组态王紫金桥输煤控制系统工艺分析_输煤控制系统工艺流程

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控制系统综合实验

第1章 输煤控制系统工艺分析

1.1 输煤控制系统的目的在我国大型热电厂中所采用的绝大部分燃料是燃煤。由于煤产地与电厂间地理位置或地域不同，就需通过汽车、火车、或轮船把煤运往火电厂煤厂，通过由卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统等组成的输煤程控系统输送到指定的煤仓或煤筒。火电厂输煤控制系统的主要任务就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤控制系统是火电厂十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。基于输煤控制系统在整个火电厂中的重要性，且煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用组态王及其他先进技术实现其控制功能。

1.2 输煤控制系统的组成输煤控制系统由原煤仓，往复给煤机，皮带机、拉线开关，电磁分离器，滚轴筛，缓冲滚筒，碎煤机和犁煤器组成。

输煤程控系统是实现输煤过程自动化的计算机控制及监视系统。可以实现皮带自动上煤、自动配煤、计算机监控管理、画面参数提示、语音报警、报表自动打印等功能。能够实现对整个输煤系统包括皮带机、除铁器、犁煤器、跑偏信号、打滑信号、拉绳信号、堵煤信号、煤位信号在内的多套装置、信号的控制与监测包括：输煤运行方式选择（自动控制、集中手动控制、就地手动控制），皮带机启停。给煤机及除铁器启停，除尘器的启停，自动配煤加仓，设备故障报警、联锁保护，现场信号采集、处理与显示。

1.3 输煤控制系统概述

输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤场，由给煤机给煤，再经由皮带机传送到锅炉。火电厂输煤程控系统主要控制的对象包括：给煤机、三通挡板、皮带机、碎煤机、除铁器、犁式卸煤器等设备。在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。系统总体设计先进可靠，设备选型合理，监控功能齐全，投资少、操作简单、实用性强，能提高电厂输煤系统的综合自动化水平，改善劳动条件，提高劳动生产率和安全经济运行水平。

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第2章 输煤控制系统设计

2.1 输煤控制系统仪表的选择

编程控制器（简称PLC）由于其将系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以其可靠性高，稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和装置的自动控制中。PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善、质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输机监控系统，可以实现高自动化的皮带机群的集中控制及保护。此次课程设计的课题内容即为输煤控制系统，.煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝石，由给煤机给煤通过一系列过程传送进锅炉，方案要求用一台PLC控制卸煤、给煤，PLC与PC之间不通讯。系统具备很多自动化控制的功能：(1)系统启动前各台设备预警;(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室由显示灯显示出来。

可编程控制器是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。

PLC的特点：

1.可靠性高，抗干扰能力强； 2.配套齐全，功能完善，适用性强； 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎；

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造； 5.体积小，重量轻，能耗低。2.2 输煤控制系统传感器的选型

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。

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当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

传感器选择的原则：

1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

2.灵敏度的选择 3.频率响应特性 4.线性范围 5.稳定性

6.精度

7.对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。2.3 控制方案分析

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

1.比例（P）控制：

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

2.积分（I）控制：

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间

控制系统综合实验的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

3.微分（D）控制：

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。2.4 输送机的选择

带式输送机是连续运输机中效率最高、使用最普遍的一种机型。在我国建设的大、中型燃煤火力发电厂中，从受卸装置向储煤场及锅炉原煤仓输煤所用的运送设备，主要就是带式输送机。

带式输送机是以挠性输送带作为物料承载物件和牵引构件的连续输送设备。根据摩擦原理，由驱动滚筒带动输送带，将物料输送到所需的地方。带式输送机与其他类型的输送设备相比，具有良好的性能，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪音小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远方操作等优点，因此，在输煤运行中得到于广泛的应用。

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第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计

3.1 主控界面

图3-1 主控界面图像

3.2 趋势界面

图3-2 历史曲线运行前的图

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图3-3 历史曲线运行后的图

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第4章 结论与体会

通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。

在课程设计中我充分的应用了课本的基础知识，把所学的知识应用到实践中，补充了一些知识的不足。在设计的过程中遇到的问题，能通过老师的帮助和自己的努力基本了解组态王的软件的使用，了解输煤控制系统的基本原理，我了解到先进技术的重要性。

总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。

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参考文献

[1]鲍林．PLC在放电厂输煤系统中的应用[J]．电站系统工程，2000 [2]马敏涛．PLC与上位计算机的自由通信[J]．电气时代，2002 [3]李友善．自动控制原理[M]．北京：国防工业出版社，2005 [4]赖寿宏．微型计算机控制技术[M]．北京：机械工业出版社，2004 [5]蔡自兴．智能控制－基础与应用[M]．北京：国防工业出版社，1999 [6]李仁．电器控制[M]．北京：机械工业出版社，1998

目 录

第1章 输煤控制系统工艺分析..................................................................................1 1.1 输煤控制系统的目的...........................................................................................................1 1.2 输煤控制系统的组成...........................................................................................................1 1.3 输煤控制系统概述................................................................................................................1 第2章 输煤控制系统设计..........................................................................................2 2.1 输煤控制系统仪表的选择.................................................................................................2 2.2 输煤控制系统传感器的选型.............................................................................................2 2.3 控制方案分析.........................................................................................................................3 2.4 输送机的选择.........................................................................................................................4 第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计..................................................5 3.1 主控界面...................................................................................................................................5 3.2 趋势界面...................................................................................................................................5 第4章 结论与体会......................................................................................................7 参考文献........................................................................................................................8