基于组态技术全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统
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作者: 尚志强
摘 要 随着国民经济的发展，社会生产生活对电力能源的要求越来越高，电厂的装机容量不断增加。在这种趋势下，电厂稳定运营对输煤系统的要求也进一步提高，常规的输煤控制系统已无法满足输煤系统自动化的迫切需求，可编程逻辑控制器（即PLC）在电厂输煤系统得到了广泛的应用。本文对基于组态技术全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统进行探讨，以期为电厂企业提高生产效率和质量水平提供条件。
关键词 组态技术；全真模拟；PLC；输煤控制系统
中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0119-02
输煤系统不仅是电厂不可或缺的原料供给系统，还是制约电厂生产运营效率与质量的重要环节，更是电厂生产运营各环节中设备数量最多、生产线最长、工作环节最恶劣以及劳动强度最大的环节，是易发、频发设备故障甚至人身伤亡事故的环节，是生产管理困难且安全运行要求极高的环节。因此，实现输煤自动化是电厂企业提高生产效率与质量水平的必要条件，需要各科研院所、电厂企业等相关人员进行持续、深入的研究和探索。
1 组态技术概述
组态技术是一种借助组态软件带有的工具与方法对某任务过程进行模拟的技术。在组态技术出现前，对任务过程进行模拟需要使用Visual Basic等编写程序，工作量大，而且周期长，还难以完全避免错误。在组态技术出现后，依靠组态软件强大的数据采集、处理、存储和图形、信息处理以及通讯等功能，能够对工业对象的具体动作和特性进行映射，对电子信号进行动画处理，控制功能可以满足电厂等工业生产管理的需要。下文将结合Kingview 6.5应用的实例探讨全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统的具体构成和相应的软件设计。
2 PLC电厂输煤控制系统的构成
系统构成包括硬件、软件、通讯协议3个方面：
在硬件构成方面，系统采用三菱公司生产的FX系列PLC，上位PC机作为监控中心，通过编程口与PLC之间进行通讯。上位机与下位机之间的通讯可以根据实际情况选择适合的端口，由于上位机是RS-232C串行接口标准，下位机编程口是RS-422标准，需要使用相应的接口适配器。
在软件构成方面，主要包括安装在上位机中的FXGPWIN与Kingview 6.5，前者是编程软件，后者是组态仿真软件。FXGPWIN能够输入、注释、修改、编译PLC程序并监控运行状态，还可以设置各项参数。Kingview 6.5能够全真模拟PLC控制对象，被控对象能够接受控制信号并按照控制程序在计算机屏幕上将控制的全部内容以动画的形式予以显示，还可以通过数值输入、按钮等方式主动向PLC发布命令和参数。
在通讯协议方面，RS-232C协议定义了端口连接方式和数据传输方式，上位机与下位机的通讯必须在硬件互联的基础上，按照通讯协议进行通讯程序的编写，确保数据位、停止位等数据传送格式完全相同，实现软件上的一致。
3 PLC电厂输煤控制系统的软件设计
软件设计包括PLC控制设计、仿真画面设计两个方面：
在PLC控制方面，需要在掌握电厂输煤系统实际要求的基础上，设计PLC输入与输出分配表和系统控制程序。第一，电厂输煤系统实际要求，以输煤系统由输煤皮带机、叶轮给煤机各两台和犁煤器、碎煤机滚动筛以及带式除铁器等组成为例，为保证该套输煤系统的可靠运行，需要同时具有手动与自动控制方式，使用选择开关对两种控制方式进行切换，输煤系统中各个设备的运作需要遵循既定的程序，并确保出现设备故障时能够自动停车、及时发出警报。另外，在设备启停过程中，需要设置一定的时间间隔，例如本例中需要统一设定10s的启动延时，而停机延时需要根据设备具体情况来定；第二，PLC输入与输出分配表，输入端口中只有自动与手动的切换开关使用转换开关，除此之外都使用自动复位点动按钮，输出设备中只有带式除铁器与报警灯使用电磁铁控制，除此之外都是用接触器控制。具体内容如XO端口为自动启动功能、X6端口为带式除铁器手动启动功能、X20端口为报警消除功能、Y6端口为犁煤机动作功能；第三，系统控制程序主要指的是启停控制程序，需要电厂输煤系统在PLC控制下依照一定的顺序进行依次启停，以完成输煤过程。根据输煤系统的实际要求，需要按照逆序启动，从犁煤机开始启动，直到一号叶轮给煤机最后启动，各设备启动间隔十秒时间，在停止时，由一号叶轮给煤机开始停止，直到犁煤机最后停止，停止时间间隔除带式除铁器与碎煤机滚动筛之间、二号叶轮给煤机与二号带式输煤机之间为20s间隔，其余为10s间隔。
在仿真画面设计方面，为实现全真模拟PLC控制对象，本系统定义了32个变量，包括X0-X21、Y0-Y7 26个离散型变量和Y10等6个内存整型变量。当使用自动档并按下“自动启动”时，输煤系统将在PLC控制下依次启动犁煤机等设备，仿真画面将显示煤粒经一号叶轮给煤机等设备的输送过程，当按下“自动停止”时，输煤系统将在PLC控制下依次停止一号叶轮给煤机等设备。如果任何一台设备出现故障，将在PLC控制下发出警报，未启动设备将继续保持停止，已启动设备将立即停止运转，直至故障消除并复位报警灯、按下“自动启动”后，输煤系统才会恢复正常运行。
4结论
综上所述，借助Kingview 6.5软件的PLC输煤控制系统不仅能够全真模拟PLC控制对象，还能够替代实物接受PLC的控制信号并向其发出命令，实现与PLC的数据传输。基于组态技术的全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统，能够直观、具体的显示输煤系统控制的过程与结果，不仅便于程序编制、现场调试等工作，还能够以较少的投入开发出性能更好的PLC输煤控制系统。
参考文献
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