介紹PLC技術(shù)在火力電廠輸煤系統(tǒng)實(shí)物校驗(yàn)改造中的應(yīng)用，著重介紹了相關(guān)系統(tǒng)的組成、部分控制功能的實(shí)現(xiàn)、幾種 解決輸入、輸出點(diǎn)數(shù)不足的方法及Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)在PLC間網(wǎng)絡(luò)通訊的應(yīng)用。

實(shí)物校驗(yàn)裝置是一種高精度的靜態(tài)電子秤，其精度遠(yuǎn)高于 鏈碼標(biāo)定和掛碼標(biāo)定，主要適用于煤炭、礦石、糧食、水泥等散料 物流的計(jì)量系統(tǒng),是精確進(jìn)行計(jì)量管理和商貿(mào)結(jié)算的關(guān)鍵設(shè)備。

電子秤實(shí)物校驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)系到火力發(fā)電廠入廠煤的準(zhǔn)確計(jì)量。 我廠的實(shí)物校驗(yàn)系統(tǒng)，改造前主要以手動(dòng)操作為主，實(shí)踐中存在 料門開度不能自由控制，砝碼提升機(jī)機(jī)械限位開關(guān)易失靈，校驗(yàn) 時(shí)與集中控制室聯(lián)系不方便，上行皮帶、犁煤器及出料皮帶運(yùn)行 狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控等問題。針對(duì)以上問題，我們對(duì)原系統(tǒng)進(jìn) 行改造。改造后的系統(tǒng)采用美國Modicon公司的PC-E984-265 型PLC作為控制系統(tǒng)核心。上位機(jī)采用P233工控機(jī)并與 PLC間以Modbus實(shí)現(xiàn)通訊，改善了整個(gè)校驗(yàn)系統(tǒng)操作條件。

1.電子秤實(shí)物校驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)由稱重倉（料斗）、砝碼提升機(jī)、料門、電動(dòng)推桿、振動(dòng) 器、砝碼、千斤頂、傳感器、出料皮帶等構(gòu)成。

散狀物流經(jīng)過輸送設(shè)備進(jìn)人校驗(yàn)裝置料斗后，稱重傳感器 產(chǎn)生與物料重量成正比的電信號(hào)，該信號(hào)輸人微處理器，經(jīng)處理 后顯示出物料的重量值，將校驗(yàn)裝置表盤顯示值和皮帶枰所顯 示的重量值相比較，達(dá)到對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行校驗(yàn)的目的。

系統(tǒng)校驗(yàn)操作流程為：出料皮帶運(yùn)行—設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)—設(shè) 置檢修/校驗(yàn)—提升砝碼至校驗(yàn)位—啟動(dòng)煤源、煤流進(jìn)人料斗→實(shí)物校驗(yàn)裝置表計(jì)值電子秤表計(jì)值偏差對(duì)比—開啟料門，經(jīng)稱 量后的原煤進(jìn)人出料皮帶—開啟振動(dòng)器

2.PLC硬件組成

系統(tǒng)主要由處理器模塊EP-984-265、三塊DIP216型輸 人模塊、三塊DAP216N型輸出模塊及DC24V電源模塊組成。 受控設(shè)備為砝碼提升機(jī)、料門電機(jī)、振動(dòng)器、犁煤器等。作為控制 核心的PLC完成系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)操作，完成對(duì)Modbus網(wǎng)絡(luò) 的協(xié)調(diào)管理，接受外圍受控設(shè)備的狀態(tài)信息，對(duì)外圍設(shè)備運(yùn)行狀 態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

工控機(jī)RS232接口與PLC提供的RJ45 口通過Modbus 網(wǎng)絡(luò)交換信息，傳載、修改控制程序，通過人機(jī)對(duì)話設(shè)置修改參 數(shù)，并根據(jù)輸人命令及外圍傳感器的位置信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn) 行狀態(tài)及位置。Modbus節(jié)點(diǎn)的波物率、奇偶校驗(yàn)等設(shè)置統(tǒng)一。

3.PLC控制的實(shí)現(xiàn)

3.1軟件的選用

上位機(jī)軟件包丨nTouch是一種人機(jī)接口實(shí)用程序的生成 器，由WindowMaker和WindowViewe「兩個(gè)主要部分組成，以 及六個(gè)實(shí)用程序、診斷程序。WindowMake「的圖形功能能生成 友好復(fù)雜的人機(jī)交互式界面，并通過執(zhí)行WindowViewe「運(yùn)行 監(jiān)控層程序，丨nTouch借助DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換）可實(shí)現(xiàn)與其它 軟件如VB等的聯(lián)合工作。其廣泛的丨/〇server功能，便于眾多 相關(guān)設(shè)備的連接。

下位機(jī)軟件包Concept V2.2具有較強(qiáng)的邏輯功能及加強(qiáng) 性能，可在專用編程器，或PC機(jī)上運(yùn)行，用于984、〇uantum系 列控制器編程、測(cè)試、并提供應(yīng)用邏輯文件。主要功能有：計(jì)算、 計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)傳送等，可實(shí)現(xiàn)離線、在線編程，可監(jiān)視LD編 程語言的電流源。

3.2 PLC控制的實(shí)現(xiàn)

3.2.1料門開度控制

改造前的操作系統(tǒng)，料門控制只能處于全開或全關(guān)狀態(tài)，不 能很好地控制料門出口煤流的大小，易使下行的出料皮帶大量 撒煤，改造后，通過上位機(jī)點(diǎn)動(dòng)操作，可根據(jù)需要任意掌握料門 開度。以#1單料門為例，其料門開度的表達(dá)式為：

#1單料門開度K1=(點(diǎn)擊脈沖數(shù)Dtpsl/全程脈沖數(shù) 〇tps1 )x100%

其中，點(diǎn)擊脈沖數(shù)Dtps是實(shí)際操作時(shí)根據(jù)開度大小所需的 0.1s脈沖個(gè)數(shù)，全程脈沖數(shù)Qtps表達(dá)式為：Qtps=單料門全關(guān) 狀態(tài)至全開狀態(tài)所需時(shí)間Ts/脈沖觸發(fā)時(shí)間0.1s。

料門總開度K=#1單料門開度K1+#2單料門開度K2 = (Dtps1/Qtps1+Dtps2/Qtps2)x100%

通過對(duì)料門開度表達(dá)式的鏈接，實(shí)現(xiàn)料門開度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯 示和狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示，使料門開度的控制操作準(zhǔn)確、直觀。

3.2.2砝碼提升機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)控制

提升機(jī)是以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)擺線針輪減速機(jī)減速，通 過安全離合器把轉(zhuǎn)矩傳給絲桿，由螺旋副把絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)共有砝碼提升機(jī)共10臺(tái)，以對(duì)稱面均布 方式安裝，以#1砝碼提升機(jī)指令為例，圖2為其程序流程圖。

砝碼提升機(jī)在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，為了防止料斗秤刀口因秤 體不平衡而損壞，砝碼提升是按照對(duì)角的順序依次進(jìn)行。以砝碼 提升機(jī)三個(gè)狀態(tài)間行程的實(shí)測(cè)時(shí)間作為時(shí)間功能塊TON的輸 人設(shè)置參數(shù)，可起到加強(qiáng)機(jī)械式限位開關(guān)的功能，對(duì)砝碼提升機(jī) 動(dòng)作進(jìn)行限時(shí)保護(hù)。

3.2.3出料皮帶與料門聯(lián)鎖控制

在系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)狀態(tài)下，按照“逆煤流開機(jī)”原則，料門的開 啟，需在出料皮帶啟動(dòng)的前提下，才能實(shí)現(xiàn)。以#1單料門為例， 其開啟的程序梯形圖如圖3。

其中輸人%1:00011、％1:00001的InTouch代號(hào)分別為出 料皮帶運(yùn)行狀態(tài)、#1單料門非開狀態(tài)。內(nèi)部變量％0:00101、％0: 00110的Intouch代號(hào)為#1單料門開指令及料門與出料皮帶 聯(lián)鎖指令。％0:00001為#1單料門開指令輸出。

3.3節(jié)省丨/〇點(diǎn)的方法

3.3.1內(nèi)部時(shí)間功能塊(計(jì)時(shí)器）的利用

在該系統(tǒng)實(shí)物校驗(yàn)砝碼提升機(jī)動(dòng)作過程中，其上下行速度 基本相同，在下降位（最低位）、校驗(yàn)位（中間位）、檢修位（最高 位）三種不同的狀態(tài)，是采用機(jī)械限位開關(guān)作為狀態(tài)傳感器，實(shí) 際操作過程中，狀態(tài)臨界位易發(fā)生因卡死、接觸不良等原因引起 的故障。時(shí)間功能塊TON作為PLC內(nèi)部元件，以其限時(shí)功能實(shí) 現(xiàn)PLC回路的通斷，即以“軟”觸點(diǎn)代替“硬”觸點(diǎn)，節(jié)省了輸入點(diǎn)數(shù)，且可避免機(jī)械式限位開關(guān)在自控系統(tǒng)中應(yīng)用的不足，對(duì)砝 碼提供機(jī)起到了限時(shí)保護(hù)作用，降低了故障率。

3.3.2內(nèi)部16位內(nèi)部寄存器的使用

在使用R400XX16系列位內(nèi)部寄存器時(shí)，使16位中的各位 與各輸入輸出點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。如寄存器R400xx.y1、R400xx.y2、 R400xx.y3分別對(duì)應(yīng)#1砝碼提升機(jī)的檢修位、升起位、降下位。 這樣使得原本需要三個(gè)輸人點(diǎn)的情況，只需要使用R400xx ?個(gè)內(nèi)部寄存器的三個(gè)數(shù)位即可解決，即原本需16個(gè)I/O點(diǎn)，通 過使用一個(gè)16位內(nèi)部寄存器，占用一個(gè)輸人點(diǎn)就夠了。以 Concept編程軟件里，丨/〇點(diǎn)與寄存器之間的對(duì)應(yīng)置換關(guān)系，通 過IEC-BMD丨功能塊實(shí)現(xiàn)。

3.3.3具有切換功能的固定按鈕的應(yīng)用

如實(shí)物校驗(yàn)砝碼的校驗(yàn)/檢修、手動(dòng)/自動(dòng)等功能，可通過調(diào) 用WindowMaker圖庫內(nèi)的固定按鈕，各只需一個(gè)點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn) 兩種相對(duì)功能狀態(tài)的切換。

3.4 PLC間網(wǎng)絡(luò)通訊

入廠煤電子秤及人爐煤電子秤的數(shù)值采集由集中控制室PLC1完成，校驗(yàn)室的數(shù)據(jù)如煤流、人廠煤量、人爐煤量、上行皮 帶的狀態(tài)開關(guān)量等則主要通過校驗(yàn)室PLC2與集中控制室的 PLC1間的Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)通信來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)為屏 蔽雙絞電纜，傳送速率為1MB/ScJ該系統(tǒng)中的PLC1、PLC2作為 對(duì)等邏輯關(guān)系的節(jié)點(diǎn)，可通過獲得令牌來傳遞信息。PLC通過功 能塊、數(shù)據(jù)字段來實(shí)現(xiàn)PLC間的查詢、應(yīng)答功能，PLC的功能塊 決定其所執(zhí)行的功能。PLC1數(shù)據(jù)字段包括執(zhí)行該功能所需的數(shù) 據(jù)信息，如從PLC2讀保持寄存器的開始地址、該寄存器的內(nèi)容 以及存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)所需的寄存器個(gè)數(shù)。PLC2查詢信息的數(shù)據(jù)字 段應(yīng)包括讀取的數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)地址（N0DERDDR)、遠(yuǎn)程路徑ROUTPATL)、從屬寄存器(SLAVEREG)地址、寄存器數(shù)量。該 實(shí)物校驗(yàn)系統(tǒng)PLC2的通訊功能由CREADREG功能塊完成， 共占用內(nèi)部寄存器26個(gè)，較好地解決了校驗(yàn)室與集中控制室之 間的通訊問題。

4.結(jié)束語

改造后實(shí)物校驗(yàn)系統(tǒng)的自動(dòng)/手動(dòng)校驗(yàn)、料門開啟、出料流 量控制、及相關(guān)設(shè)備的啟/停、聯(lián)鎖、解鎖實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。具 有定值設(shè)置、超時(shí)限保護(hù)功能。通過與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可直觀地反 映系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)作為上煤、配煤程序控制系 統(tǒng)PLC的遠(yuǎn)程站，方便實(shí)物校驗(yàn)室與集中控制室的信息交流。