输煤控制系统PLC网络结构和计算机监控软件设计.doc

输煤控制系统PLC网络结构与计算机监控软件设计 祝 明 华能南通分公司（电厂） 南通 摘要：根据工况将不同的设备组合成不同的工作流程，以集散控制技术为基础，应用PLC网络实现了对输煤设备的现场控制、电控室控制、中控室控制。以FIX软件为工具，通过定义PLC的I/O端口映射表方法，以时间、事件、故障为触发手段，设计了实时监控软件，并实现了输煤量与数据库系统的数据接口。 关键词： PLC网络 监控软件 集散控制 1．前言 煤炭装卸效率是电厂输煤码头考虑的主要问题之一，采用单台设备起动的分散操作方式，运行效率低，无法集中控制和监测设备的状态与故障情况，而且流程下游设备故障造成堆煤、大块来不及分离等现象时有发生，严重时可能造成带式输送机载煤过量而使皮带损坏。这些现象的发生给输煤设备的运行、维护带来了困难，也造成了装卸时间长，船期延误等。 集散控制系统是以多微机控制为基础，由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信技术等相互发展、渗透而产生的控制系统。它作为一种特殊的多变量控制系统，可以控制众多类型的现场设备。在系统化控制中，强调根据过程的要求对现场设备发出控制命令，接收现场设备状态信息，协调各现场设备的工作关系。 将集散控制技术应用到输煤控制系统中，根据工况将不同的设备组合成不同的工作流程，在满足单台设备分散操作的基础上，由中控室PLC或监控计算机对工作流程（或设备）进行集中控制，不仅提高了工作效益，保证了设备运行与工况的安全，而且可以对运行设备进行实时监控，使故障排除、设备维修更加方便。 2．输煤控制系统PLC网络结构 输煤码头控制系统的对象一般由卸船机、带式输送机、堆取料机、装船机等主要设备以及大块分离器、除铁器、核子秤等辅助设备构成。根据煤炭运输的要求，可以将煤炭的装卸工况划分为以下几种： 煤炭上堆：海船→卸船机→带式输送机→堆取料机→堆场 直接中转：海船→卸船机→带式输送机→装船机→驳船PSPARIISPARIIAR P S P A R I I S P A R I I A R 堆场取煤：堆场→堆取料机→带式输送机→装船机→驳船 为实现上述功能，用PLC网络实现对设备的控制，其原理框图如图1所示。图中，由PLC主机与多个远程站构成的PLC网络实现对多台设备的控制，如卸船机、带式输送机、堆取料机、电动翻板、除铁器等。各设备信号连接到PLC工作站中，每个工作站分别控制一台或多台设备。PLC中的I、O端口分别对应各设备的起、停等开关量、模拟量输入输出。例如，带式输送机的输出信号有故障紧停、重度跑偏、允许中控、运行、现场紧停、电机电流、电机电压等，这些信号分别连接到PLC的I端口，作为PLC的输入信号；带式输送机的输入信号有运行、紧停、复位、机头喷水等，这些信号则连接到PLC的O端口，作为PLC的输出信号。 图1 输煤控制系统PLC网络结构框图 监控计算机通过并行口与PLC进行通信，两台监控机之间采用点对点连接方式连成网络以实现冗余，保证在单台计算机故障下系统仍能够正常运行。监控机可以通过企业内部网络连接到企业服务器中。 上述设计中，可以实现以下三级控制： 现场控制：主要是设备操作箱旁的操作，如电动翻板的操作箱； 电控室操作：在设备集中的电控室实现对单台设备的控制； 中控室控制：在中控室PLC操作器上或监控机上操作。 PLC主机与远程站之间采用分布RIO网络，实现PLC主机对各远程站的控制，一级网络最多可以控制31个远程站，通信速率为9600bps。 3．监控软件设计 本系统监控软件实现的功能主要有：工作流程的起动、停止、空载、负载、紧停、复位操作；单台设备的起动、停止、紧停、复位操作；各台设备的状态监测（如运行信号、故障信号等）；设备模拟量的记录（如电机电流、电压）；故障信号发生后的报警及自动切换；输煤量记录到数据库管理软件中等。 3．1 PLC输入输出端口映射 监控软件的许多操作和状态显示是基于PLC的I/O端口状态进行的，为保证读取准确，软件中开辟了一个存储空间用于存储PLC端口状态。通过PLC对应的I/O驱动软件，将PLC的端口及寄存器状态映射到监控计算机的某一存储区域中（映射表），监控软件定时扫描映 PLC I/O驱动程序 I/O映射表 应用程序 图2 监控软件数据流向结构框图 射表的状态值对I/O端口状态进行判断，或将命令通过此表写到I/O中。其原理如图2所示。 I/O映射表根据PLC的端口输出性质，划分成不同的区域，分别用于存储数字输出量、数字输入量和模拟输入量。映射表与PLC端口之间的刷新时间可以按需要人工设定，最快可以达到0.5秒。 为保证监控软件与PLC的通信正确，应用MB+网络结构实现PLC与监控