一种基于PLC的干出灰控制系统

1 引言
由于干出灰控制系统控制点数多、工况恶劣，在传统的控制技术下，系统效率较低、可靠性差、达不到期望的控制效果;而可编程逻辑控制器(PLC)结构紧凑、扩展性能良好、价格低廉、运算指令丰富，抗干扰能力强、可靠性高，非常适合在恶劣条件下工作的工程机械使用。本文针对干出灰控制系统的要求，设计了一种基于PLC的干出灰控制系统。
2 工艺流程
现场共有三台炉子(1#，2#，4#)、两个灰库、三台空压机、两台风机。1#炉、2#炉各自包括两个电场，4#炉包括三个电场，每个电场包括一组(两个)仓泵，每组仓泵附近配置一个电磁阀箱(共7个)。七个电磁阀箱的内部结构完全相同，功能一样。
(1) 电磁阀箱内有七个电磁阀，远程/就地转换开关、复位按钮、报警指示灯各一个，每个电磁阀配有一个手/自动转换开关。自动输灰时，七个手/自动开关都应打到自动位置，远程/就地开关打到远程位置，如果二者设置不一致，控制室内连锁报警灯亮，上位机也会出现报警。当远程/就地开关打到“就地”位置时，自动输灰停止。
(2) 任一仓泵由就地控制切换到远程控制时，该仓泵都要升压流化出灰一次，然后进行正常的自动出灰过程;由控制远程切换到就地控制时，该仓泵停止出灰。
(3) 当仓泵料位计故障后，进灰阶段自动转为时间控制，故障消除后进灰阶段转为料位和时间双重控制。吹堵或人工清堵时出现报警，堵管消除后，按下复位按钮可恢复自动输灰。
(4) 同一输灰管线上只能有一个仓泵输灰。1#、2#炉一、二 电场共用一根输灰管，优先级别为:先满足出灰条件的一组仓泵优先出灰。4#炉一、二、三电场共用一根输灰管，出灰优先级别为:三电场的的仓泵出灰等待时间超过40min时级别最高，二电场的仓泵出灰等待时间超过20min时级别较高，一电场仓泵出灰级别高，二电场仓泵出灰级别较一电场次之，三电场出灰级别最低。
(5) 输灰时间过长报警后，输灰管道上的压力值小于30Kpa，该仓泵出灰阶段结束，转入吹扫阶段。
3 硬件系统设计
根据上述的工艺流程要求以及系统本身还要实现数据处理、画面显示、文档存储等功能，本系统采用了上位机与下位机结合的双级结构。控制系统的检测和控制点数共有202点，其中AI:22点，DI:91点，DO:89点。控制系统硬件框图如图1所示。

(1) 上位机选型
本系统上位机采用ADVANTECH工控机，硬盘容量为30G，内存为128M，显示器为PHILIPS 109G，操作系统为WIN2000 Professional。
(2) 下位机硬件配置
CPU模块:FX2N-128MF;输入/输出模块:FX2N-4AD;通讯模块:RS485BD和RS232C。
4 软件系统设计
(1) 上位机软件设计
监控系统软件采用的是北京“亚控公司”的《组态王5.1》。整个监控画面由首页、系统图、历史趋势图、模拟量棒图、报警图，报警表、参数设定、吹堵阀图、报表几部分组成。
l 首页:按正常方式打开工控机，提示输入登录密码，密码正确后进入WIN2000操作系统，进入《组态王》“运行系统”输灰监控系统首页后等待10s，自动进入系统总貌图。
l 系统图:系统图共5幅:总貌、1#炉系统图、2#炉系统图、4#炉系统图、灰库及电气设备系统图。
l 历史趋势图:历史趋势图上有数字显示出左、右两指示器值并有最大值、最小值、平均值显示。屏幕下方设有四个设定步长的按钮可供选择，另外还设有一个“参数设定”按钮。
l 模拟量棒图:棒图可直接显示出仓泵压力值，储气罐压力值，空压机、风机、电加热器的电流值。
l 报警图:报警时显示红色，按下确认后，未恢复的报警则变成黄色，否则变成绿色，在屏幕右上角的粉色框内显示新出现的报警。屏幕上的复位按钮用于复位堵管联锁使输灰恢复正常。
l 报警表:以表格的形式出现，能够显示出数字量输入点的状态。在仪表调试和维护时使用比较方便。
l 参数设定:在进行参数设定之前，必须先登录，在系统提示下选择“系统监察员”级别，输入正确的密码后，则可进行参数设定，设定完成后，要按下注销按钮，以保证系统安全。
l 吹堵阀:显示七个吹堵阀的开关状况，同样遵循“开阀”显示绿色，“关阀”显示红色的原则。
l 报表:该画面包括实时报表和历史报表的显示、编辑、保存、和打印的功能。
(2) 下位机软件设计
下位机程序主要采用梯形图编制，利用装在上位机的编程软件FXWIN-C编写调试，最后将调试的控制程序下装到下位机，控制程序流程图如图2所示。

5 结束语
高压燃煤锅炉干出灰控制系统采用PLC，替代传统的继电器;所有参数采用计算机集中显示，替代传统的二次仪表显示。本设计系统已投入实际运行，系统性能稳定可靠，满足工艺要求，并在人-机界面的防护性和友好性都有出色的表现，各项技术指标达到了设计要求。