【摘  要】 為配合戚墅堰發(fā)電有限公司#11爐及#12爐干出灰系統(tǒng)改造,運(yùn)用可編程程序控制器（PLC）和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對干出灰系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。 【關(guān)鍵詞】 干出灰    PLC   計(jì)算機(jī)    控制    網(wǎng)絡(luò) 【特  色】 自行開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序使用用RSView32驅(qū)動(dòng)三菱Qn2APLC 1  前言    戚墅堰發(fā)電有限公司I站#11爐和#12爐(670T/h)配套2臺三電場的電除塵器。第二及第三電場于1996年開始干出灰,由于灰場即將飽和以及環(huán)保的要求,公司于2000年底著手干出灰系統(tǒng)的整體改造。 改造方案為,第一電場配一套5m3雙倉泵,第二、第三電場原3m3雙倉泵改為5m3雙倉泵,干出灰空壓機(jī)房增加2臺空壓機(jī)及2只儲氣罐,并新建一座粗灰?guī)??？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)程控操作,運(yùn)行情況及運(yùn)行參數(shù)與公司MIS網(wǎng)通迅。 根據(jù)此改造方案,在公司總工及生技科的主持協(xié)調(diào)下，由控制工程分公司協(xié)同電氣分公司組織力量進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制工程分公司完成硬件配置、軟件編制、程控設(shè)備安裝調(diào)試工作。 2  程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 根據(jù)干出灰系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)程控操作的要求以及現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，經(jīng)詳細(xì)論證， 對幾種可選方案進(jìn)行綜合篩選，依據(jù)安全可靠，簡單實(shí)用，性價(jià)比高的原則，確定了干出灰系統(tǒng)程序控制的具體方案（如圖1）。

圖1：系統(tǒng)概貌圖 從圖1可知，整個(gè)系統(tǒng)由設(shè)備控制器（三菱PLC）及操作員站（上位工控機(jī)）組成，PLC 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過RS485進(jìn)行通訊。兩臺上位機(jī)之間通過10M以太網(wǎng)通訊，對#11爐和#12爐的兩臺PLC主機(jī)都可進(jìn)行操作，采用軟件實(shí)現(xiàn)相互冗余，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)系統(tǒng)采用網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)可將干出灰系統(tǒng)的所有運(yùn)行情況和各種運(yùn)行參數(shù)傳送至公司的MIS系統(tǒng)。 3  系統(tǒng)配置 3．1 PLC的配置情況 根據(jù)干出灰程控系統(tǒng)輸入/輸出（I/O）清單，結(jié)合系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能，確定PLC的硬件配置如表1： 表1:PLC配置清單

此配置為#11爐和#12爐整個(gè)系統(tǒng)PLC的配置,其中AI(模擬量輸入)為64點(diǎn),余4點(diǎn)備用；DI(開關(guān)量輸入)為164點(diǎn),余62點(diǎn)備用；DO(開關(guān)量輸出)為142點(diǎn),余30點(diǎn)備用。主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架還留有5個(gè)空槽位，可最大擴(kuò)展至160×2=320點(diǎn)。 PLC組態(tài)軟件為三菱公司開發(fā)的GPP For Windows，操作平臺為Windows95/NT，具備圖形化組態(tài)，在線調(diào)試，離線邏輯測試及自診斷，SFC（順序功能圖）組態(tài)，以及通訊設(shè)置等功能。為降低系統(tǒng)改造成本，不采用三菱的系統(tǒng)軟件（專用的畫面編輯和通訊控制軟件），而是采用根據(jù)三菱PLC公開的技術(shù)協(xié)議使用AB公司的RSView32進(jìn)行畫面開發(fā)（這是本系統(tǒng)一個(gè)很大的特色）。 3．2 操作員站的配置情況 操作員站為2臺研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，CPU為PШ550，硬盤為4G，內(nèi)存為64M，操作系統(tǒng)為Windows NT4.0，此外各配網(wǎng)卡為3Com10M/100M，CRT為Philips21”，UPS為Santak（500W，后備式）。 3．3 其他 #11爐和#12爐各配2個(gè)繼電器隔離控制機(jī)柜，PLC安裝在正面，主機(jī)在#1柜，擴(kuò)展機(jī)架在#2柜，主機(jī)和擴(kuò)展機(jī)架之間通過專用電纜連接。輸入/輸出繼電器為前后安裝，#1柜正面還布置了電流變送器和配電器（供壓力變送器），背面為電源雙路自動(dòng)切換裝置、直流電源（供輸出繼電器）、交流電源開關(guān)。#11爐和#12爐不同處為，#11爐#1柜正面還布置了溫度變送器（用于空壓機(jī)）。 為節(jié)省電纜開支，#11爐和#12爐原控制室各放置2個(gè)控制機(jī)柜，整個(gè)干出灰系統(tǒng)采用集中控制，新控制室設(shè)在#11爐老控制室上面（控制室應(yīng)符合計(jì)算機(jī)設(shè)備的要求）。這樣，#12爐到新控制室就只需敷設(shè)一根雙絞線，用于PLC與計(jì)算機(jī)通訊，原控制室與就地各設(shè)備之間的電纜可基本不變，大大節(jié)省了電纜以及安裝接線的工作量。 4  完善的控制功能 4．1    操作模式 控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三種操作模式，即就地手動(dòng)模式，計(jì)算機(jī)手動(dòng)模式以及計(jì)算機(jī)程控模式，系統(tǒng)的操作模式優(yōu)先級從高到低依次為就地就地手動(dòng)模式、計(jì)算機(jī)手動(dòng)模式、計(jì)算機(jī)程控模式。 4．1．1 就地手動(dòng)模式 此模式時(shí)，對于電機(jī)，將就地開關(guān)切換至就地操作位置，并將CRT上電機(jī)相應(yīng)的檢修開關(guān)切換至檢修位置（見圖2），即可屏蔽計(jì)算機(jī)的操作，在就地實(shí)現(xiàn)啟停操作；對于電磁閥，由于不需在就地進(jìn)行操作，所以無就地操作切換開關(guān)。

圖2：設(shè)備切換開關(guān) 4．1．2 計(jì)算機(jī)手動(dòng)模式 當(dāng)系統(tǒng)處于計(jì)算機(jī)手動(dòng)模式時(shí)（即在CRT上用鼠標(biāo)操作），需將CRT上的系統(tǒng)控制方式按鈕切換至手動(dòng)方式，同時(shí)對于電機(jī)，需將CRT上電機(jī)相應(yīng)的檢修開關(guān)切換至運(yùn)行位置。 4．1．3 計(jì)算機(jī)程控模式 計(jì)算機(jī)程控模式是最高級的控制模式，在此工作模式下，系統(tǒng)的所有設(shè)備都處于自動(dòng)工作方式，不需要運(yùn)行人員的干預(yù)。當(dāng)運(yùn)行人員將CRT上的系統(tǒng)控制方式按鈕切換至程控方式時(shí)，系統(tǒng)即按照預(yù)先設(shè)定好的程序進(jìn)行自動(dòng)控制。 4．1．4 手/自動(dòng)排堵操作選擇    當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生堵管時(shí)，可在CRT上選擇手動(dòng)或自動(dòng)排堵，手動(dòng)排堵由運(yùn)行人員進(jìn)行排堵工作，自動(dòng)排堵由PLC內(nèi)部的組態(tài)程序自動(dòng)完成排堵工作。 4．2 報(bào)警、聯(lián)鎖和保護(hù) 4．2．1 完善的多功能報(bào)警及記錄 當(dāng)所有模擬量信號越限時(shí)、定義報(bào)警的開關(guān)量動(dòng)作時(shí)或發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，配合CRT畫面上的動(dòng)畫形象，發(fā)出多媒體語音報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意（這是本系統(tǒng)的又一大特色）。所有的歷史報(bào)警都以文件形式保存在硬盤上（也可通過“ODBC”保存在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中），可方便地進(jìn)行查詢（見圖3）。

圖3：報(bào)警列表 為了節(jié)約I/O點(diǎn)，降低系統(tǒng)改造成本，故電機(jī)的故障信號未接入系統(tǒng)，而是由PLC用軟件的方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障報(bào)警。電機(jī)故障報(bào)警分兩類：當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)出啟動(dòng)指令時(shí)，過一定時(shí)間電機(jī)的反饋信號未返回，系統(tǒng)即發(fā)出電機(jī)I類故障報(bào)警；當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員未發(fā)出電機(jī)跳閘指令而發(fā)生電機(jī)跳閘情況，系統(tǒng)即發(fā)出電機(jī)Ⅱ類故障報(bào)警。 4．2．2 可靠的聯(lián)鎖保護(hù)功能 對于倉泵，當(dāng)倉泵料位滿后關(guān)閉倉泵進(jìn)料閥，倉泵壓力小于開泵壓力時(shí)，不能開出料閥。對于雙倉泵，不能同時(shí)出料和同時(shí)進(jìn)料。 當(dāng)雙倉泵的進(jìn)料閥都關(guān)閉且超過一定時(shí)間后，聯(lián)鎖跳飼料機(jī)，#1飼料機(jī)跳閘后聯(lián)跳#3、#4螺旋輸粉機(jī)，#4螺旋輸粉機(jī)跳閘后聯(lián)跳#2螺旋輸粉機(jī)；#2飼料機(jī)跳閘后聯(lián)跳#1螺旋輸粉機(jī)。#1螺旋輸粉機(jī)跳閘后聯(lián)跳#1電場卸灰機(jī)（4臺），#2螺旋輸粉機(jī)跳閘后聯(lián)跳#2電場卸灰機(jī)（4臺），#3螺旋輸粉機(jī)跳閘后聯(lián)跳#3電場卸灰機(jī)（4臺）。 當(dāng)飼料機(jī)超電流，跳開相應(yīng)的飼料機(jī)。 對于空壓機(jī)，當(dāng)二級排氣溫度高、潤滑油壓低及冷卻水壓低任一條件滿足時(shí)，跳開運(yùn)行中的空壓機(jī)。當(dāng)壓縮空氣母管壓力高時(shí)，逐步關(guān)閉對應(yīng)空壓機(jī)的卸載閥（5臺空壓機(jī)對應(yīng)5個(gè)母管壓力高定值），當(dāng)壓縮空氣母管壓力低時(shí)，逐步開啟對應(yīng)空壓機(jī)的卸載閥（5臺空壓機(jī)對應(yīng)5個(gè)母管壓力低定值）。 4．2．3 方便的自診斷功能及幫助功能    充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的聰明才智，巧妙地利用設(shè)備的各項(xiàng)功能，創(chuàng)造性地開發(fā)各種應(yīng)用價(jià)值。 如果PLC發(fā)生故障，諸如RAM保持電池失效，通訊出錯(cuò)，模件故障，CPU故障等等，都可以在CRT上以報(bào)警顯示，可以幫助檢修維護(hù)人員迅速定位故障點(diǎn)，快速消除故障。 可在線提供運(yùn)行操作指導(dǎo)及故障、異常的消除方法。 5 美觀友好的用戶操作界面 干出灰系統(tǒng)主畫面如下圖:

圖4：出灰系統(tǒng)畫面 5．1 多媒體語音報(bào)警    鑒于當(dāng)今的計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù),多媒體技術(shù)已經(jīng)不再是一個(gè)新生事物,其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大,經(jīng)過充分的準(zhǔn)備和多次的試驗(yàn)我們決定在監(jiān)控軟件中使用多媒體報(bào)警和操作指導(dǎo)技術(shù)。 5.1.1 音頻播放    音頻文件可以利用聲卡直接進(jìn)行播放，利用WINNT操作系統(tǒng)提供的異步播放技術(shù)可以做到基本不占用CPU資源，并且利用聲卡再配置麥克風(fēng)，音頻文件可以很容易地錄制（以WAV格式保存在硬盤上），再加以簡單的降噪處理便可使用。只需購置一塊聲卡和一個(gè)多媒體音箱，成本非常很低，且對系統(tǒng)負(fù)荷率的影響微乎其微。 5.1.2 動(dòng)畫編輯    WINNT操作系統(tǒng)本身就是一個(gè)圖形操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的繪圖能力，非常適合使用動(dòng)畫技術(shù)。 5.1.3 多任務(wù)處理    WINNT操作系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的多任務(wù)處理能力，多媒體部程序可以和主控程序獨(dú)立運(yùn)行且互不影響，通過軟件接口來進(jìn)行交互處理。    通過以上分析，既然在系統(tǒng)監(jiān)控軟件中使用多媒體不存在技術(shù)上的問題，我們何不使用它呢？    我們?yōu)楸咎妆O(jiān)控程序共提供了四個(gè)可以選擇的動(dòng)畫人物（可以實(shí)時(shí)更換和增加）和上百個(gè)自己錄制的聲音文件，可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備故障、測量參數(shù)超限、系統(tǒng)故障等報(bào)警以及對運(yùn)行人員提供語音及動(dòng)畫形式的操作提示和在線指導(dǎo)。    啟動(dòng)了動(dòng)畫語音選項(xiàng)之后，當(dāng)報(bào)警到來時(shí)將出現(xiàn)如下交互界面：

圖5：動(dòng)畫人物介紹    上面所顯示的均是三維動(dòng)畫人物。 5. 2  操作畫面采用當(dāng)今流行的可組態(tài)畫面（與FIX軟件類似的畫面繪制方法）,并提供大量設(shè)備圖庫（見下圖），所有圖形對象都可以進(jìn)行任意地放大或縮小，可以設(shè)置對象屬性，而并非單純的靜態(tài)圖形。系統(tǒng)提供的庫存圖形有500多個(gè)，并且可任意增加。

圖6：功能圖庫一覽    所有圖形均能以動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的形式顯示,圖形的顯示狀態(tài)和內(nèi)容可由Microsoft 的VBA代碼控制。例如：一個(gè)用于顯示模擬量的對象用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，可彈出一個(gè)用戶定義的用于顯示該點(diǎn)狀態(tài)的對話框，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一個(gè)電機(jī)可彈出一個(gè)電機(jī)操作窗口（用如下圖7所示）。然后在該對象的“點(diǎn)擊”屬性里輸入“Display analog /p thispointname”， “Display Motor /p thisobjectname”即可。在它的“顏色” 屬性里輸入“if this.Vaule>80 then 0 else if this.Vaule<