PLC結合觸摸屏實現入爐給煤機的自動化人性化

1、PLC觸摸屏實現入爐給煤自動化人性化PLC觸摸屏實現入爐耐壓給煤機檢測自動化、檢控人性化朱尊峰（江蘇賽摩集團有限公司）摘要 結合一個循環(huán)流化床鍋爐入爐給煤工程項目，利用現代科技PLC結合觸摸屏實現給煤機的檢測自動化，維護及控制人性化，解決了傳統(tǒng)控制無法解決的皮帶打滑檢測難題。提高了入爐給煤系統(tǒng)安全性和可靠性。并在后繼項目中得到推廣。主題詞：入爐給煤 耐壓 稱重給煤機 PLC 觸摸屏 一：工程概述現今世界各國所采用的發(fā)電方式中，最主要的是火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電。我國當前的電源構成情況大致是火力發(fā)電占75左右。火力發(fā)電中，大約78以上燒煤，不足20燒油。給煤系統(tǒng)在鍋爐諸系統(tǒng)中占有重要地位，其

2、對鍋爐的長期穩(wěn)定運行起著決定性的作用。在循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)中尤其如此，循環(huán)流化床鍋爐不需要設置制粉系統(tǒng)，經破碎符合一定粒度要求的煤由給煤系統(tǒng)直接送入爐膛，石灰石的給料量主要是根據給煤量進行調節(jié)的，給煤的精度計量和靈活調節(jié)就顯得極其重要。福建省龍巖發(fā)電有限責任公司龍巖坑口火電廠項目，本工程為四臺135MW機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的超高壓再熱循環(huán)流化床鍋爐，采用后墻二級給煤，一級為耐壓稱重皮帶給煤機，二級為耐壓刮板式給煤機。原煤經破碎機破碎后進入主廠房煤斗，由煤斗落到耐壓稱重給煤機，再經耐壓刮板式給煤機送入鍋爐，每臺爐配兩臺耐壓稱重給煤機。二：耐壓稱重給煤機耐壓稱重皮帶給煤機采用ICS30型稱

3、重計量系統(tǒng)，30型全懸浮秤體、9370型稱重傳感器、6012B型速度傳感器；稱重顯示控制器為賽摩拉姆齊專利儀表XR2105型，中文顯示、自動稱量、自動校準。高低流量報警。速度/重量超限報警。故障報警、PID/PEIC調節(jié)、多路通訊接口及擴展槽、帶抗干擾回路?？刂凭?#177;0.5。給煤機進出口中心距離：一臺27.879米，另一臺29.515米。皮帶較長，因此采取了鼓型專利滾筒和自動糾偏裝置以防止皮帶跑偏，并安裝了防跑偏檢測報警裝置。耐壓稱重皮帶給煤機系統(tǒng)示意圖三：控制系統(tǒng) 由于給煤系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)中占有重要地位，對鍋爐的長期穩(wěn)定運行起著決定性的作用。因此給煤機控制系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性、

4、安全性亦十分重要，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)對給煤機自身的檢測有限，對給煤機自身安全及性能上的故障及故障隱患檢測不全面，為提高給煤機長期運行的穩(wěn)定性，減少因給煤系統(tǒng)的原因造成的損失。福建龍巖電廠項目耐壓稱重給煤機控制設計采用技術先進、科技含量高、控制性能可靠的可編程控制器（PLC）并配有觸摸屏人機界面，可實現人機對話，實現系統(tǒng)參數的監(jiān)控、修改調整?？刂葡到y(tǒng)主要組成：西門子SIEMENS S7-200 Micro PLC、Hitech PWS1711-STN觸摸屏、西門子SIEMENS Micromaster 420變頻器、TURCK接近傳感器、NEMICON OVW2系列高精度編碼器及施奈德SCHNEIDE

5、R電氣元件等。西門子SIEMENS S7-200 Micro PLC簡介：CPU226技術規(guī)范Hitech PWS1711-STN觸摸屏簡介：PWS1700配備有5.7”（320H×240V）LCD顯示熒幕及類比式觸摸面板（Analog Resistive Touch Panel），此面板具有IP65（NEMA 4）的防水防塵工業(yè)級設計，是一種適用于各種惡劣環(huán)境的高功能人機介面，其面板采用高亮度16灰階STN或彩色TFT，使用者可以根據實際應用要求選擇不同機種。此系列產品通過CE及FCC認證。PWS1700/1720產品一般規(guī)格：ItemPWS1700-STNPWS1720-STND

6、isplay TypeMonochrome blue mode STN LCDDisplay ColorBlue;4 grey levelsDisplay Size5.7'' (diagonal)Number of Pixels320*240Display AdjustmentContrast adjustable from touch screenBack LightCCFL;Life time is 20,000 hours under normal temperature and humidityTouch ScreenAnalog resistive type;Max.

7、Number of switches are 40*30 Chemically strengthened glass backing panel;Over 1 million point activation;Hard coat is resistant to most solvents and chemicalsInput Power24VDC±10；Under 10WOutput Power5VDC±5；Under 100mAFlash Memory640KByteRAM256KByteBattery Backed Memory×64KBCommunicati

8、on portsCOM1:×,COM2:RS232/RS422/RS485COM1:RS232/RS422/RS485COM2:RS232/RS422/RS485Printer port×Centronics compatibleFront Panel SealIP65 / NEMA 4 OperatingTemperature050StorageTemperature-2060Ambient Humidity2090% RH(non-condensing)VibrationEndurance0.5mm displacement,10-55Hz,2 hours per X,

9、Y,and Z-axis directionsShock Ensurance10g,11ms three times in each direction of X,Y,and Z-axisRF Emissions CISPR 22, Class AElectrostaticDischargeIEC 801-2 Level3RF SusceptibilltyIEC 801-3 Level3High FrequenceTransientsIEC 801-4 Level3Weight1.25KgCoolingNatural cooling1。設計目標：稱重式給煤機能實現連續(xù)均勻給煤、工作穩(wěn)定，不自流

10、不堵煤，稱量準確、安全可靠、密封性能好、容易調節(jié)，可根據鍋爐燃燒控制系統(tǒng)就地和遠程自動調節(jié)給煤量，使實際給煤量和鍋爐負荷相匹配。2。設計措施：1）此耐壓稱重給煤機為耐壓式全封閉結構，耐壓等級為25KPa.。為防止機體內落灰堆積配置了底部清掃裝置，實現手動/自動清掃功能，自動清掃方式清掃時間及清掃間隔時間可調，對清掃器有全面的檢測裝置，可檢測清掃鏈的運行狀態(tài)及性能狀況。2）此耐壓稱重給煤機長度較長，有27米多，因此裝有防跑偏檢測裝置。3）為對進煤口及出煤口的斷煤和堵煤狀態(tài)檢測，安裝了進煤口、出煤口煤流檢測裝置。4）為防止鍋爐高溫煙氣回竄至給煤機，給煤機內加密封氣，安裝溫度傳感器，超溫報警并緊急停

11、機同時關閉出口閘門。5）在使用了PLC作為控制核心后，對膠帶的打滑、斷帶也有了檢測的能力，在主從滾筒上分別安裝NEMICON OVW2系列高精度編碼器，利用PLC編程檢測主從滾筒的轉速，從而實現了傳統(tǒng)控制方式無法解決的膠帶打滑檢測。3。給煤機工作原理 XR2105儀表檢測稱重傳感器、速度傳感器等檢測元件輸出的信號送至CPU，CPU處理后與遠程給定量相比較，根據與用戶遠程設定量比較的差值輸出4-20mA的控制信號調節(jié)變頻器的輸出頻率、輸出電壓，從而改變給煤機驅動電機的轉速以使給煤機給煤量滿足遠程給定量。給煤機具有完善的檢測設備和自動清掃飛灰設備，能及時檢測到如跑偏、堵煤、斷鏈、超溫、打滑斷帶等故

12、障。4。手動操作1）給煤機接通主電源前，要注意檢查各按（旋）鈕開關狀態(tài)，使之均處于斷開位置，在控制柜操作面板上使給煤機控制方式選擇開關處于“就地” 位置；機體照明控制旋鈕在“關”位；閘門控制旋鈕在“關”位?？刂乒裰械目傠娫撮_關及其它電源斷路器置于斷開位置。2）檢查機械秤體部分及清掃器有無異物卡住或其它影響開機故障3）檢查機械部分正常后，閉合總電源開關（見相關電氣圖紙）。閉合變頻器電源開關，此時控制柜內變頻器得電，變頻器上的LED顯示相關信息。操作變頻器面板可以顯示輸出端運轉頻率，電流、電壓、線速度、轉矩等相關參數，也可以顯示變頻器的輸入狀態(tài)。輸入端連接是否錯誤或斷線等信息，但此時現場的輸送電機

13、應不運轉。4）在控制柜中給儀表送電：將儀表斷路器置于“合”的位置，儀表XR2105得電并有顯示，流量為零。5）閉合清掃電機斷路器、控制電源斷路器、機體照明電源斷路器。此時運行前準備工作就緒，注意觀察系統(tǒng)有無異常及故障情況，如有報警需檢查故障原因并及時排除故障。6）設定變頻器參數，使變頻器操作方法設定在 “端子信號操作”狀態(tài)，頻率設定命令設定在 “鍵盤操作”狀態(tài)。（參閱變頻器說明手冊），最高頻率設置在50HZ ，基本頻率也設置在50HZ。7）啟停給煤機：在現場操作箱前面板上按下“輸送機啟動”按鈕，PLC相應輸入點得電，PLC依據內部程序運行，控制輸出相應的輸出點輸出，輸送機變頻器運行輸出。輸送機

14、運行指示燈點亮。在變頻器操作面板上按頻率增大按鈕使變頻器輸出頻率增大，輸出電壓電流發(fā)生變化且現場電機的轉速也發(fā)生相應變化； 在輸送機運行過程中，要檢查皮帶是否跑偏，若跑偏要及時通過螺旋張緊器對皮帶進行跑偏校正。按下停止按鈕則輸送機停止。8）進料閘門控制：開進料閘門：在現場操作箱面板上操作閘門控制旋鈕至開位，閘門打開；關進料閘門：在現場操作箱面板上操作閘門控制旋鈕至關位，閘門關閉。9）清掃電機的操作方式：在控制柜面板上手動啟動和停止：操作旋鈕至手動位置，清掃電機運行；當回復停止位時，清掃電機停止。遠程控制：清掃機隨主機啟動，并安設置時間定時定期運行。10）儀表參數設定：在運行一段時間皮帶驅于穩(wěn)定

15、后，可對XR2105儀表參數設定，如輸入儀表小數點位置、秤的單位、秤容量、傳感器容量及其靈敏度，皮帶一周長度、標定方式、低流量報警設定等原始參數（初次使用時需輸入原始參數，正常使用時一般不要隨便改變或重輸入這些原始參數）。11）稱重給煤機的標定首先獲取測試周期，然后進行零點標定，零點穩(wěn)定后可進行間隔標定。間隔的標定有實物標定、鏈碼標定、掛碼標定等方法。經過幾次的間隔標定，使秤達到了稱重計量標準，就可用于物料的正常稱重計量、累計。12）當秤標定完成后，就可以進行PID自動控制的調整。首先將變頻器的頻率設定命令設置在 “電壓和電流輸入”狀態(tài)，XR2105儀表處于 “自動”狀態(tài)，通過鍵盤設定給料量設

16、定值，則系統(tǒng)進行自動恒量給料狀態(tài)，適當調節(jié)PID參數，使系統(tǒng)響應快、超調小，達到最佳控制狀態(tài)。XR2105儀表根據給料量設定值，通過輸出4-20MA信號控制變頻器、自動調整皮帶機轉速，使動態(tài)流量盡可能接近設定值，同時儀表顯示出控制誤差值。13）故障處理及信息顯示：在手動運行時,可能出現的故障如斷鏈顯示,在控制柜觸摸屏上斷鏈報警會顯示，這時檢查并處理完故障后,可按控制柜上的“復位”按鈕進行復位PLC內部報警自鎖。5。自動控制 進入自動工作方式之前，請注意將所有給煤機按上述類似的方法進行調試，只有經調試確認每臺給煤機完全工作正常后才可進行自動工作。1）需自動運行，這時將控制柜的操作旋鈕旋到自動位置

17、。2）系統(tǒng)中的給煤機變頻器接受給煤機稱重儀表給出的流量控制信號。并以此信號調節(jié)給煤機電機的轉速。3）系統(tǒng)全部送電,PLC首先運行自診斷程序，然后判斷系統(tǒng)是否存在影響開機的故障因素。在確認系統(tǒng)完全正常時，當接收到遠程啟停信號后,系統(tǒng)在PLC程序的控制下自動運行。4）在遠程啟停信號消失時,系統(tǒng)將自動停止輸送機5）觸摸屏 觸摸屏安裝于控制柜的前面板上，觸摸屏共有7個人機對話界面，在主界面中設置各種轉畫面按鈕，可通過觸摸相應按鈕進入各畫面；此畫面中還設有系統(tǒng)狀態(tài)顯示走馬燈元件，時時顯示系統(tǒng)的當前狀態(tài)。主畫面如下：主畫面中觸摸“系統(tǒng)參數設置”按鈕進入如下畫面：此畫面中可對系統(tǒng)中清掃器運行的時間（默認30

18、0秒）、清掃器兩次運行之間停止時間即間隔時間（默認300秒）進行修改。還可修改主從滾筒打滑差比（默認2倍）以及檢測打滑斷帶的間隔時間（默認3秒）。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。觸摸下一屏進入如下畫面：此畫面中可對系統(tǒng)中斷煤檢測時間（默認5秒）、斷鏈檢測時間（默認5秒）、堵媒檢測時間（默認4秒）。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。主畫面中觸摸“當前運行參數”進入如下畫面：觸摸“故障信息查詢”進入“系統(tǒng)故障信息顯示”畫面。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。主畫面中觸摸“故障信息查詢”進入如下畫面：觸摸“參數信息”按鈕進入“系統(tǒng)運行參數顯示”畫面。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。主畫面中觸摸“歷史事件記錄”進

19、入如下畫面：此畫面中顯示給煤機系統(tǒng)設備的運行停止記錄。可記錄100條歷史事件，格式為 ：事件時間 月/日/年 事件內容此項目中記錄顯示的事件有：給煤機停止遠程給煤機運行現場給煤機運行現場開出料煤閘門現場關出料煤閘門遠程開進料煤閘門遠程關進料煤閘門現場清掃器運行現場清掃器停止觸摸“報警記錄”按鈕進入“報警信息記錄”畫面。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。主畫面中觸摸“報警信息記錄”進入如下畫面：此畫面記錄系統(tǒng)故障發(fā)生的時間及故障信息?？捎涗?00條報警信息，格式為 ： 月/日/年 報警時間 報警內容此項目中可記錄顯示的報警信息有：皮帶跑偏皮帶斷煤出口堵煤機內超溫皮帶打滑皮帶斷裂變頻故障清掃鏈故障觸摸“歷史記錄”按鈕進入“歷史事件記錄”畫面。觸摸“主畫面”按鈕返回主畫面。四：PLC選型及電氣線路的設計參見附圖：電氣原理圖。五：PLC程序流程圖的編制參見附圖：PLC程序流程圖。六：PLC程序的編制參見附圖：PLC程序。七：結論采用集成化程度高的PLC為控制核心大大簡化了控制電路