西門(mén)子是全球工業(yè)技術(shù)創(chuàng )新和應用領(lǐng)導者，中國作為高速發(fā)展的全球最大工業(yè)制造國正是西門(mén)子領(lǐng)先工業(yè)技術(shù)的核心應用場(chǎng)所。西門(mén)子一直致力于自動(dòng)化產(chǎn)品的研究與創(chuàng )新工作，它推出的西門(mén)子S7-400系列PLC在電廠(chǎng)輸煤程控系 統中的得到了廣泛應用。

輸煤系統是燃煤火力發(fā)電廠(chǎng)最重要一環(huán)，輸煤系統的可靠性、穩定性及其自動(dòng)化程度直接關(guān)系到機組的正常運轉和全廠(chǎng)的經(jīng)濟效益。本文以某發(fā)電廠(chǎng)輸煤程控系統為例，介紹該系統的結構配置以及軟件編程等。

本輸煤系統主要的控制檢測對象包括：30條膠帶機及附屬設備拉繩、堵煤、跑偏、煤流、蝶閥、除塵器等；17個(gè)分煤擋板控制及監測；8臺移動(dòng)設備(門(mén)機、橋機、斗輪機)的無(wú)線(xiàn)聯(lián)鎖；30個(gè)煤倉的煤位、犁煤器的監測與控制；2臺碎煤機的監測與控制。

入廠(chǎng)煤在萬(wàn)噸碼頭、5千噸碼頭由橋機搬運上皮帶，通過(guò)后級輸送皮帶等設備運送到煤場(chǎng)或煤倉。煤場(chǎng)3臺斗輪機分別將煤流與3條傳送皮帶連接。運煤輸送線(xiàn)路分A、B兩路，兩路之間通過(guò)三通和分煤當班的切換實(shí)現交叉運行。輸煤系統流程示意圖見(jiàn)圖1，圖中省略了部分設備如斗輪堆取料機、除塵器、除鐵器、電動(dòng)犁煤器等。圖中箭頭方向為煤流方向。除鐵器、除塵器等輔助設備既參與局部聯(lián)鎖，即隨著(zhù)本級皮帶機等設備的啟停而啟停； 同時(shí)又可在監控系統下通過(guò)操作對其進(jìn)行控制。系統提供自動(dòng)、主控手動(dòng)、現場(chǎng)手動(dòng)3種運行方式；系統提供順序煤流停車(chē)、逆煤流停車(chē)及故障停車(chē)3種停車(chē)方式；系統提供標準煤
流程序及自定義流程程序；系統允許多達4條流程同時(shí)啟動(dòng)監控；系統交互周期小于40ms。

1系統硬件組成
      本系統選用的下位機PLC為西門(mén)子公司的S7系列。上位機監控軟件為自主開(kāi)發(fā)的監控系統軟件，運行于Windows2000或者Windows XP微軟操作平臺。為了提高控制系統的可靠性，上位機為雙機雙纜熱備冗余，下位機均為雙機雙纜半熱備冗余⋯ 。系統配備西門(mén)子$7-400系列雙CPU半熱備冗余主機系統。工作中主CPU帶電運行，備用CPU不帶電，主CPU出現故障時(shí)，備用CPU手動(dòng)通電以后投用，保證整個(gè)PLC程控系統的正常運行。2臺上位機互為備用、并列工作。PLC主機CPU與上位機之間通PR0FIBUS 網(wǎng)絡(luò )通訊。在本系統中，設置16個(gè)遠程站柜。主站設置在中控室，在煤倉間設置了3個(gè)遠程站。主站機與各遠程站(即ET2OOM遠程分站)的通訊網(wǎng)絡(luò )為PR0FIBUS—DP現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，采用雙通道、雙纜熱備冗余配置。各站以及上下位機之間通訊均通過(guò)光端機使用光纜通訊。最大通訊速率為1 5Mb／s。系統中，CPU主站接受外部2路獨立的220VAC電源，當一路電源失去時(shí)，另一路電源能自動(dòng)投入。各遠程站均由一路220VAC獨立供電 。系統硬件及網(wǎng)絡(luò )結構配置見(jiàn)圖2。

    2 系統功能與軟件設計
    2．1程控自動(dòng)
    2。1。1 流程控制
     在上位機程控員根據運煤路線(xiàn)定義好皮帶運行流程并進(jìn)行確認后，PLC程序根據流程選定的皮帶和設備自動(dòng)對位擋板。在限定時(shí)間內擋板不到位時(shí)，發(fā)出報警，并閉鎖相應的啟動(dòng)命令。如擋板到達正確位置，則發(fā)出啟動(dòng)允許提示，操作人員可通過(guò)啟動(dòng)流程按鈕來(lái)啟動(dòng)選中的流程上的皮帶和設備。

     在定義的流程中所有的運煤設備按輸煤工藝要求進(jìn)行聯(lián)鎖，防止任何設備超出順序啟動(dòng)或停止(除解開(kāi)聯(lián)鎖試驗調試以外)， 以防止在啟動(dòng)或停止時(shí)煤在系統中堆積起來(lái)，甚至損壞設備。聯(lián)鎖按下述方式進(jìn)行：a)啟動(dòng)時(shí)按逆煤流方向，從最后一條皮帶(及相關(guān)設備)開(kāi)始依次啟動(dòng)，直到第一條皮帶(及相關(guān)設備)啟動(dòng)后，才開(kāi)始供煤。系統主要設備啟動(dòng)前，均自動(dòng)打鈴30S。b)停運時(shí)按順煤流方向，先停供煤設備，然后從第一臺至最后一臺設備依次停止，每臺設備之問(wèn)按預定的聯(lián)鎖停機使能信號發(fā)停機命令，即要求前面設備的余煤清除后。
     2．3 就地(手動(dòng))控制
    程控操作(程控自動(dòng)和主控手動(dòng))、就地手動(dòng)兩類(lèi)運行方式可通過(guò)監控界面上的“程控／手動(dòng)”切換按鈕或者就地各設備控制箱上切換開(kāi)關(guān)切換。只有當切換開(kāi)關(guān)放在程控時(shí)， 中控室才能通過(guò)程控操作控制該設備； 當切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)， 只能在就地手動(dòng)操作設備。就地手動(dòng)操作時(shí)， 無(wú)程序聯(lián)鎖保護。
    2．4 配煤加倉控制
    本系統中配煤分為程控配煤和現場(chǎng)配煤2種方式，程控配煤方式下又分為自動(dòng)配煤和手動(dòng)配煤2種方式。各種方式的切換通過(guò)煤倉監控圖的“程控／現場(chǎng)” 切換按鈕來(lái)實(shí)現。具體見(jiàn)圖3。再停止后面設備的運行。C)故障時(shí)，故障點(diǎn)及其上游設備瞬時(shí)停機，故障點(diǎn)下游設備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點(diǎn)向上游重新啟動(dòng)設備，也可以在故障未解除時(shí)，從故障點(diǎn)下游開(kāi)始延時(shí)停設備。一般障礙或輕度故障(如輕跑偏)則只發(fā)出報警提示運行人員。在監控畫(huà)面上可以滾動(dòng)條和報表的形式實(shí)時(shí)顯示當前最新故障和設備啟停狀態(tài)。當保護和報警信號裝置失效時(shí)，可在上位機上設置有關(guān)故障信號的屏蔽，從而保證整個(gè)控制流程的順利啟停。
    2．1．2 緊急停止
    當系統出現危害設備和人身的危險狀況時(shí)，運行人員可通過(guò)控制臺或者監控操作界面上的緊急停止按鈕使系統瞬間全停。除非運行人員復位緊急停止按鈕，否則，系統一直處于禁止啟動(dòng)狀態(tài) ]。
    2．2 主控手動(dòng)
    此運行模式下，可通過(guò)監控界面對單條皮帶或單個(gè)設備進(jìn)行操作。
    2．3 就地(手動(dòng))控制
     程控操作(程控自動(dòng)和主控手動(dòng))、就地手動(dòng)兩類(lèi)運行方式可通過(guò)監控界面上的“程控／手動(dòng)”切換按鈕或者就地各設備控制箱上切換開(kāi)關(guān)切換。只有當切換開(kāi)關(guān)放在程控時(shí)， 中控室才能通過(guò)程控操作控制該設備； 當切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)， 只能在就地手動(dòng)操作設備。就地手動(dòng)操作時(shí)， 無(wú)程序聯(lián)鎖
保護。
    2．4 配煤加倉控制
     本系統中配煤分為程控配煤和現場(chǎng)配煤2種方式，程控配煤方式下又分為自動(dòng)配煤和手動(dòng)配煤2種方式。各種方式的切換通過(guò)煤倉監控圖的“程控／現場(chǎng)” 切換按鈕來(lái)實(shí)現。具體見(jiàn)圖3。

2．4．1手動(dòng)配煤加倉
手動(dòng)配煤方式下，程控操作人員可通過(guò)監控界面對犁煤器進(jìn)行抬起／落下操作，并進(jìn)行檢“修倉” 和
“尾倉” 設置。
     2．4．2 自動(dòng)配煤加倉
    自動(dòng)配煤狀態(tài)下，無(wú)須對其進(jìn)行任何操作，當皮帶開(kāi)始運行，系統尋找除檢修倉和尾倉以外其他所有煤倉中煤位最低的煤倉進(jìn)行加倉或補倉。加倉包含加低倉和補倉兩種方式，加低倉：如果最低煤位低于底限(可設置，如圖3中的6m)則對該煤倉進(jìn)行加倉，加至高限(可設置，如圖3中的7m)，再找到最低的煤倉進(jìn)行加倉或補倉；補倉：如果所找到的最低煤位高于低報警限，則進(jìn)行補倉，即加至最高限(在管理員用戶(hù)
里進(jìn)行設置，左右兩側高度不同)，再找到最低倉進(jìn)行加倉或補倉，在補倉過(guò)程中，如果其他煤倉出現低報警(小于低限)則停止對當前煤倉的補倉，對出現低報警的煤倉進(jìn)行加倉。

2。4。3現場(chǎng)配煤加倉
     現場(chǎng)配煤方式下，程控操作人員無(wú)法對犁煤器和煤倉進(jìn)行任何操作。
    3總束語(yǔ)
    西門(mén)子S7-400系列PLC在傳統的PLC監控系統中引入了面向對象的PLC編程方式和含有動(dòng)態(tài)數據庫的自主開(kāi)發(fā)的上位機監控程序，為監控系統的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一條嶄新的道路。根據現場(chǎng)生產(chǎn)試運行情況，本系統運行穩定可靠、功能具體完備、操作快捷方便。投運至今反饋良好。