（测试计量技术及仪器专业论文）集散控制技术在电厂出灰控制系统中的应用.pdf

礤圭论x集散控制技术在电f “出灰控制系统中的应用 摘要 本文基于实际工程背景，研究与探讨了张家港发电厂粉煤灰千出灰榘散控制 系绞戆设诗与分辑。该系统是瓷袋教诗篓撬系缓( d c s ) 与霹绞程序控剿爨( p l c ) 融合为一体的、过程自动化与信总管理自动化相结合的新激综合集散控制系统。 本文主鼹包括以下几个方面的内裙： ( 1 ) 简要介绍了粉煤灰于出敷系统目前所毒在的闫题，论述了粉煤灰于出灰 集教控裁系统靛慧俸方案与设诗。 ( 2 ) 论述了p l c 与上位桃之间、本系统与全厂d c s 之间通讯的实现 ( 3 ) 阐述了顺序控制设计法在p l c 程序设计中的应用。 ( 碡) 摄据模块彼编程戆愚想，剃蠲s t e p 7 掇谈的编毽条磐，分辑鹾究怎么建 立仓泵淑获功能块、食泵出灰连锁仲裁功能块。 ( 5 ) 少绍了气力出灰集散控制系统主控界面的设计与功能。 关键词：集散控制系统，气力出获系统，两络通讯，p l c 程净设计，主控 界面 霰士浚窆集鼓控翻披术在龟厂黥获控麓系统孛魏嫩耀 a b s t r a c t l 拄t h s d a p e r ，喜c o m p u t e rc o n t r o ls y s t e m w h i c h i s a p p l i e d o t r a n s f e r r n g a s h 主珏z h a 礴f3 a g a n g 嬲毫rs t a t i o ai s 硅e s 主 蓼；e 蘸基建矗a r r a l y z e db a s e d 砖t h e p r o j e c tb a c k g r o u n d 。t h es y s t e mi 8c e n s i s to fd c sa n dp l gw h i c hc a l la c h i e v e p r o c e s s i n ga u t o m a t i o na n di n f e r l i l a t i o nm a n a g e m e n ta u t o m a t i o n 。d u r i n gm y w r i ti n gt h i sp a p e r ，t h ef b 王! o 释i n 彗辩 廷h a sb e e ed o n e ： ( iji n t r o d u c e dt h ep r e s e n ts it u a t i o na n dd is e t l s s e dt h et o t a lp l a na n d d e s i g n a t jo bo ft h ec o n t r o ls y s t e m a ( 2 ) d s e e s s e dt h e c o m m u n i c a t i o ao fp c - a n dp l c 、p 撼a n do t h e r 强然。 3 a p p l i e dt h et h e o r 了e fs e q u e n t i a lc o n t r o lt ot h ep l cp r o g r a m 。 ( 4 ) i nt h i sp a p e r 。a n a l y z e da n dd i s c u s s e dh o wt os e tu pa s ho u t f u n c t i o nb l o c ka n da r b i t r a t i o nf u n c t i o nb l o c kw i t ht h ec o n d i t 。 o i l p r a v i d e d 姆s t e p 7 ，a n db a s e do 珏n e w g r o g r a mm e t h o d s ， ( 5 ) 转t l e d u c e d t h e d e s i g n a n d f u n c t i o n o f t h e m a s t e r c o n t r o l n t e r 锄g e 。 k e 弹o r d s ：d c s ，s y s t e mo ft r a n s f e r r i n ga s h ，n e t w o r kc o m 强u n i c a t i o a p l cp r o g r a i c g ，m a s t e r - c e n 喜r o li 魏t e r f a c e 。2 m 鬻6 2 4 7 50 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的磷究成果，也不包含我为获得任何教育税构的学位或学 历而使用过的材料。与我一阎工作的问缮对本学位论文做出的贡献均 己在论文孛佟了翻确瓣说鞠。 磋究燕签名： 硼年7 蜀声鏊 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文麴电子和纸质文档，可以借阅 或上阏公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上阚公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关蛾定和程序处理。 研究生签名： 川年7 月卢臼 硕士谂变囊觳蒋搿技术在建爨魏经裁系统书躺艨瘸 1 i 漾趱背景渊 第蠢章绻谂 零渫麟聚嚣手豢黎港蓑惫r 蕊蕊鸯凄蒺萋糕薯瀵。 羚燃获是发邀，瓣彝王鼗璇穗，约砉惑厂凌渣静豹鲻妫麓。燃爨辗炉是 必电厂瓣藤餐发惫鼗黼乏一，锻炉燃艨嚣重撩藏夫滚酶含尘爝气，出于环绦熬甏慕， 矮气苓瓣瀛攘簿藏戮太麓孛，其术瓣魏尘累爨龄瞧除皇戆煮溅涟餐嫒集。姨蕊莛 囊蠢豪擞，睡蓑籍懿渫方法霆暴麓零畿荻舅蕊，瞧瘩蠢获蠢蕊静茬嚣下秧赚；运 行嚣蕊燮，占羯大爨熬未遣窝农爨滚，溪藏夫澈零；盈接入黎麓静荻拳瀵箴拜 保上的= 淡污染，瓣粼隧舱属民瓣嫩滔环境膏徽夫嚣响生成嬲瓣环境污灏# 念遥 蕊袭爨瀵瀵襄。夔饕簸麓毫鸯羔魏瓣浚曩，惑麓耩褰耋甭攀罐失，襄爨获辩薅夔 萋邀嚣懿螓燕，莲今滋盎，年鼗菰激叠羟踅过i 钇缱。瑷鬻震舞靛粉漂凝燃彀魏 由，蠢溺童遮，污染蟒辘，是盒娃濑的一块“一洛濂”。毽楚璇禳入髓逐澎汰锨鞭了 蝰潆蒙撼稔簦，囊谈潮髓爨菱是一静灌在獒黎葚辩漳，婺袋姆波台理襄懋* 避_ 鼙 虢变褒潞蕊，嚣零藩鼗主建、撩麟瓣梁，爻嚣斑惫遂豢寨鬏济敷盏。舞秘淡覆舞 宝，誉演爨甏有资潦蕊余鼗提菇疑游效益豹鬟蘩添蘧之。 粉燃凝瓣裁甩途撩为鞋下几个辫灏； l 簸爨蓑孛蕊靴瓣羲，戴稔蠖蠢薮蘧徽涨； 锺懋产轻鬟静糕耪攥获粼鞍。生产耱燃获羯粒魁淤辫燃获交羔繁聚辩， 掺部势糨及无烟煤濑念成球，糍1 2 q o 1 3 脯高温下燃贻箍成，燕懿辩戆天 造滋凝惠靛轻囊爨祷。隧蕊褰重辍、麓蒸链煞黔* 毒攥寒裁遮柽凄瀑爨叠：褥搏， 疆轻黎糕躲霆耋，嶷躐糗渡嚣藏薯。 3 鍪产羚潆获黛缭砖囊空t 洛姥，滏芨羚攥窳零淀。 ( 4 燃予回填绦溃、出沟、瓣潞潍滁等。 气鸯懑菱系鬟爨必宠蓑鸯厂鬻赣耱襄葵簸溪镰篷，爨攀狳耩甍鬃避缫耱窀羹 _ i 箨楚燮窳裂整令熬憩凝篷安囊熏产静一个嚣戮癸繁。毽燕懿耄厂靛覆掇狄系统 自动豫糕潦低，尚娥予入工操俸状淼，现有瀚瀚窳系统的太羔撩作，运挂人爨葵 爱强囊穴，凄袤蘩攀懿下，露嚣鹫辫整差；醭淡、壤譬事黪溅鼹菱熏。瓣魏菠遥 惫r 趱麟黢鹱系统蒜娥燃囊之慧，辫祷摆嚣繇瓣辩茬赣骞漉，建麦先袭、可靠、 毒效、馔拣鹣控割豢蠛蘩是零狡瀵诗静主要嚣豁。气力篷畿趣淤茬麓蘸懿熟毒靠 运行，姆犬太挺离缀声效率，降瓣救障率，像淤蛰产安全，撼蕊鑫动纯水警秘餐 遵零警，媾狳毫r 辩醛罐嚣黎，繁承、蔷逮、镄鬻子襄，敬辫磐袭苇魄嚣塔镶三 硕士论文集散控制靛沭在窀厂避敷控制系统中的赢蠲 羹经济效簸。本文魏爨蘩予这一工程背景。潮臻当蓠先避煞霹编程控制器 ( p ，r o g r a m m a b i el 埒髓 c o n t r o l l e r ，篱辣菇p l c ) 蔽拳鞍集鼗羟截系统( d i s t r i b u t e d c o n t r o ls y s t e m ，简称d c s ) 技术，开发和研制丁热电厂气力出灰自动控制搽统。 量。2 气力逡灰控制系统鳇瑗状帮发展方良 火力靛电厂重视环像，更重视废物综合利用，为实现电输搬下来的粉煤、歇综合 利用，已广泛采用气力出灰系统。嘲黼国内的气力出灰控制系娩大部分已缎从传 统装缝奄嚣逻爨毫跨蹶窿囊控爨系绫逐步遘度妥激霹壤程逻蜓整粼器( p 强涎主 要菝心熬掩灏系统，巍谢一些是班哥揣程薤裁器( p l c ) 为梭心灏集数控稍寨缆。 由于p l c 内部采用微处熙器进行逻辑控制，提谳了控制的灵活性和可靠性。殴绎 被广泛的瘛臻在生产过程爨魂化控制中。采餍p l c 躲气力出获系统一般采嬲横擞 溪器羹箨螽穗缮套赘方法辩凄菱系统王露捷态避褥薤控。爨转螽采委手瓴舞蓑茬 制系统的遄行以及各阀f 1 的开关。徽耀随着计算枫通信技术蒂口依息技术的淡鼹， 早期单一的p l c 控制系统已经显得陈旧落后，不能根好的适威怫骞新的要求，主 要落毽奁戳下逢令轰藤： 缀织浚 组织块是操作系统和用户程序的接口。它们出操作系统调用并控制循环和中 断程序的执行以及可编稷控镱4 器如何崩动。s 7 提供了很多的维纵块，这些绒织块 兔谗矮户翻建在特定鹣辩阕撬行藜程枣。矮缰甄旋迨毒鞋截建对特定事侮嗡疲弱 程序，如错误检测。 - 2 8 * 硕j ：论文集散投谁技术在电厂蹴灰控制系统中的应用 4 。3 仓泵自动出灰功能的实现 根据上节介绍的编程思想，在本系统中，编写了一些功能模块f b 、功能f c ， 然后在组织块o b 里循环调用它们，就可以实现自动出灰功能，以及和上位机通讯 功姥。下逮奔缓稷黟孛霜饕熬嚣个主要懿瑗筑浚( 疆) ，蔽及魂戆( f c ) 。关于逶 讯的功能块在第六章照有介绍。 4 3 1 仓泵出获功能块设计n 嬲 由第二：章的干出灰的工艺流襁和控制要求可知，控制仓泵进料、出料的主要 执行部件是电磁阀，为了保证p l c 控制下仓泵备阀门的开关动作之间的正常衔接， 因踅农p l c 孛采熙了挝藿反馈投疑，帮：弓| 入各烫门戆嚣至篷售号霹荧至l 位售 号。在出灰流程串，电磁阀按照一定的逻辑顾膨通断，且栩互之间存在麓复杂的 联锁与互锁关系，如累考虑不周，将极易导致喷灰、堵管等故障。此外，对于整 个干啦获系统来说，每个仓泵进如料的动作顾序是基本相弼魄，所不同的是，对 于共获管豹三个仓聚，当一令在滋料时，勇一令鄹处于逶辩藏等待出籽状态，两 者通过“出料请求”信号进行切换。因此，如聚设计好一个仓泵的出灰流程控制 程序，赫它仓泵的控制程序只要猩对应的背景数据块里修改相应的参数就可以了 这榉大大缝短了设诗瓣闯。 檄始顺序控稍法靼模块化编獠的思想斡懑想，结合单仓泵出灰过程中输出量 的变化，可以将单仓泵的出灰流糨划分为1 0 步，编写出一个通用的出灰功能块 f b i o 。稷序流程图如下图4 3 ，1 1 。 各个仓泵遗荻豹程序流穗一样，出获葫穗块建立螽，逐要为每一个奄泵建立 相应的背景数据块，这样在调用功能块以及棚_ 瞧的背景数搬块时，就可以实现此 仓泵的出灰功能。 一2 9 硕士论文 集散控制技术在电厂出凝控制系统中的应用 如确秘垮群懿狳测拣惑耘盘蝌e t l 奎 s 娃：t 秘+ 掉转氏饕l 虑”弗“霸糕| 等；彝 墩辑蒋貅惑舔为j ，潮甜j 壤撅霸愆澍 器t 储2 峨。镟黔辩一l 一! 誓 橇凑藤z 瀚船帮艇挺避巍昏敞瓣，鳓般兹敞 瓣，鞋耋1 1 嚣麓戴粼，# 稿整瓣瓣 f # 王篝簿j + 瓣 涨蕊撅鲞瓣罐j 羧i 糕悫褥溶s 臻p2 秘浆番馥辩，剿捧瓤，摁耪。 y 辩，溯瓣璃罐瓣、辫l l 瓣妒溯，设黉辩定进鞲时 ! ”惫堂芦 瓣一i 湖骐前纂漱蓄穗强矬l 熊绺梅漆s + l 盼魁 娥袋钶截黪，嬲捧# k 搬镣； 、 爹善 垮j 蠹纛攀爨瓣黼瓣露搿述糕+ 螂鞋，罐嚣璐太避 麟瓣瓣舞赣捌秘麓：黼锺骐申“啼浆摊，划燕觏 壤蕊瓣溯溢黼搠t j 菇骥0 虢臻糍，鼓s 黯3 麓1 拭 毒瓣辫s 秘p j 4 漱删鬓谗壤g l $ 嘲m 蓊剡魁衢 | 薹 瓣i 擎。童j 一一。 、 ： 、 羔墨 潮爝瓣藏穆裁赫麟斌。羲鼹黼熊褥啦糍。如馨 熬谬荆，濒，潮糕黪檄蕊璐黪鞲瓣鬻凝铃i 办魁谢 瓣鞲t 瓣镤瓣糕嚣搬辩嬲，漆曝瓣糠蔷辨e p 4 鞭 蘸谨糍瀛壤释。黛旗餮懿鬻珏撵2 6 j 。 添裁蘩j 舞骥糊瓣瓣戆鬟零禽疆穗获，鞭捺 l 。 娥簿耨再譬o _ 。 曼镶鬻糍鬻黼裂- y ” 令 蓦；- 一i l 一誊叠一l j ， 舔嘲蘩蘩嗡羲蠹。罐| 蘩豢赫麓褥 秘。z ，砖 黎掣燃畔麟龄馘鳗对漪 - 3 0 一 硕士论文集散控制技术在电厂出灰控制系统中f l q 应用 嚣4 + 3 i + 1 龟蒙赛获流程鹫 这个系统的仓浆鼢灰程序就魁根据上面这个流程图进行编写的，在s t e p7 标 准软件包提供的3 瓣最常攫戆缡磴语言里，袋怒浆是语旬淡藕程语言。这是霆鸯 语句表编程语言灵活方霞，毒类徽予汇鳊语富麴特赢， 亟接邈于氍器蠹部麴控铡 程序，所以被很多专她编程人员接髓，特别是髑门子p l c 的一些语句袭指令在其 他p l c 语言中找不型q 相应的指令，但是如果这嫂任务用语蜘袭来实现，则弼单方 霞，期在编写仓泵赉窳功疑袭里瓣定瓣器鲍使用簿，藏爵鞭体会爨语甸液翡这令 优势。 程序已经调试邋澈，这里不辩碍出。 * 3 l 一 蘸圭谗文禁敬建剿搜拳燕电厂魏氛蓑潮系统中熬藏瘸 矮3 2 仓象如灰的逡锁控制功髓块的设计n 婀n 系统串每令仓篆熬戆耩一襻，爨袈豹漉程邀一撵，只是莛弱鞫令获鬻豹念 泵在出灰的时候，有一个纛锁关系。院如，# 1 、# 2 、并3 三个奄激熬用同一个出袄 错遴，当# i 鹳挺达到设爨瓣舞隈孵，灏骚密荻孵，避孵黄先要捻焱嚣2 、# 3 怒露在 爨获，麴黎奠悠嚣令惫蘩程掇获，粼套焱释l 裁要等褥，壹弱瓣藏纛嚣3 窭获戆袋， 孝籍开始葬l 静灞灰。 在编写糅撵的时候，建立了一个仲裁姥能块f b 8 。窀的功能城愚对仓裂出献逖 行髂戴，在蕊趱蠢2 令藏纛3 兮惫泵糕濂鬟娶漤辩涎，决定谠耀个仓襄营巍开媲 滋荻。褰溪秘方法霹酸蜜璇糖裁凑蕊。势攒螽舔蘩下。 ( j ) 顺序扫描的方法，这种方沫的程序流耧图为： 豳4 3 2 。1 惫袋出获竞争悖裁功能块的濮序滚糕豳l 爱这耱方法谈诗爨瓣攘澎，毒璇寨袋念装轮滤滋获。毽惫秽东麴瓣越蘧：露霹 能在仓泵进款较快附情况下，仓聚3 始终没有枫会擞_ 灰。例期，仓泵2 鼯辍维 辩聪，如暴殛念泵1 零奄激3 霹时娶娘攮l 获，毽燕褪黪检测爨念聚1 鸯出获请浓 粒，藏套逸蠢鞭1 窭载。等愈泵t 黯凝结寨，叉怒惫鬃2 密衮，遮榉会导致仓聚3 始终不黥滋获。针对遴耱穗滋，对静虢麓麓块畿了豫动，采墩攀二耪方法。 ( 2 ) 动态授权法。这种蠢法的秘序濂程如图4 3 2 2 所承。 霉鞋纛积，魏进鑫翡黢黪筑露驭缀烂浆解决这个麓遥。这耱方法与第一耪方法 不露酲蘧方悬念泵在爨获l l 枣会蔹受一个撼袭标恚，惫袋1 基获瓣，竣蓬f i = i ，f 2 ：0 ； 仓祭2 出获时，设置f i = o ，f 2 ：l ；心聚3 出灰时，激鹫f i = o ，f 2 ：0 。当进入静裁 髓e 程序融，稷序扫攒备个惫泵窭灰清浓鹃顺露憝渤懑鳇，蓉巍竣浚状态檬惑f l 、 f 2 ，确定土汐建灏兮硷窳纛蠢获；这浚勰捷竞捡爨娥予宅之瑟靛奄策是委霄掇获 - 3 2 。 硕士论文集散控制技术在电厂出灰控制系统中的应用 请求，依次往后检焱，检查完最聪一个仓泵质，再去检查第一个仓泵的请求信号。 经过实际调试，涯弱这静方法有效豹避免了一些仓泵始终没有祝会滋获的润 题，在缴产中可以避免某个灰斗秘灰不能排除，以致降低生产效率，出现安全事 故。 图4 3 2 2 仓泵出灰竞争仲裁功能块的程序流程图2 4 3 3 系统自动出灰以及与上位枫遴讯功能的实现 编霹了各个功能块，以及功能后，只要在缀织块o b l 循环调用这些程序模块， 裁霹 三l 实现系统爨要求熬功缝，瘸这秘攘块弦编写豹程序麓起来篾渍明了，易予 修改、调试。整个系统的程序流橼图如下： 一3 3 硕士论文集散控秘技术在电厂出获控翱系统中国成用 摇垮j 戆 渊嘲熬撼搬琏功貔f c t ，姆输入 簸譬数嚣黢运戮毒 建鹣羧矮臻 溯圳渤越铀缝块f b l 0 以腱个甜 痰嚣仓蓉漆雷繁熬鬟凌 嚣 ? 琳l 蒜 避潮羧摄搬运鞠熊f c 2 ，髓鬟鬟 浚蜜游凝磷簌横庭魏数攒凌矍 输m i 1 渊煳邋 = 功臆娩f 【罩5 以艇背缎毅 隧按玲b 8 i f 备 溯燃爨欲娆争 裁臻淹搜f b 以 熊鸷鏊鼗糕嫒转b 2 、d b 2 图4 3 3 。1 出灰系统燕褪序流程圈 在这服用到的功能f c l 执行的任务分别是将输入信号搬逡到各仓泵对成的背 景数据块或瀣逶诿功g 块鹃背景数据块星；f c 2 执抒的任务是将数握驮运谖萌挞块 羲背景数蜷梦萋恕需要输懑鹣薮甏进行输掇，璃熊毙较饕荦翳了，这里不其薅弼 出详细的谢旬。 程序殴经通过初步调试，实现了预定的功能。 4 4 敖障的检测匈处理 在工数控制现场，鬟检溪l 帮控剃豹设备韶缀多，虽穆类繁多，蔷不穗瓣。霞 蘧；弓l 袋蔽障稳豫惠簸越多，它霹黥寒壹箍溺设餐，遣可蕤来蠹控毒设蓄，瞧可 能来自控制系统内部的逻辑错误，无论哪一种都念始生产造成搬失。所以故障的 自动检测与处理对及时发观和处理故障是十分必饕的。 4 4 1 敖薄的裣测与跟踪 故障的自动检测与跟踪就是要及时、准确她发现蒉告稚故障的产生与摄源， 骧囊及霹处理。在可编程彦控翱嚣梭藏熬控割系统孛，故障翡爨动梭测与檄踪， 3 4 。 硕士论文