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

輸煤系統(tǒng)是燃煤火力發(fā)電廠最重要一環(huán)，輸煤系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及其自動化程度直接關(guān)系到機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和全廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文以某發(fā)電廠輸煤程控系統(tǒng)為例，介紹該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置以及軟件編程等。

本輸煤系統(tǒng)主要的控制檢測對象包括：30條膠帶機(jī)及附屬設(shè)備拉繩、堵煤、跑偏、煤流、蝶閥、除塵器等；17個分煤擋板控制及監(jiān)測；8臺移動設(shè)備(門機(jī)、橋機(jī)、斗輪機(jī))的無線聯(lián)鎖；30個煤倉的煤位、犁煤器的監(jiān)測與控制；2臺碎煤機(jī)的監(jiān)測與控制。

入廠煤在萬噸碼頭、5千噸碼頭由橋機(jī)搬運(yùn)上皮帶，通過后級輸送皮帶等設(shè)備運(yùn)送到煤場或煤倉。煤場3臺斗輪機(jī)分別將煤流與3條傳送皮帶連接。運(yùn)煤輸送線路分A、B兩路，兩路之間通過三通和分煤當(dāng)班的切換實(shí)現(xiàn)交叉運(yùn)行。輸煤系統(tǒng)流程示意圖見圖1，圖中省略了部分設(shè)備如斗輪堆取料機(jī)、除塵器、除鐵器、電動犁煤器等。圖中箭頭方向?yàn)槊毫鞣较颉３F器、除塵器等輔助設(shè)備既參與局部聯(lián)鎖，即隨著本級皮帶機(jī)等設(shè)備的啟停而啟停； 同時(shí)又可在監(jiān)控系統(tǒng)下通過操作對其進(jìn)行控制。系統(tǒng)提供自動、主控手動、現(xiàn)場手動3種運(yùn)行方式；系統(tǒng)提供順序煤流停車、逆煤流停車及故障停車3種停車方式；系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)煤
流程序及自定義流程程序；系統(tǒng)允許多達(dá)4條流程同時(shí)啟動監(jiān)控；系統(tǒng)交互周期小于40ms。

1系統(tǒng)硬件組成
      本系統(tǒng)選用的下位機(jī)PLC為西門子公司的S7系列。上位機(jī)監(jiān)控軟件為自主開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，運(yùn)行于Windows2000或者Windows XP微軟操作平臺。為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，上位機(jī)為雙機(jī)雙纜熱備冗余，下位機(jī)均為雙機(jī)雙纜半熱備冗余⋯ 。系統(tǒng)配備西門子$7-400系列雙CPU半熱備冗余主機(jī)系統(tǒng)。工作中主CPU帶電運(yùn)行，備用CPU不帶電，主CPU出現(xiàn)故障時(shí)，備用CPU手動通電以后投用，保證整個PLC程控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2臺上位機(jī)互為備用、并列工作。PLC主機(jī)CPU與上位機(jī)之間通PR0FIBUS 網(wǎng)絡(luò)通訊。在本系統(tǒng)中，設(shè)置16個遠(yuǎn)程站柜。主站設(shè)置在中控室，在煤倉間設(shè)置了3個遠(yuǎn)程站。主站機(jī)與各遠(yuǎn)程站(即ET2OOM遠(yuǎn)程分站)的通訊網(wǎng)絡(luò)為PR0FIBUS—DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，采用雙通道、雙纜熱備冗余配置。各站以及上下位機(jī)之間通訊均通過光端機(jī)使用光纜通訊。最大通訊速率為1 5Mb／s。系統(tǒng)中，CPU主站接受外部2路獨(dú)立的220VAC電源，當(dāng)一路電源失去時(shí)，另一路電源能自動投入。各遠(yuǎn)程站均由一路220VAC獨(dú)立供電 。系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置見圖2。

    2 系統(tǒng)功能與軟件設(shè)計(jì)
    2．1程控自動
    2。1。1 流程控制
     在上位機(jī)程控員根據(jù)運(yùn)煤路線定義好皮帶運(yùn)行流程并進(jìn)行確認(rèn)后，PLC程序根據(jù)流程選定的皮帶和設(shè)備自動對位擋板。在限定時(shí)間內(nèi)擋板不到位時(shí)，發(fā)出報(bào)警，并閉鎖相應(yīng)的啟動命令。如擋板到達(dá)正確位置，則發(fā)出啟動允許提示，操作人員可通過啟動流程按鈕來啟動選中的流程上的皮帶和設(shè)備。

     在定義的流程中所有的運(yùn)煤設(shè)備按輸煤工藝要求進(jìn)行聯(lián)鎖，防止任何設(shè)備超出順序啟動或停止(除解開聯(lián)鎖試驗(yàn)調(diào)試以外)， 以防止在啟動或停止時(shí)煤在系統(tǒng)中堆積起來，甚至損壞設(shè)備。聯(lián)鎖按下述方式進(jìn)行：a)啟動時(shí)按逆煤流方向，從最后一條皮帶(及相關(guān)設(shè)備)開始依次啟動，直到第一條皮帶(及相關(guān)設(shè)備)啟動后，才開始供煤。系統(tǒng)主要設(shè)備啟動前，均自動打鈴30S。b)停運(yùn)時(shí)按順煤流方向，先停供煤設(shè)備，然后從第一臺至最后一臺設(shè)備依次停止，每臺設(shè)備之問按預(yù)定的聯(lián)鎖停機(jī)使能信號發(fā)停機(jī)命令，即要求前面設(shè)備的余煤清除后。
     2．3 就地(手動)控制
    程控操作(程控自動和主控手動)、就地手動兩類運(yùn)行方式可通過監(jiān)控界面上的“程控／手動”切換按鈕或者就地各設(shè)備控制箱上切換開關(guān)切換。只有當(dāng)切換開關(guān)放在程控時(shí)， 中控室才能通過程控操作控制該設(shè)備； 當(dāng)切換開關(guān)放在就地位置時(shí)， 只能在就地手動操作設(shè)備。就地手動操作時(shí)， 無程序聯(lián)鎖保護(hù)。
    2．4 配煤加倉控制
    本系統(tǒng)中配煤分為程控配煤和現(xiàn)場配煤2種方式，程控配煤方式下又分為自動配煤和手動配煤2種方式。各種方式的切換通過煤倉監(jiān)控圖的“程控／現(xiàn)場” 切換按鈕來實(shí)現(xiàn)。具體見圖3。再停止后面設(shè)備的運(yùn)行。C)故障時(shí)，故障點(diǎn)及其上游設(shè)備瞬時(shí)停機(jī)，故障點(diǎn)下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點(diǎn)向上游重新啟動設(shè)備，也可以在故障未解除時(shí)，從故障點(diǎn)下游開始延時(shí)停設(shè)備。一般障礙或輕度故障(如輕跑偏)則只發(fā)出報(bào)警提示運(yùn)行人員。在監(jiān)控畫面上可以滾動條和報(bào)表的形式實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前最新故障和設(shè)備啟停狀態(tài)。當(dāng)保護(hù)和報(bào)警信號裝置失效時(shí)，可在上位機(jī)上設(shè)置有關(guān)故障信號的屏蔽，從而保證整個控制流程的順利啟停。
    2．1．2 緊急停止
    當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)危害設(shè)備和人身的危險(xiǎn)狀況時(shí)，運(yùn)行人員可通過控制臺或者監(jiān)控操作界面上的緊急停止按鈕使系統(tǒng)瞬間全停。除非運(yùn)行人員復(fù)位緊急停止按鈕，否則，系統(tǒng)一直處于禁止啟動狀態(tài) ]。
    2．2 主控手動
    此運(yùn)行模式下，可通過監(jiān)控界面對單條皮帶或單個設(shè)備進(jìn)行操作。
    2．3 就地(手動)控制
     程控操作(程控自動和主控手動)、就地手動兩類運(yùn)行方式可通過監(jiān)控界面上的“程控／手動”切換按鈕或者就地各設(shè)備控制箱上切換開關(guān)切換。只有當(dāng)切換開關(guān)放在程控時(shí)， 中控室才能通過程控操作控制該設(shè)備； 當(dāng)切換開關(guān)放在就地位置時(shí)， 只能在就地手動操作設(shè)備。就地手動操作時(shí)， 無程序聯(lián)鎖
保護(hù)。
    2．4 配煤加倉控制
     本系統(tǒng)中配煤分為程控配煤和現(xiàn)場配煤2種方式，程控配煤方式下又分為自動配煤和手動配煤2種方式。各種方式的切換通過煤倉監(jiān)控圖的“程控／現(xiàn)場” 切換按鈕來實(shí)現(xiàn)。具體見圖3。

2．4．1手動配煤加倉
手動配煤方式下，程控操作人員可通過監(jiān)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(shè)置。
     2．4．2 自動配煤加倉
    自動配煤狀態(tài)下，無須對其進(jìn)行任何操作，當(dāng)皮帶開始運(yùn)行，系統(tǒng)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(bǔ)倉。加倉包含加低倉和補(bǔ)倉兩種方式，加低倉：如果最低煤位低于底限(可設(shè)置，如圖3中的6m)則對該煤倉進(jìn)行加倉，加至高限(可設(shè)置，如圖3中的7m)，再找到最低的煤倉進(jìn)行加倉或補(bǔ)倉；補(bǔ)倉：如果所找到的最低煤位高于低報(bào)警限，則進(jìn)行補(bǔ)倉，即加至最高限(在管理員用戶
里進(jìn)行設(shè)置，左右兩側(cè)高度不同)，再找到最低倉進(jìn)行加倉或補(bǔ)倉，在補(bǔ)倉過程中，如果其他煤倉出現(xiàn)低報(bào)警(小于低限)則停止對當(dāng)前煤倉的補(bǔ)倉，對出現(xiàn)低報(bào)警的煤倉進(jìn)行加倉。

2。4。3現(xiàn)場配煤加倉
     現(xiàn)場配煤方式下，程控操作人員無法對犁煤器和煤倉進(jìn)行任何操作。
    3總束語
    西門子S7-400系列PLC在傳統(tǒng)的PLC監(jiān)控系統(tǒng)中引入了面向?qū)ο蟮腜LC編程方式和含有動態(tài)數(shù)據(jù)庫的自主開發(fā)的上位機(jī)監(jiān)控程序，為監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)開辟了一條嶄新的道路。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)試運(yùn)行情況，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、功能具體完備、操作快捷方便。投運(yùn)至今反饋良好。