DOC《PLC》

PLC 在冷渣机上的应用作者:舒强四川龙麟锅炉设备有限责任公司 摘要: 随着工控技术的日益完善,可编程逻辑控制器(PLC)已得到了成功的应用和广泛的认可.

在循环流化床锅炉采用分散控制系统(DCS) .进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中.PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑.为提高冷渣机在锅炉上的自动化控制,引入PLC控制已是大势所趋. 关键词:PLC DCS 循环流化床锅炉 冷渣机 自动化控制 一PLC概述 1.1 可编程控制器(Programmable Controller)本应简称为PC,为与个人计算机(Personal Computer)的简称PC相区别,所以将可编程控制器简称为PLC(Programmable Logic Controller).它是以微处理器为基础的新型工业控制装置. 1.2 特点

1 编程方法简单易学

2 功能强、性能价格比高

3 硬件配套齐全,使用方便,适应性强

4 无触点免配线,可靠性高,抗干扰能力强

5 系统设计、安装、调速工作量少

6 维修工作量小,维修方便

7 体积小,能耗低 二 冷渣机概述 2.1冷渣机的作用 上个世纪80年代以来,流化床锅炉由于燃烧充分、热效率高、排放污染物少,因此得到了广泛的应用.冷渣机是流化床锅炉灰渣冷却及输送设备,其主要作用有以下几个方面:

1 加热给水,起省煤器作用;

2 加热空气,起空气预热器作用;

3 保护炉膛存料量和良好流化;

4 细颗粒分选回送,提高燃烧和脱硫效率;

5 保持灰渣化学成分的物理活性,有利于灰渣的回收利用;

6 实现机械化作业,减少除渣工人数量,节省人员开支;

7 可实现自动化,保障工作人员安全,避免高温辐射和烫伤. 2.2 冷渣机的形式 流化床锅炉目前配用的冷渣机一般有流化床风水联合式、滚筒式、钢带式冷渣器机. 流化床风水联合式冷渣器分溢流式、迷宫式、沟流式、气槽式.其工作原理是,利用流化风使渣处于鼓泡状态运行,用风冷和水冷埋管冷却热渣.每台冷渣器相当于一台小鼓泡床锅炉,其操作要求较高.从理论上讲,该型冷渣器只要进渣阀开度控制适当,应能实现连续进渣,但由于炉膛内渣和结焦大小的不可控性,使渣、焦的流动性难以预料,从而影响出渣的连续性. 滚筒式冷渣机分螺旋式、百叶式、扬料板式和蜂窝式,蜂窝式(即多管式)又有水平布置型和倾斜布置型两种.滚筒式冷渣机的工作原理是,利用螺旋片、百叶片、扬料板焊于筒体内,通过筒体转动,使之充分与热渣接触,并把热量传递给冷却水.该型冷渣机对渣和焦块大小的适应性强,不存在结焦危险,容易实现连续运行,其操作要求较低. 钢带式冷渣器工作原理是,利用风把摊在钢带上的热渣的热量带走.由于风的热容量比水小得多,所以该型冷渣器需要较大风量、较大场地.故渣量过大时,不宜采用.该型冷渣器操对渣粒大小不敏感,冷渣器内也不会结焦,其操作要求不高. 三 冷渣机电控系统 3.1 冷渣机的电控要求 冷渣机基本要求是在满载情况下能正常启动的要求,有超压、失压、超温、断水报警等安全措施. 3.2 冷渣机的电控描述 3.2.1控制系统选用的元器件均为国内外优秀品牌,可靠性高. 3.2.2控制系统设有远/近地控制.远程控制为DCS控制,近地控制为现场控制.两控制方式互为互锁. 3.2.3DCS控制时,可根据炉床炉压4-20mA信号来控制冷渣机转速,实现自动调节、自动控制,有效地降低人工调节冷渣机转速的劳动量;

3.2.3控制柜设置有急停功能,该功能可在任何控制方式下实现紧急停机. 3.2.4冷渣机进出水口设有PT100温度传感器,该信号直接传送至DCS,可实时监控进出水温度变化.当温度超过设定值时,DCS给出控制信号,及时控制冷渣机的运转;

3.2.5冷渣机进水口设有压力变送器,压力反馈信号4-20mA传送至DCS,当压力超过设定值的上、下限时,DCS给出控制信号到控制柜;

3.2.6冷渣机进水口设有差压变送器,变送器将得到的水流量以4-20mA的信号反馈至DCS.当出现低流量或断流时,DCS控制冷渣机报警并停机,有效地保护冷渣机本体. 3.2.7冷渣机在电动机的轴端安装有速度传感器.4-20mA信号传送至DCS,可实时监控设备转速;

3.2.8冷渣器进出水口阀门采用智能型一体化.具备行程限位、过力矩、远/近地控制、阀位反馈输出接口等送至DCS或本体控制柜,并可接受DCS4-20 mA调节信号控制进出水口阀位;

3.2.9冷渣机底座上安装有接近开关,当筒体出现轴向、径向位移并超出允许值时,控制柜报警并将DPDT开关信号送至DCS,及时通知检修人员进行调整;

3.2.10电动高温灰渣阀与控制系统连锁,当冷渣机出现事故停机情况时可自动关闭下渣阀门停止给料,有效地保护冷渣机本体;

3.2.11冷渣机与后一级输送设备互锁,当后一级设备出现故障时,冷渣机自动停机,避免出口物料堆积产生二次事故;

基本受控设备及控制要求 表3.1 序号 设备名 安装地址 作用

1 电接点压力表 进水侧 欠压时停机并报警;

超压时报警

2 电接点温度表 进水侧 超温时停机并报警

3 电接点温度表 出水侧 超温时报警

4 流量计 进水侧 低流量、断流时停机并报警

5 变频器 控制箱 过载、过压、过流等故障时停机并报警 可选检测、控制设备 表3.2 序号 设备名 安装地址 作用

1 温度传感器 出渣箱 检测出渣温度

2 速度传感器 主驱动电机轴端 检测筒体转速

3 接近开关 筒体低温段 检测筒体轴、径向位移

4 进、出水电动阀 进、出水侧 开关水循环系统

5 电动高温灰渣阀 锅炉下渣管 开关下渣口 可替代设备清单 表3.3 序号 设备名 安装地址 替代设备名

1 电接点压力表 进水侧 压力变送器

2 电接点温度表 进水侧 温度传感器

3 电接点温度表 出水侧 温度传感器

4 流量计 进水侧 差压变送器 控制柜基本受控设备与DCS联系I/O清单 表3.4 序号 受控设备 I O 地址 备注

1 变频器 AIN1+ 接受DCS频率调节信号 AIN1- AOUT1+ 转速反馈至DCS AOUT1- AOUT2+ 电流反馈至DCS AOUT2-

2 温度仪 AOUT1+ 水温反馈至DCS AOUT1-

3 压力变送器 AOUT1+ 压力反馈至DCS AOUT1-

4 差压变送器 AOUT1+ 流量反馈至DCS AOUT1-

4 电控箱本体 DIN1 渣机启/停信号至DCS 连续开关信号 常开 DIN2 DIN3 下渣电动阀开信号至DCS 脉冲开关信号 常开 DIN4 DIN5 下渣电动阀关信号至DCS 脉冲开关信号 常闭 DIN6 NO1 运行指示至DCS COM1 NO2 远程允许指示至DCS COM2 NO3 进水低压指示至DCS COM3 NO4 进水高压指示至DCS COM NO5 进水高温指示至DCS COM5 NO6 出水高温指示至DCS COM6 NO7 断水指示至DCS COM7 NO8 变频故障指示至DCS COM8 NO9 下渣电动阀开到位指示至DCS COM9 NO10 下渣电动阀关到位指示至DCS COM10 NO11 下渣电动阀过力矩指示至DCS COM11 逻辑框图 图3.1 四PLC的选型 4.1 品牌选择 PLC品牌有很多,国外知名品牌有德国西门子Siemens、罗克韦尔(AB) 三菱(mitsubishi)光洋(Koyo) 欧姆龙(OMRON) 莫迪康(modicon)LS产电 GE Fanuc 松下电工(nais) ;

台湾:永宏、台达、盟立、FAMA(现属于盟立)、安控、士林、丰炜、智国、台安;

大陆:德维深、和利时、KDN、淅大中控、淅大中自、信捷、爱默生、兰州全志、科威、科赛恩、南京冠德、智达、海杰、易达等.其中具有代表性型的是国外:西门子 三菱(mitsubishi);

中国台湾:台达;

大陆爱默生. 中达电通股份有限公司是世界第一大开关电源供应商台达电子集团的子公司,1992年成立于上海,在全国拥有35个分支机构与服务网点.台达DVP系列可编程序控制器以高速、稳健、高可靠度应用于许多工业自动化机械上;

除了具有快速执行程序运算、丰富指令集、多元扩展功能卡及高性价比等特色外,并且支持多种通讯协议,使工业自动控制系统联成一个整体. 4.2 型号选择 在本设计中采用台湾DVP-ES2/EX2系列产品.本系列是基础顺序控制主机的代表,提供经济、提升效率、高功能的小型PLC. 特点: 1. 主机点数:16 /

20 /

24 /

32 /

40 / 60;

2. 16k steps大程序容量 ;

3. 内建3个通讯端口:1个RS-

232、2个RS-485,可各自独立运行(主M从);

4. 最大扩展IO点数:256点输入+16点输出或256点输出+16点输入 ;

5. DVP-EX2主机内建12-bit模拟分辨率4AD / 2DA,同时提供14 -bit分辨率模拟M温控模块供使用者选择;

6. 内建8点高速输入(2点100kHz,6点10kHz)并支持U/D、U/D Dir、A/B计数模式;

7. 新增多种特殊运动指令:闭回路控制、对标、遮蔽、立即变速度与S曲线(S-Curve)加减速功能;

8. 新兴行业应用:针对太阳能PV追日功能应用开发出专用指令及功能块;

9. 变频器方便指令:正、反转、停止、运行等适用于台达变频器控制的指令;

10. 密码保护功能:子程序密码、用户识别码、尝试次数限制;

11. 高效率指令执行;

ES2与ES性能比较 表4.1 更新200点 扩展I/O LD指令 MOV指令 DMUL指令 DEMUL指令 ES2 1ms 0.54μs 3.4μs 11.4μs 10.3μs ES 6ms 3.8μs 18μs 150μs 55.4μs 备注 更新I/O扩展机 基本指令 16-bit数据搬移指令 32-bit乘法指令 32-bit浮点数乘法 考虑到需要留有一定的端子富余量故而准确型号选用DVP40ES2-R.主机点数为40点,分配为24DI/16DO. 五 程序编写 5.1 站点分配 输入站点分配 表5.1 序号 输入点 输入指令 指令来源地址 备注

1 X0 急停 面板按键

2 X1 近/远地选择 面板按键

3 X2 启动 面板按键

4 X3 停止 面板按键

5 X4 进水低压信号 DCS

6 X5 进水高压信号 DCS

7 X6 进水高温信号 DCS

8 X7 出水高温信号 DCS

9 X10 断水/低流量信号 DCS

10 X11 筒体前位移信号 DCS

11 X12 筒体后位移信号 DCS

12 X13 筒体下位移信号 DCS

13 X14 出渣超温信号 DCS

14 X15 变频器故障信号 DCS

15 X16 启动 DCS

16 X17 停止 DCS

17 X20 报警消音 面板按键

18 X21

19 X22

20 X23

21 X24

22 X25

23 X26

24 X27 输出站点分配 表5.2 序号 输出点 输出指令 指令去向地址 备注

1 Y0 运行指令 中间继电器

2 Y1 远程指示 中间继电器

3 Y2 进水低压报警 面板指示灯

4 Y3 进水高压报警 面板指示灯

5 Y4 进水高温报警 面板指示灯

6 Y5 出水高温报警 面板指示灯

7 Y6 断水/低流量报警 面板指示灯

8 Y7 筒体前位移报警 面板指示灯

9 Y10 筒体后位移报警 面板指示灯

10 Y11 筒体下位移报警 面板指示灯

11 Y12 出渣超温报警 面板指示灯

12 Y13 变频器故障报警 面板蜂鸣器

13 Y14 综合报警

14 Y15

15 Y16

16 Y17 5.2指令 5.2.1近/远地选择:要求送出一组无源触点的开关信号到DCS作为远控指示,因PLC输出站点分配形式是多Y对应1C,及多个Y点对应一个COM公共点.因此将远控输出Y1送到中间继电器,经中间继电器送出无源触点的开关信号. 图5.1 指令表:LDI X1 OUT M0 LD X1 OUT Y1 5.2.2启动回路:具备远程启动和近地启动,两启动方式为互锁关系,并且在现场具备急停功能和事故停机. 图5.2 指令表:LD X16 AND X17 AND Y1 LD X2 AND X3 AND M0 ORB ANI X0 ANI M1 OUT Y0 5.2.3故障报警:具备各项报警且须送出到面板指示灯.下图为部分报警: 图5.3 图5.4 5.2.4停机保护:在出现可能损坏设备本体报警时,要求设备停机,便于保护设备本体. 图5.5 5.2.5综合声光报警:各项报警时都要求输出声光报警,以提示值班人员.Y输出到面板蜂鸣器. 图5.6 ........