(gè)監(jiān)控畫(huà)面由首頁(yè)、系統(tǒng)圖、歷史趨勢(shì)圖、模擬量棒圖、報(bào)警圖，報(bào)警表、參數(shù)設(shè)定、吹堵閥圖、報(bào)表幾部分組成。
l 首頁(yè):按正常方式打開(kāi)工控機(jī)，提示輸入登錄密碼，密碼正確后進(jìn)入WIN2000操作系統(tǒng)，進(jìn)入《組態(tài)王》“運(yùn)行系統(tǒng)”輸灰監(jiān)控系統(tǒng)首頁(yè)后等待10s，自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)總貌圖。
l 系統(tǒng)圖:系統(tǒng)圖共5幅:總貌、1#爐系統(tǒng)圖、2#爐系統(tǒng)圖、4#爐系統(tǒng)圖、灰?guī)旒半姎庠O(shè)備系統(tǒng)圖。
l 歷史趨勢(shì)圖:歷史趨勢(shì)圖上有數(shù)字顯示出左、右兩指示器值并有最大值、最小值、平均值顯示。屏幕下方設(shè)有四個(gè)設(shè)定步長(zhǎng)的按鈕可供選擇，另外還設(shè)有一個(gè)“參數(shù)設(shè)定”按鈕。
l 模擬量棒圖:棒圖可直接顯示出倉(cāng)泵壓力值，儲(chǔ)氣罐壓力值，空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、電加熱器的電流值。
l 報(bào)警圖:報(bào)警時(shí)顯示紅色，按下確認(rèn)后，未恢復(fù)的報(bào)警則變成黃色，否則變成綠色，在屏幕右上角的粉色框內(nèi)顯示新出現(xiàn)的報(bào)警。屏幕上的復(fù)位按鈕用于復(fù)位堵管聯(lián)鎖使輸灰恢復(fù)正常。
l 報(bào)警表:以表格的形式出現(xiàn)，能夠顯示出數(shù)字量輸入點(diǎn)的狀態(tài)。在儀表調(diào)試和維護(hù)時(shí)使用比較方便。
l 參數(shù)設(shè)定:在進(jìn)行參數(shù)設(shè)定之前，必須先登錄，在系統(tǒng)提示下選擇“系統(tǒng)監(jiān)察員”級(jí)別，輸入正確的密碼后，則可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，設(shè)定完成后，要按下注銷(xiāo)按鈕，以保證系統(tǒng)安全。
l 吹堵閥:顯示七個(gè)吹堵閥的開(kāi)關(guān)狀況，同樣遵循“開(kāi)閥”顯示綠色，“關(guān)閥”顯示紅色的原則。
l 報(bào)表:該畫(huà)面包括實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表的顯示、編輯、保存、和打印的功能。
(2) 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
下位機(jī)程序主要采用梯形圖編制，利用裝在上位機(jī)的編程軟件FXWIN-C編寫(xiě)調(diào)試，最后將調(diào)試的控制程序下裝到下位機(jī)，控制程序流程圖如圖2所示。

5 結(jié)束語(yǔ)
高壓燃煤鍋爐干出灰控制系統(tǒng)采用PLC，替代傳統(tǒng)的繼電器;所有參數(shù)采用計(jì)算機(jī)集中顯示，替代傳統(tǒng)的二次儀表顯示。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足工藝要求，并在人-機(jī)界面的防護(hù)性和友好性都有出色的表現(xiàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。