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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)：电力系统及其自动化指导教师：张金莲 2011年02月55网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级 电力系统及其自动化 层次 专升本 姓名 王殿东 学号 09017487010005 一、毕业设计(论文)题目 PLC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、正确认识毕业设计（论文）的重要性。 2、刻苦钻研，独立完成毕业
2、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： 张金莲 网络教育学院毕业设计(论文)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。论文写作规范，结构清晰，语句通顺。同意答辩。建议成绩： 优 指导教师签名：张金莲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 日摘要论文题目：PLC在电厂控制系统中的应用学科(专业)：电力系统及其自动化申请人：王殿东指导教师：张金莲摘要传统的火
3、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，而且由于输煤系统范围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等麻烦，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及效应。关 键 词：
4、输煤程控系统、可编程序控制器、抗干扰能力论文类型：应用研究目录目 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现状及发展91.4 本文主要研究内容102 相关控制理论与技术132.1 输煤系统的计算机控制技术132.1.1 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152.2.2 数据通讯
5、原理162.2.3 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263.3.2 输煤系统和程控系统273.3.3 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353.4.3 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
6、求363.4.6 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43致 谢45参考文献47附 录49攻读学位期间取得的研究成果51声明预览中看不见即可)：Equation Chapter (Next) Section 1西安交通大学网络教育学院论文1 绪论皮带传输系统因其结构简单，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、车站及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
7、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及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
8、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内部的各个职能部门的所有信息，当然也包括车间运行情况及设备状况。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，以便及时调整战略战术，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
9、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【1】【2】。今后所有的火力火电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内容。1.2 系统的需求与分析1.2.1 目前存在的主要
10、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：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
11、及除尘设备等。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范围内，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，导致其生产管理及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，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
12、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
13、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，而现在对输煤系统的描述几乎没有。(4)输煤系统分别的范围比较大，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、MATLAB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
14、，是电厂内工作环境差，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内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及严格的运行管理等密切配合起来，整个系统才能正常投
15、运。目前，国内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、更灵活，可维护性、自检能力、安全保障能力及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
16、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范将会埋葬传统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内存芯片。形象地打个比喻，如果你忘掉
17、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内。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相同的控制结构体系中。可以相信，PLC技术将继续向
18、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Ethernet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
19、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电话进行对话一样。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系统己经内藏了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
20、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内置Web服务器连接接口的变速装置。内置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，Sc
21、hneider公司己经成了先驱者之一。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10/100mb/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
22、范围内的系信息系统中去。对于工业用户来讲，也许他们己经注意到有关Ethernet for 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内部，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
23、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地址、冗余网络系统、冗余通信电缆，以及热备份等方式，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
24、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
25、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
26、Ethemet、Intemet和TCP/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范围内频率输入的能力，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
27、在RSview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，A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工控组态软件包来进行。结合机械和运动控制方面的内容，GiddingsL
28、ewis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。该软件内藏于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，内藏OPC服务器驱动程序、电子邮件和文件传输器，以及为DeviceNet或者Profibus提供的通信接口，另外还提供了标准Intemet和Intranet访问工具。(5)软件工具现在，软件工具继续成为PLC用户最感兴趣的内容之一【7】【8】。对于PLC硬件
29、，工业用户只需要关心其性能和价格方面的内容即可。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购买到与市场上质量相同的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
30、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
31、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
32、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
33、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【10】【11】【12】，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以及sun的Java等，在将来，也许会使用Microsoft.Net技术，其中大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
34、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，而且仍然要涉及到PLC硬件技术规范、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及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
35、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 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
36、如：神头第二火电厂、阳泉第二火电厂、上海石洞口第二火电厂、华能大连火电厂、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，以及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)及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，涉及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、电气设备及外围信号设备不健康的系统中，在还
37、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、电气设备及外围信号设备，都能保证良好的运转状态。这就涉及到对设备选型、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
38、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，大多数国外或国内设计的大型电厂，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。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现状及发展自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，
39、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，世界范围内的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。
40、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内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内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
41、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1K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。相同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(
42、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，今后一段时期内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
43、控制器。在自动控制领域中，目前国内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。目前大部分国内厂家走吸引的道路，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，目前国内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
44、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
45、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 本文主要研究内容一个典型的输煤程控系统，主要分上位机监控
46、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，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。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、调试及运行中的一大难题。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法。2 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，围绕过程控制以及大时延系统，有一系列的控制理论及相关控制技术。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