【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,運用可編程程序控制器（PLC）和工業(yè)控制計算機(jī)對干出灰系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。 【關(guān)鍵詞】 干出灰    PLC   計算機(jī)    控制    網(wǎng)絡(luò) 【特  色】 自行開發(fā)驅(qū)動程序使用用RSView32驅(qū)動三菱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)?。控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動程控操作,運行情況及運行參數(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，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)計方案 根據(jù)干出灰系統(tǒng)實現(xiàn)自動程控操作的要求以及現(xiàn)場設(shè)備的實際運行情況，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，簡單實用，性價比高的原則，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，采用軟件實現(xiàn)相互冗余，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。同時系統(tǒng)采用網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)可將干出灰系統(tǒng)的所有運行情況和各種運行參數(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爐整個系統(tǒng)PLC的配置,其中AI(模擬量輸入)為64點,余4點備用；DI(開關(guān)量輸入)為164點,余62點備用；DO(開關(guān)量輸出)為142點,余30點備用。主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架還留有5個空槽位，可最大擴(kuò)展至160×2=320點。 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個控制機(jī)柜，整個干出灰系統(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)可實現(xiàn)三種操作模式，即就地手動模式，計算機(jī)手動模式以及計算機(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模式、計算機(jī)手動模式、計算機(jī)程控模式。 4．1．1 就地手動模式 此模式時，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），即可屏蔽計算機(jī)的操作，在就地實現(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 計算機(jī)手動模式 當(dāng)系統(tǒng)處于計算機(jī)手動模式時（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方式，同時對于電機(jī)，需將CRT上電機(jī)相應(yīng)的檢修開關(guān)切換至運行位置。 4．1．3 計算機(jī)程控模式 計算機(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)備都處于自動工作方式，不需要運行人員的干預(yù)。當(dāng)運行人員將CRT上的系統(tǒng)控制方式按鈕切換至程控方式時，系統(tǒng)即按照預(yù)先設(shè)定好的程序進(jìn)行自動控制。 4．1．4 手/自動排堵操作選擇    當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生堵管時，可在CRT上選擇手動或自動排堵，手動排堵由運行人員進(jìn)行排堵工作，自動排堵由PLC內(nèi)部的組態(tài)程序自動完成排堵工作。 4．2 報警、聯(lián)鎖和保護(hù) 4．2．1 完善的多功能報警及記錄 當(dāng)所有模擬量信號越限時、定義報警的開關(guān)量動作時或發(fā)生系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)將自動實現(xiàn)報警，配合CRT畫面上的動畫形象，發(fā)出多媒體語音報警，提醒運行人員注意（這是本系統(tǒng)的又一大特色）。所有的歷史報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：報警列表 為了節(jié)約I/O點，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用軟件的方法實現(xiàn)電機(jī)故障報警。電機(jī)故障報警分兩類：當(dāng)運行人員發(fā)出啟動指令時，過一定時間電機(jī)的反饋信號未返回，系統(tǒng)即發(fā)出電機(jī)I類故障報警；當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，運行人員未發(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，不能開出料閥。對于雙倉泵，不能同時出料和同時進(jìn)料。 當(dāng)雙倉泵的進(jìn)料閥都關(guān)閉且超過一定時間后，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，跳開運行中的空壓機(jī)。當(dāng)壓縮空氣母管壓力高時，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個母管壓力高定值），當(dāng)壓縮空氣母管壓力低時，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)計人員的聰明才智，巧妙地利用設(shè)備的各項功能，創(chuàng)造性地開發(fā)各種應(yīng)用價值。 如果PLC發(fā)生故障，諸如RAM保持電池失效，通訊出錯，模件故障，CPU故障等等，都可以在CRT上以報警顯示，可以幫助檢修維護(hù)人員迅速定位故障點，快速消除故障。 可在線提供運行操作指導(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 多媒體語音報警    鑒于當(dāng)今的計算機(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)備和多次的試驗我們決定在監(jiān)控軟件中使用多媒體報警和操作指導(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 動畫編輯    WINNT操作系統(tǒng)本身就是一個圖形操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的繪圖能力，非常適合使用動畫技術(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立運行且互不影響，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可以選擇的動畫人物（可以實時更換和增加）和上百個自己錄制的聲音文件，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備故障、測量參數(shù)超限、系統(tǒng)故障等報警以及對運行人員提供語音及動畫形式的操作提示和在線指導(dǎo)。    啟動了動畫語音選項之后，當(dāng)報警到來時將出現(xiàn)如下交互界面：

圖5：動畫人物介紹    上面所顯示的均是三維動畫人物。 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，并且可任意增加。

圖6：功能圖庫一覽    所有圖形均能以動態(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：一個用于顯示模擬量的對象用鼠標(biāo)點擊，可彈出一個用戶定義的用于顯示該點狀態(tài)的對話框，用鼠標(biāo)點擊一個電機(jī)可彈出一個電機(jī)操作窗口（用如下圖7所示）。然后在該對象的“點擊”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<