引言

PLC是Programmable Logic Controller的英文縮寫，中譯名：可編程邏輯控制器。它和個人電腦上的CPU類似，都屬于某一類系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理的核心，但使用范圍和作用與一般CPU不同，而且PLC不像個人電腦上的CPU一樣單單指一個CPU，準(zhǔn)確說它是一種控制系統(tǒng)，擁有自己的CPU，同時配置了各種功能面板和 I/O 口，可通過 I/O 采集模擬量、開關(guān)量等進(jìn)行分析處理，同時擁有強(qiáng)大的可編程能力，一般利用梯形圖程序中提供的各種軟繼電器即可實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的邏輯控制，省去了傳統(tǒng)的硬件式繼電器復(fù)雜的接線和經(jīng)濟(jì)成本。

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。國內(nèi)技術(shù)較領(lǐng)先的品牌有英威騰、匯川、三 晶、紫日電氣科技有限公司、雷諾爾、歐瑞（原煙臺惠豐）、藍(lán)海華騰。

1 系統(tǒng)說明

1. 1 系統(tǒng)工作原理

給煤機(jī)系統(tǒng)的主要功能就是根據(jù)發(fā)電功率的要求來調(diào)整燃燒所需要的煤量。給煤機(jī)主要由輸送帶和馬達(dá)組成，從煤倉落至給煤機(jī)輸送帶上的煤通過輸送帶輸送至磨煤機(jī)。系統(tǒng)原理如圖1所示。系統(tǒng)將兩路稱重傳感器測得重量信號轉(zhuǎn)化得到實(shí)際煤重，比較兩路重量大小判斷稱重傳感器是否失效，如果沒有失效，實(shí)際總重量即為兩路重量之和；如果失效，實(shí)際重量等于密度與容積之積，實(shí)際重量與輸送帶速度的乘積即為實(shí)際給煤率，然后根據(jù)請求給煤率和實(shí)際給煤率的偏差，采用常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)給煤機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)煤量調(diào)節(jié)，同時也實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率調(diào)節(jié)。

1. 2 系統(tǒng)工作方式

（1）遙控方式是給煤機(jī)控制系統(tǒng)主要的工作方式，所謂的“遙控”是相對DCS主控室而言，也就是說給煤機(jī)在該工作方式下接受來自DCS主控室的控制信號實(shí)現(xiàn)煤量控制，控制信號主要有給煤機(jī)的啟停信號和請求給煤率信號。當(dāng)操作人員選擇“遙控方式”時，給煤機(jī)按用戶請求的給煤率實(shí)現(xiàn)恒流量控制。

（2）停止方式

使給煤機(jī)停止工作，有2種方法： ①主控室發(fā)出一個給煤機(jī)停止信號； ②在就地控制柜的觸摸屏上選擇“停止方式”。給煤機(jī)的停止方式主要是為了實(shí)現(xiàn)在該工作方式下的“校驗(yàn)皮帶秤”的工作。當(dāng)操作人員選擇“停止方式”時，給煤機(jī)先停止運(yùn)行，然后用戶可以選擇“校驗(yàn)皮帶秤”等功能進(jìn)行相關(guān)操作。

（3）就地方式

就地方式是一種就地調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的工作方式，在該工作方式下，系統(tǒng)不接受來自DCS主控室的控制信號。當(dāng)操作人員選擇“就地方式”時，給煤機(jī)按現(xiàn)場設(shè)定的速度運(yùn)行。該方式作為校驗(yàn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變頻控制功能是否正常的一種方式。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2. 1 系統(tǒng)基本組成

該控制裝置主要由PLC、NT（工業(yè)觸摸屏）、變頻 器、重量檢測機(jī)構(gòu)、給煤機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速檢測機(jī)構(gòu)及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

可編程控制器PLC采用日本OMRON 公司的CQM1H，CPU模塊為CQM1H - CPU51，該CPU模塊自帶16個輸入點(diǎn)，包括了3個高速計(jì)數(shù)脈沖輸入；另外加1個D I模塊CQM1H - ID211， 2個DO模塊CQM1H -OC221， 1個4點(diǎn)A /D轉(zhuǎn)換模塊CQM1H - AD041， 1個4點(diǎn)D /A轉(zhuǎn)換模塊CQM1H - DA021及相應(yīng)供電模塊，以滿足輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及模擬量輸入要求。變頻器采用日本安川公司的YASKAWA—Varispeed G7系列3. 7kW變頻器，該變頻器具有操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強(qiáng)、變頻效果好等特點(diǎn)。

NT是與PLC配套使用的設(shè)備，它具有操作簡單、界面美觀直接、與PLC通訊良好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種取代控制面板和鍵盤的智能操作顯示器，用于設(shè)置數(shù)據(jù)、顯示參數(shù)、以動畫等形式顯示自動控制過程；作為PLC的人機(jī)界面，一方面擴(kuò)展了PLC的功能，組成交互式工作界面的獨(dú)立系統(tǒng)，另外一方面也可以大大減少操作臺上按鈕、開關(guān)儀器等使用數(shù)量，使PLC外圍電路更簡單。本系統(tǒng)選用OMRON公司的NT631C，它與PLC配套使用，實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)量輸入、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、修改及各種工作狀態(tài)顯示，它通過RS - 232與PLC通訊。

2. 2 PLC程序設(shè)計(jì)

給煤機(jī)控制主要有遠(yuǎn)控方式下的流量PID調(diào)節(jié)，就地方式下轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，停止方式下的給煤機(jī)的校驗(yàn)等，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，考慮操作方便及安全可靠性，采用模塊化程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

給煤機(jī)的流量P ID調(diào)節(jié)是根據(jù)實(shí)際給煤率和請求給煤率的偏差進(jìn)行P ID調(diào)節(jié)，實(shí)際給煤率的計(jì)算精度將直接影響到給煤機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，因此實(shí)際給煤率的計(jì)算非常重要。系統(tǒng)稱重傳感器稱重的有效范圍是91. 44 cm，也就是說稱重傳感器檢測出的稱重信號值是91. 44 cm長度內(nèi)的重量，如果不加處理進(jìn)行累加必然出現(xiàn)重復(fù)累加，所以必須把91. 44 cm長度內(nèi)的稱重重量先轉(zhuǎn)化為單位長度的重量，然后才進(jìn)行累加。具體做法是先將每個掃描周期所累計(jì)的稱重重量除以91. 44 cm所對應(yīng)的齒輪脈沖數(shù)，得出單位脈沖所對應(yīng)的重量，然后再乘以單位時間所對應(yīng)的脈沖數(shù)即得到實(shí)際給煤率。

2. 3 NT設(shè)計(jì)

NT631C是一個小型多功能5英寸的全屏幕顯示面板，屏幕為320 ×240點(diǎn)，防水、防振動、防反光，可以在惡劣環(huán)境下運(yùn)行。它通過本身具有的RS -232以直接連接方式與PLC或個人計(jì)算機(jī)通訊，在計(jì)算機(jī)上通過它的支持軟件NTST3. 3C設(shè)計(jì)各個控制及說明畫面，下載到觸摸屏后，再通過與PLC的通信來完成。

屏幕的軟件框圖如圖4所示。2類畫面之間的切換由箭頭的方向表示，可有2種方式切換： ①設(shè)置功能鍵，兩屏幕之間直接切換，不經(jīng)過PLC; ②設(shè)置開關(guān)鍵，由PLC控制切換。

（1）初始畫面顯示本控制系統(tǒng)名稱；

（2）參數(shù)設(shè)置包括就地控制轉(zhuǎn)速、校驗(yàn)掛碼重量、P ID調(diào)節(jié)參數(shù)、各報(bào)警的時間參數(shù)及報(bào)警值的設(shè)置。在每一個參數(shù)設(shè)置畫面都有輸入鍵盤，每個鍵盤都為觸摸鍵，用戶可直接輸入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被放入NT631C的數(shù)據(jù)表中，通過通信再送至PLC的數(shù)據(jù)寄存區(qū)， PLC程序運(yùn)行時就會調(diào)用這些參數(shù)。為了保證系統(tǒng)參數(shù)的安全，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”項(xiàng)必須輸入密碼，密碼輸入正確才能進(jìn)入設(shè)置或者修改參數(shù)，當(dāng)然密碼隨時可以修改。

（3）運(yùn)行包括運(yùn)行操作和運(yùn)行狀態(tài)的顯示，運(yùn)行中所有的操作都通過觸摸屏完成，其中包括運(yùn)行方式的切換，系統(tǒng)功能的選擇都是通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)；運(yùn)行操作按鈕也同樣是設(shè)置了密碼的權(quán)限保護(hù)，避免其他人等的誤操作。狀態(tài)顯示包括了系統(tǒng)中所有的重要參數(shù)，如請求給煤率、實(shí)際給煤率、實(shí)際轉(zhuǎn)速、給煤機(jī)馬達(dá)電流等。

（4）報(bào)警歷史報(bào)警歷史可以顯示多達(dá)256 條報(bào)警記錄，用于幫助分析系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。

2. 4 變頻器參數(shù)設(shè)置

在該控制系統(tǒng)中，變頻器接受遠(yuǎn)方模擬量端子輸入控制，也就是說PLC輸出模擬量轉(zhuǎn)速控制信號到變頻器，由變頻器來完成變頻控制給煤機(jī)馬達(dá)。其中主要參數(shù)設(shè)置如表1，其余參數(shù)按出廠的默認(rèn)設(shè)置。

3 、結(jié)語

本系統(tǒng)自2006 年11 月投入運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定，狀況良好，顯示、控制功能正確，大大提高系統(tǒng)控制精度和穩(wěn)定性，為管理人員、操作人員帶來了極大的方便。特別是本系統(tǒng)投資少，實(shí)用性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。