PLC在电厂控制系统中的应用毕业论文.doc

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1、.论文PLC 在电厂控制系统中的应用申请人：王殿东学科(专业)：电力系统与其自动化指导教师：金莲2011 年 02 月.网络教育学院网络教育学院毕毕 业业 设设 计计(论论 文文)任任 务务 书书专业班级电力系统与其自动化电力系统与其自动化层次专升本专升本王殿东王殿东学号005一、毕业设计(论文)题目 PLCPLC 在电厂控制系统中的应用在电厂控制系统中的应用二、毕业设计(论文)工作自 2010 年 12 月日起至 2011 年 3 月 31 日止三、毕业设计(论文)基本要求：通过毕业设计（论文），培养学生运用所学基础理论、基本知识和基本技能解决实际问题的能力。具体要求如下：1、正确认识毕业设

2、计（论文）的重要性。2、刻苦钻研，独立完成毕业设计（论文）工作。3、进行深入调查，收集相关资料，清楚系统基本功能。4、完成系统的基本设计工作。5、认真撰写毕业论文，做到文字准确，层次清楚。指导教师：金莲网络教育学院网络教育学院.毕业设计毕业设计(论文论文)考核评议书考核评议书指导教师评语：通过深入分析研究，完成了中泰火电厂输煤程控系统设计工作。论文写作规，结构清晰，语句通顺。同意答辩。建议成绩：优指导教师签名：金莲 2011 年 4 月 1 日答辩小组意见：负责人签名年月日答辩小组成员毕业设计(论文)答辩委员会意见：负责人签名：年月日.V/63论文题目：论文题目：PLCPLC 在电厂控制系统中

3、的应用在电厂控制系统中的应用学科学科(专业专业)：电力系统与其自动化电力系统与其自动化申 请 人申 请 人：王殿东王殿东指导教师：指导教师：金莲金莲摘摘要要传统的火电厂输煤系统现场环境十分恶劣，不仅极大损害了工人的身体健康，而且由于输煤系统围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂与落煤管堵塞等麻烦，大大降低了火电厂的生产效率。随着火电厂规模的扩大，对煤量的需求大大提高，传统的输煤系统已无法满足火电厂的需要。本文针对中泰火电厂输煤部分，设计了一套基于可编程序控制器(PLC)控制网络和上位机的输煤监控系统。该方案不仅降低了开发的工作量，而且降低了维护的工作量，同时也为以后的升级提供了条件。许多电厂输煤程控系

4、统不能长期稳定运行，抗干扰能力差是其最主要的原因。本文对实现燃煤程控系统的稳定运行的深入研究，提出了几种抗干扰措施在程控系统中的具体实施方法以与效应。关关 键键 词词：输煤程控系统、可编程序控制器、抗干扰能力论文类型论文类型：应用研究.VII/63目目录录摘要 V目录 VII1 绪论 11.1 课题的背景与意义 11.2 系统的需求与分析 21.2.1 目前存在的主要问题 21.2.2 输煤程控系统分析 31.3 PLC 控制系统 31.3.1 PLC 技术应用情况 81.3.2 PLC 现状与发展 91.4 本文主要研究容 102 相关控制理论与技术 132.1 输煤系统的计算机控制技术 1

5、32.1.1 操作指导控制系统 132.1.2 直接数字控制系统 142.1.3 监督计算机控制系统 142.1.4 分散控制系统 152.2 相关数据库技术 152.2.1 iFIX 与 ORACLE 结合 162.2.2 数据通讯原理 172.2.3 实现方法 173 输煤程控系统的设计与实现 193.1 输煤程控系统简介 193.1.1 输煤程控系统概述 193.1.2 火电厂输煤系统的特点 193.2 输煤程控系统结构 203.2.1 设备的组成方式 203.2.2 设备的控制方式 213.2.3 输煤程控系统的组成 213.3 系统的设计与实现 263.3.1 系统的安全设计 263

6、.3.2 输煤系统和程控系统 27.3.3.3 PLC 程序设计 283.4 输煤程控系统的约束条件 353.4.1 传感器技术和安装要求 353.4.2 自动加仓上煤要求 363.4.3 实现程序联锁要求 363.4.4 语音报警功能要求 363.4.5 煤仓煤位测量功能要求 373.4.6 生产管理功能要求 374 火电厂输煤程控系统的抗干扰措施 394.1 概述 394.2 实际分析 394.3 抗干扰措施分析 404.3.1 硬件措施 404.3.2 抗干扰措施分析 415 结论 45致 47参考文献 49附录 51攻读学位期间取得的研究成果 53声明.1/631 1绪论绪论皮带传输系

7、统因其结构简单，使用方便，造价低廉，被广泛应用于工业、商业、农业、医药、军事等方面，在采矿运输、冶金送料、车站与码头的货物运输更是广泛使用，同样，火电厂的输煤系统也采用皮带传输。随着火电厂规模的逐渐扩大，煤耗量也逐渐提高，对火电厂输煤系统的性能要求越来越高。1.1 课题的背景与意义传统的火电厂输煤系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统，现场环境十分恶劣，工人们通过开动承前起后的皮带运输机与取煤机向锅炉前的储煤仓输煤，经常有皮带跑偏、皮带撕裂和落煤管堵塞等。但对火电厂而言，蒸汽工序的炉膛是不允许断煤的；于是，蒸汽机前通常有一个很大的储煤仓。输煤系统工作时尽量将煤装满储煤仓，不仅可以

8、保证输煤系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。随着火电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统己无法满足火电厂的需要，因此需要对传统的火电厂输煤系统进行改造。同时，当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂，管理部门要求能够知道组织部的各个职能部门的所有信息，当然也包括车间运行情况与设备状况。厂级乃至各行业都应对现实生产中的各分子结构的情况充分掌握，以便与时调整战略战术，把握工作的重点，推动部门或生产车间的工作；因此建立全自动化的输煤系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中，繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立

9、控制网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，不仅保证了控制的实时性，可靠性，同时便于未来厂级的、车间级的管理。传统输煤系统具有以下特点：(1)任务重：为了保证工业用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。日累计运行时间达 8-10 小时以上。(2)运行环境差、劳动强度大：由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。(3)一次起动设备多，安全联锁要求高：同时起动的设备高达 20-30 台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。综上所述，输煤程序控制系统是决定输煤系统成败的关键，该系统不仅有强大的工程应用背景，而且有极大的市场潜力12。今后所有的火力火电

10、厂均将对输煤系统进.行改造。作者参加了中泰火电厂输煤系统的改造，参与并设计了一套输煤程控系统。论文将输煤程序控制系统的优化控制和可靠性作为研究容。1.2 系统的需求与分析1.2.1 目前存在的主要问题众所周知，火力火电厂的主要燃料是煤。随着电力事业的发展与人们对用电量的需求不断增加，大容量、大机组火力火电厂在我国己逐渐占据主导地位。燃料运输、堆卸、配给等环节，是保证机组正常运行发电的基本条件。过去电厂输煤系统的工作任务重、压力大、困难多，已是制约电厂安全发电的一个突出问题。因此，重视输煤系统的工作，深化输煤系统综合治理，是火力火电厂安全、文明、经济、科学管理的重要保证。输煤系统的主要工作任务是

11、：进场煤的接卸；燃料的储存；煤场整型压实；燃料除铁；除杂物；碎粒；将燃煤输送到锅炉原煤仓配煤。主要设备包括：翻车机、推煤机、抓斗起重机、碎煤机、采样机、除铁器、筛煤机、犁煤器、皮带秤、输煤皮带机以与除尘设备等。其控制系统一般采用输煤程序控制，负责输煤系统所有设备的运行和调度。正如前面所说，大型火电厂燃料输煤系统设备种类繁多，分布较为分散一般都分布在几公里围，由于其实时性要求不高，不是 24 小时都需要运行，所以其在电厂的被重视程度往往不如主机系统，导致其生产管理与设备自动化水平相对滞后，而不得不使用较多的人力物力，有的电厂甚至出现燃料运行人员超过主机运行人员的现象。另外，通常输煤系统的设计方案

12、，注重按装机容量耗用额定燃料量来计算，决定输煤系统的供、卸煤能力。但是理论上计算能够满足发电要求的燃料量，因为未把可能发生影响供、卸煤正常工作的因素考虑进去，往往造成输煤系统投产运行后满足不了发电要求。在考虑输煤系统的设计中，往往缺乏对大容量电厂输煤系统实际存在问题的了解，为了降低造价，把输煤系统的标准压低，认为能具备发电供煤的条件就行，从而忽视了工作中的实际问题，而一旦一个环节出现问题后，就会直接影响到整个输煤系统的运行，以致影响火电厂的发电量。因此，随着火电厂容量的不断增大，仍采用过去常规的继电控制方式已远远不能满足生产发展的需要，新型控制方式的输煤系统才能有利于火电厂的经济运行。作者在认

13、真研究、分析输煤系统结构特点、输煤程序控制特点的基础上，认为输煤系统在以下几个方面存在问题并可以改善：(1)输煤系统的可靠性与输煤系统的组成结构有紧密联系，否则无论控制系统如何控制都无法保证其可靠性。(2)输煤系统中可以实现多种优化控制，例如煤仓煤位最均衡、犁刀动作次数最少、皮带机运行时间最短等，而目前的输煤程序控制系统均没有实现这些功能。(3)要实现输煤系统的优化控制就必须掌握输煤系统的数学模型，而现在对输煤系.3/63统的描述几乎没有。(4)输煤系统分别的围比较大，采用单台 PLC 实现，不仅工作量大，而且维护比较困难，因此可以采用多台 PLC 进行联网控制。同时，采用仿人智能理论、MAT

14、LAB 等手段和工具对输煤系统的重要功能一优化控制和运行可靠性进行研究，并确定以皮带机运行时间最短为研究目标。1.2.2 输煤程控系统分析火电厂的输煤程控系统3，它和相应的发电机组配套承担着火电厂的燃煤输送任务，是电厂工作环境差，劳动强度大的一个系统，有效地提高输煤系统的自动控制和管理水平是国众多火电厂急待解决的问题。煤是火电厂发电的重要燃料，燃煤合理充分的利用直接决定了电厂的发电量。因此，在发电过程中，高效率的、稳定的、合理的运输，堆取，配煤成为电厂控制系统中十分重要的部分。由于输煤程控系统控制设备多，工艺流程复杂，系统设备分教，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等比较严重，如果任一个现场元件

15、如传感器、防护罩、通讯电缆等选择不当，会直接影响整个系统的安全、稳定和可靠运行。因此该系统必须与完善的工艺、合理可靠的控制对象、可靠准确的保护监视传感设备以与严格的运行管理等密切配合起来，整个系统才能正常投运。目前，国输煤程控系统控制器一般都以 PLC为主，它有以下特点：(1)能够承受恶劣的工业环境，具有很强的抗干扰性；(2)结构模块化，系统配置简单；(3)可与工业现场信号直接输入输出连接，针对不同的现场信号有相应的拍模块；.(4)编程简单且具有在线编程功能；(5)可靠性强。基于以上优点，输煤系统采用 PLC 程控能够方便地实现多种运行方式的选择，使整个系统功能更为合理，更加完备，运行更可靠、

16、更灵活，可维护性、自检能力、安全保障能力与通信能力等也都得到了进一步的提高，有利于解决过去输煤系统投运后易出现的现场问题，从而大大提高了输煤系统的自动化水平4。1.3 PLC 控制系统(1)开放和基于工业 PC 控制PLC 制造商己经开始注视基于工业 PC 控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规将会埋葬传统 PLC。PLC 制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的 PLC 控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业 PC 的过程控制软件。诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧 PLC 混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新旧

17、知识，甚至彼此借鉴学习。大多数 PLC 制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。在高端应用方面，很难进一步区分 PLC 控制系统和工业 PC 控制系统之间的差异，.因为这两者均采用了同样类型的微处理器和存芯片。形象地打个比喻，如果你忘掉工业 PC 和 PLC 这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视，就能够获得更多的基本技术知识。PLC 制造商

18、专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运动控制等也能够共享到一样的控制结构体系中。可以相信，PLC 技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业 PC 的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统 PLC 具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等5。(2)Ethernet 的扩展与进一步容纳 Web 技术当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是 Et

19、hernet 技术的扩展6。PLC 也不例外，现在，越来越多的 PLC 供应商开始提供 Ethernet 接口部件。在最近的几年间，我们己经看,发展比现有普通小快灵 PLC 更加强大的 PLC 是种趋势。Ethernet将会成为 PLC 的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于在 PLC上提供 Ethernet 接口将能够解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet 仅仅定义了 OSI 参考模型底部的几层协议标准，如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂，汉语的美国人之间是不能够通过进行对话一

20、样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。向 Ethernet 靠近的一个目的在于通过 Internet 能够连接到所希望的任何地方。实际上，在一些意想不到的地方，Web 服务器正在显露出其应有的威力。几年前，有一些 PLC 系统己经藏了 Web 服务器，这无疑又为 PLC 系统增加了更多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成 Web 服务器。例如，Squared 公司己经有一个具备Ethemet 连接接口的发动机控制中心，并正在准备开发一种置 Web 服务器连接接口的变速装置。置 Web 服务器所体现的益处包括开放网络、商业工具的影响、客户机/服务器关系。在过去，工业用户可能会有代表

21、性地询问一些有关 PLC 方面的信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和处理器大规模的生产，PLC 生产制造商能够生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就能够购买到功能非常完善的 PLC 产品。在为将 PLC 连接到 Ethernet 和 Web 上提供技术支持方面，Schneider 公司己经成.5/63了先驱者之一。最近，该公司推出了一种运行于 PremiuPLC 平台的新型快速Ethernet(100mb/s)模件。该模件为 PLC 能够连接到 TCP/IP 的 Ethernet 提供了全双工自适应 10/100

22、mb/s 的连接速度，现场过程控制器之间可以共享实时数据信息，自动扫描 Momentum I/O 模件和其他任何基于 Modbus 通信协议的现场控制设备，采用一个嵌入式 Web 服务器提供 HTML 通信服务，同时提供了 SNMP 用于标准网络通信管理。在一次展览会上，Schneider 公司还向工业用户展示了他们有关透明工厂的观念。现在，越来越多的企业正在计划将其所有自动化控制设备逐步连接到企业围的系信息系统中去。对于工业用户来讲，也许他们己经注意到有关 Ethernetfor control系列控制解决方案，该技术更加依赖于 Ethernet 和 Internet。几乎所有 PLC 供应

23、商在其部分系列化产品中均提供了 Ethernet 连接特性，而且有些公司己经确定将 Web 服务器彻底嵌入到他们的设备部，以便充分展现 PLC 的性能特点。利用 PLC 的 Web 连接特性，工业用户不但可以从任何地方监控控制系统的运行状况，而且还可以像利用系统手册一样获取所需要的任何数据信息。当然，如果工业用户正在着手将其控制系统连接到 Internet，则必须为此设置安全的信息发布地址。另外，为了防止黑客进入到控制系统中去，还必须安装一套安全性能较好的防火墙软件。黑客的入侵还不是唯一的烦恼，如果网络系统瘫痪，我们首先需要干什么呢？黑客入侵的解决方案是采用冗余。在过程控制器中采用冗余 IP

24、地址、冗余网络系统、冗余通信电缆，以与热备份等方式，当突发事件发生时能够很好地为过程控制系统提供服务。许多 PLC 供应商在其产品的开发过程中仍然继续不断地改进和提高通信性能，其开发方向主要面向于 Ethernet 技术和基于 Web 技术。(3)过程控制应用尽管传统 PLC 被应用于离散过程控制领域，但现在，PLC 己被广泛应用于连续过程控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。通信是 PLC应用的关键技术，这种技术在 PLC 领域己经得到扩展。同系统一样，对 PLC 进行分散化处理已经成为可能，所以更容易进行管理，以便能够更好地集成在一起。面对传统工业过程控制市场所存

25、在的巨大竞争压力，许多 PLC 供应商正在开始主动转移他们所服务的过程控制应用领域，而且必须放弃传统 PLC 应用已经占据的一些市场份额。经过较短时间的努力开发，Siemens 公司便陆续推出了基于过程控制的 PLC产品，1990 年以前就推出了 SIMATIC CS 产品，而在 1997 年便将产品提升到了 PCS7。这种开发工作一直要持续到 Siemens 公司满意为止，但随着各种各样新技术的不断诞生和发展，所开发工作不会停止的。尽管离散和连续过程控制应用都使用了同样的硬件产品和网络系统，可能还需要额外增加一些特殊模件，但它们之间始终存在着一些不同的差异。只要将不同类型的应用软件装入到同样

26、的系统之中，就能够完成不同的过程控制应用。任何 PLC 供应商将会继续全神贯注于批量和混合型过程控制的研究开.发。作 为 一 个 很 好 的 例 予，Schneider 自 动 化 公 司 正 好 给 我 们 带 来 了 其QPC(QuantumProcess Contr01)产品，在过程控制领域能够使得一个控制系统真正实现完全目标化。QPC 利用一套网络化分布式 PLC 系统来完成过程控制应用。QPC 完全基于QuantumPLC 和 Momentum I/O 操作平台，能够从单个 Quantum PLC 逐步延伸到分布式系统中去，并且也能够全部与Ethemet、Intemet 和 TCP/

27、IP 技术完全集成在一起。Rockwell自动化公司计划进一步增强 A-B 公司的 ControlLogix 多功能控制器的过程控制性能，同时增加一套冗余解决方案和流量仪表模你其1756-CFM可组态流量仪表模件将提供支持两通道 0-20kHz 围频率输入的能力，可以接受大多数涡轮或者质量流量仪表的输入信号。在 6.0 版本的 RSLogix5000 中，将同时提供功能模块图表(FBD)和过程控制指令表两种编程方式。其 ControlLogix 平台也同时集了 RSView 可视化 HMI 软件部件。在Contr01Logix 中，ActiveX 面板显示控件与过程控制指令表同时工作，并在 R

28、Sview 的基础上为过程控制应用提供完美的画面显示。(4)运动控制PLC 在运动控制领域的应用也已经有很长一段时间了，而且还保持了很好的增长趋势。最近，Automationdirect公司计划为其 DL205 PLC 推出具有四通道高速计数器的 HZ-CTRIO 模件。该模件单元支持 4 个独立可组态的 100kHz 计数器/定时器通道，还具备 4 个隔离高速 DC 输出通道，并运行于独立的 CPU 扫描程序，使其具备了非常快速的响应能力。该模件也能够通过本地基于计数事件的处理器进行编程，而不需要从控制 CPU 中得到任何协助。程序设计通常采用 Dircotsoff32 和 ThinkDo

29、工控组态软件包来进行。结合机械和运动控制方面的容，GiddingsLewis 公司提供了基于工业 PC 的MMC(机械与运动控制)软件产品 PicProforwindows，该软件兼容于 IEC61131-3 标准的梯形逻辑图和功能模块图表程序设计方式。该软件藏于 PCI 总线模件中，当宿主工业PC 停机以后，该模件单元能够继续运行操作。其特点包括不超过 32 个轴向的模拟量控制或者 SERCOS 伺服系统控制，具备运动控制性能，藏 OPC 服务器驱动程序、电子和文件传输器，以与为 DeviceNet 或者 Profibus 提供的通信接口，另外还提供了标准Intemet 和 Intranet

30、 访问工具。(5)软件工具现在，软件工具继续成为 PLC 用户最感兴趣的容之一78。对于 PLC 硬件，工业用户只需要关心其性能和价格方面的容即可。当前，越来越多的 PLC 用户希望能够寻找到更多的软件工具和集成工具，以便能够进一步提高 PLC 硬件的性能。工业用户所有工作的目的在于实现系统集成，所以他们正在努力实现将运动软件包、PLC、操作员界面甚至 Internet 结合在一起。同时，工业用户还希望开放控制能够完成逻辑控制，也能够运行 Java 脚本程序。然而，问题在于工业用户通常是通过购买 PLC 硬件产品的方式来免费获得软件工具的。如果工业用户打算支付软件费用，他们希望花同样的费用能够

31、购买到与市场上.7/63质量一样的 PC 软件。软件供应商也正在努力开发，并希望能够为工业用户提供更多软件工具的选择机会。本系统中的上位机的监控软件采用 Interllution 公司的 iFIX2.6 版本9，它是基于多任务，多平台，实时性好，开放性好的集成软件包。Intellution 软件中中了大量强大的图形化工具允许用户能够快速直观地建立面向过程的实时窗口，FIX 不仅包含图形工具，使用户能够快速简单地开启系统，而且 InteUution 软件提供了工业界最为强大的功能，包括实时过程的监视和监督控制，报警和报警管理，历史趋势，统计过程控制，基于用户的安全系统，方便的系统扩展，网络等。它

32、集成了 COM/DCoM、OPC、VBA、ActiveX 等最先进的现代软件技术，使所有的应用组件都有可以无缝集成到一个系统中，并且数据可以很方便地在网络上共享。IntellufionWorkSpace 包括两个全集成的环境，组态环境和运行环境，它提供了开发和显示的画面，调度(scheduler)报表和 VB语言程序，并与实时数据交互工作，组态不仅提供了所有图形，文本，数据。动态和趋势图形工具，通过这些工具生成容易操作和理解的画面，在运行和组态环境之间可快速完成测试对画面的修改，同时保持实时报警和数据采集。(6)硬件与软件通过短短几年的努力，我们不断看到有许多新的软逻辑控制软件产品被推出。许多

33、独立软件供应商己经开始出售这种软件产品，传统 PLC 供应商在他们的产品目录中也已经开始逐渐增加基于工业 PC 的控制产品。另外，PLC 开发费用中，软件开发费用所占的百分数正得到稳定的增长。例如，Rockwen 公司将 40的开发费用投入到硬件产品开发中，而将 60左右的开发费用转移到了软件开发工作上。其着眼点在于全球市场对软件产品有强大的购买力，并要求软件产品能够更加完美地运行在工业标准平台上。PLC 一般总是使用梯形图逻辑控制程序，现在，所有类型的其他产品正在努力获得并使用一些或者全部与 IEC611313 标准兼容的程序设计语言，包括梯形图逻辑图表、功能模块图表、顺序功能图表、结构化文

34、本和指令表等程序设计语言。然而，硬件、操作系统和应用软件相互之间都是延缓此独立的实体，与传统的全集成 PLC 系统有很大的不同。随着硬件和操作系统的不断发展，操作系统所提供的标准商业化功能特性可能会进一步促使 PLC 变成一种更加不同的控制设备，这也就是 PLC需要采 IEC61131-3 标准程序设计语言的原因所在。可以采取各种方式来解决 PLC 的编程问题。Roekwell 公司对其所有产品均采用Logix 系列软件来编程101112，包括机器人控制器、软逻辑控制器。传统 PLC 系统全部采用 RSLogix 5000 软件进行编程工作。其他途径包括微软技术，像 DCOM、ActiveX

35、以与 sun 的 Java 等，在将来，也许会使用 Microsoft.Net 技术，其多数编程方式是通过Sun 宏系统和 ONE(开放网络环境)来发布的。基于 windowsCE 的应用软件和标准工具将允许工业用户可以通过多重硬件生命周期的方式来保护他们所购买的软件。这种趋势将进一步改变工业用户对传统 PLC 产品.产品的购买决心，而且仍然要涉与到 PLC 硬件技术规、外围设备和通信连接能力，这好像有些类似于购买一台工业 PC。相对于为一用户习惯性决定过程而言，他们需要认真评价一种过程控制器与其编程软件的灵活性。这也有助于平息人们评价哪种程序设计语言是最好的争论。梯形图逻辑、流程图表、静态逻

36、辑、功能模块、IEC 61131.3标准混合编程，连同 VisualBasic 和 VisualC等都能够很容易地把基于 windowscE的 PLC 作为一种对象来对待处理。不久以前，一些新的软逻辑和基于工业 PC 控制的产品已经问世。来自于制造业数据系统(MDS)公司的WinMotion软件在单个套装软件中提供了软运动控制、软逻辑控制(兼容 IEC61131.3 标准)和一套数据服务器，并不需要任何运动控制接口卡件，或者专用硬件产品。此外，它还能以实时方式提供连续包括维护、生产和质量等数据信息。该软件可以运行在具有单个处理器并安装有 VcnturCom RTX 软件部件的 Windows

37、NT 操作系统平台上。该公司还公布了一套开放式 API 接口，能够让工业用户进步集成第三方软件技术。1.3.1 PLC 技术应用情况目前，在我国火电厂的输煤系统中，特别是进入 80 年代后期所建的大型火电厂中，输煤系统都不同程度地设计、选用了微机程序控制方式，例如：神头第二火电厂、第二火电厂、石洞口第二火电厂、华能火电厂、华能福卅 l 火电厂、华能上安火电厂等等。近年来，由于 PLC 性能价格比的不断提高，以与我国输煤自动化的电力工作者在微机程序控制方面的艰辛努力，已经积累大量的实际应用经验，微机程序控制这一技术己经进入了成熟的应用阶段。所以，近年来的输煤大型设备(如斗轮堆取料机、翻车机等)与

38、整个输煤系统的控制，都把 PLC 作为控制系统的首选设备。微机程序控制在我国火电厂中的运行实践证明，输煤系统微机程序控制的成败，涉与到输煤系统的各个方面，并不是什么样的输煤系统都能满意地去实现自动化的。如在一个机械设备、电气设备与外围信号设备不健康的系统中，在还没有消除设备缺陷之前，即使勉强地去实现程序控制，亦必以失败告终。因此审视一个输煤系统能否实现程序控制，一般需要具备这样一些基本条件：输煤系统中各机械设备、电气设备与外围信号设备，都能保证良好的运转状态。这就涉与到对设备选型、施工安装、运行管理等各个环节，对它们都应提出更高的要求。机械设备要有良好的可控性。所谓可控性，是指对机械的动作，能

39、用电气或其它方式方便地进行远方控制。在输煤系统中有些可控性差的小型机械尚可用加装执行机构等办法加以补救，但大部分大型机械，特别是动作复杂的设备则必须在制造厂生产中就应注意提高可控性。要求输煤系统尽可能的简单、明了、清晰。系统过于复杂，交叉点过多，势必引起自动控制程序数量的大幅度增加，这对自动控制的可靠性和自动化程度的提高是非常不利的。虽然输煤系统的简化似乎限制了运行灵活性，但事实上在实现自动化后.9/63运行质量的提高和处理事故的快速性，在一定程度上又弥补了这一缺陷。因此，大多数国外或国设计的大型电厂，其输煤系统都是很简单的，一般双路皮带，仅有少数不多的交叉，所以这些系统的自动化程度往往很高。

40、有良好的检修、运行管理体制，领导层重视程控系统的投用。在运行中要对一些薄弱环节不断地采用新技术进行改造或完善，提高程控系统的可靠性和完整性。1.3.2 PLC 现状与发展自 二 十 世 纪 六 十 年 代 美 国 推 出 可 编 程 逻 辑 控 制 器(ProgrammableLogicController，PLC)取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控

41、制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。作为离散控制器的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界围的 PLC 年增长率保持为 2030。随着工厂自动化程度的不断提高和 PLC市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全球 PLC 的销售收入为100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC 是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数

42、和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 l，程序从起始步(步序号为零)起依次执行到最终步(通常为 END 指令)，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1

43、K 逻辑程序不到 l 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位(也有 32 位的)为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。一样 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些(大约能省 40左右)。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点(最多可达 8000 多个 I/O)。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。近 10

44、 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 进行控制，PLC 在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展.和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期 PLC 在我国仍将保持高速增长势头。通用 PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但 PLC 相对一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器。在自动控制领域中，目前国外有为数众多的生产 PLC 的厂家。大型 PLC 市场主要由欧美产品占领，如德国西门子公司，美国艾伦

45、一布拉德利公司、GE 公司、莫迪康公司、法国的 TE 公司等。而中小型 PLC 市场主要由日本的产品占领，如三菱、东芝、富士等。由于我国的计算机生产还比较落后，所以 PLC 生产也不尽人意。目前大部分国厂家走吸引的道路，其产品接近或兼容于国外著名公司的同类产品。就总体而言，目前国应用主要采用进口产品13。例如：中泰火电厂工程中输煤系统部分就是采用国外著名公司的产品。长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必

46、须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业 PC 所带来的冲击。PLC 需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。PLC 技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC 将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业 PC 面前，PLC 将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为 PLC 提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有 PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软 PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞

47、生与进一步完善和发展，安装有 SoftPLc 组态软件和基于工业 PC 控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统 PLC 供应商在思想上己经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统 PLC 的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC 控制器的核心，PLC 供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将 PLC 融入更加开放的工业控制行业。1.4 本文主要研究容一个典型的输煤程控系统，主要分上位机监控管理子系统，下位 PLC 程序控制子系统，现场传感子系统，控制箱子系统，

48、工业电视子系统等五部分构成。在本文中，结合中泰火电厂输煤程控系统，以实例形式对程控系统各个部分进行深入分析。输煤系统运行条件恶劣，各种干扰信号多，是影响输煤程控系统稳定运行的重要因素。要使输煤程控系统安全稳定运行，增加其抗干扰能力是十分重要的。作为一种应用于工业控制的自动装置，PLC 本身具有一定抗干扰能力，比较适应工业现场环境。.11/63尽管如此，由于输煤系统运行条件恶劣，各类干扰信号较多，使得抗干扰问题成为输煤程控设计、调试与运行中的一大难题。许多电厂输煤程控系统不能长期稳定运行，抗干扰能力差是其最主要的原因。本文主要研究了输煤程控系统的设计与实现和几种抗干扰措施在输煤程控系统具体实施方

49、法。.13/632 2相关控制理论与技术相关控制理论与技术输煤系统的控制属于自动化的过程控制领域，围绕过程控制以与大时延系统，有一系列的控制理论与相关控制技术。本章结合输煤系统做一些简要介绍。2.1 输煤系统的计算机控制技术皮带传输(输煤系统)是火电厂的重要的煤传输设备。其后工序是火电厂燃烧炉一蒸汽机一发电机，这些工序的控制都涉与过程控制技术；随着科技的不断进步，电子技术的不断发展，过程控制技术经历了三四十年代单参数仪表控制、四五十年代的单元组合仪表综合参数仪表控制以与 60 年代兴起的计算机过程控制等几个阶段12-16。尤其是近一二十年来，随着计算机技术和过程自动化控制理论的飞速发展，计算机

50、性价比大幅提高，计算机控制系统得到了很快的普与和提高。计算机能够高速度的进行大量的计算工作，具有信息存储、逻辑判断、精确、快速和自动化程度高等特点。将计算机技术应用于工业控制系统，既可大幅度地提高劳动效率，改善劳动条件，提高热效率，节约能源，降低成本，又具有结构简单、性价比高、使用方便的优点。所以，计算机已成为工业自动化控制的有力工具，是工业自动化的发展方向。根据应用的特点、控制方案、控制目的和系统构成17-21，可以将计算机控制大体分为四种类型：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统和分散控制系统。2.1.1 操作指导控制系统操作指导控制系统又称计算机开环监督控制系统，主要用