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[摘要]根据输煤要求，针对从卸煤到入炉的过程，进行集中控制管理，对设备布局、控制系统的设计、控制方式及功能等方面，进行了优化。为输煤控制系统设计提供参考，确保设备安全高效运行。
[关键词]PLC输煤系统控制I/O
中图分类号：F224.1 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）31―0387―01
一、项目概况
本燃料煤输送系统是为某石化公司动力锅炉系统整合改造工程新建一台循环流化床锅炉提供合格粒度原料煤。系统范围为：由铁路翻车机开始，经卸煤、输送、贮存、除铁、筛分、破碎、计量、采样至锅炉主厂房的炉前仓入口止。控制系统的范围，即从翻车机卸煤开始，经过皮带机输送至圆形料场，再通过堆取料机、管带机输送至原煤仓。
输煤系统采用的是西门子S7-400H系列PLC，在输煤程控机上进行操作，主要监控数据通过以太网上传至上级管理网络。
皮带机按双线设计，分二期进行，一期工程安装一路皮带机，二期安装另一路。
二、系统内设备
一期工程包括：10条带式输送机、1条管带机、1个圆形料场、6台给料机、1台双齿辊破碎机、1台振动筛、1台细碎机、4台除铁器、2台皮带秤、3台犁式卸料器、2台电动三通、8台高低料位、4台连续料位计、相应带式输送机保护开关、若干除尘器和其他附属设备组成。
二期预留：6条带式输送机、1条管带机、1个圆形料场、2台给料机、1台双齿辊破碎机、1台振动筛、1台细碎机、3台除铁器、1台皮带秤、3台犁式卸料器、3台电动三通、相应带式输送机保护开关、若干除尘器和其他附属设备，本期只预留自控IO点。
三、基本结构
控制系统主要由可编程序控制器（PLC），监控操作站（CGP），管理工作站（PC）等组成。主要完成工艺流程操作所要求的流程顺序启动、顺序停止、故障停机、流程切换及控制系统操作，监控和信息管理等功能。系统在输煤综合楼中控室设PLC主站，在翻车机配电室、2#输煤配电室、车间变电所设PLC远程站。
控制网主要完成数据采集、流程控制、数据传送、监视、操作、生产作业管理、报表输出、数据处理、信息查询以及图形拷贝等功能。网络中包括：中控系统PLC、I/O远程站、翻车机和堆取料机PLC、中控室的监控操作站和工业以太网交换机、打印机等设备。网络通讯介质为光纤、同轴电缆和双绞线电缆。工业以太网主干网络通讯速率为1000M，工业以太网交换机与PLC通讯速率为1000M/100M自适应。
输煤程控PLC系统采用冗余的CPU、冗余控制网络。（控制网络采用双网结构。）输煤程控PLC系统CPU采用双机热备，主机站加远程站方式。PLC主站选西门子S7-400系列，从站选择ET200M系列，从站之间用采用光缆连接，并将光纤信号送到中控室。PLC采用阶梯图语言编程；开关量模块为24VDC模块，模拟量模块转换精度在16位以上。
I/O模块的容量留有20%以上的已接好线I/O点作为备用余量。存储器具有EPROM存储器和后备电池保护功能。
所有PLC输入、输出的控制信号全部隔离，数字量采用继电器隔离，模拟量采用隔离器隔离，以保证PLC控制系统的操作安全。
四、控制方式
本工程控制系统分中控室自动操作方式、中控室集中手动操作方式和现场机侧操作方式（包括维护维修操作时带电气连锁的起停操作）。通过控制室操作台上位机选择开关和现场机侧操作箱内的选择开关，选择不同的操作方式。控制室操作台还设有用于系统紧急停车的急停按钮开关。当按下急停按钮开关后运行设备全部停机。在各种操作方式设备运行中，所有设备的状态信号能在CGP画面上显示。
（1）中控室自动操作方式：当中控室选择开关处于自动位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成自动操作方式，该操作方式至少能完成流程设定和选择、故障停机和紧急停机。系统允许多流程同时运转。
（2）中控室集中手动操作方式：当中控室选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成集中手动操作方式，操作人员通过监控操作站逐个启动设备，该种操作方式下的设备运行满足流程设备的所有联锁控制关系。当遇有故障时，故障点上游设备立即停机，故障点下游设备顺序停机。
（3）现场机侧操作方式：当中控室选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于机侧位置时，中控室自动操作方式解除联锁，通过现场设备附近的就地操作箱操作运行。现场就地操作方式不通过PLC，但PLC能监测其状态。该操作方式主要用于现场设备的维修和设备调试时使用，不作为正常的生产作业操作。带式输送机均设置就地操作箱。
所有的运行状态型号和模拟量信号输入至PLC。翻车机、堆取料机设有独立的PLC和操作装置。单机按照CCR的命令信号进行工作，由各单机的操作人员进行操作。各单机与地面带式输送机之间有联锁。单机系统状态信号及主要设备状态信号、各机构位置信号、皮带称瞬时及累积流量等有关信号传送至CCR。
五、控制网络和监控及作业实时管理功能
1控制系统网络
控制系统网络为工业以太网结构，能够长期连续运行。控制系统网络具有网络在线编程和系统离线编程的功能。在系统正常运行情况下，系统可在不断电的情况下替换某些部件。控制系统网络自身由不同类型的设备和系统组成，主要功能如下：
•流程控制操作；
•处理操作指令；
•自动收集设备状态数据并指示设备运行和设备故障状态；
•流程联锁和逻辑控制；
•实时数据采集和处理；
•系统与各子系统的I/O信号传输，包括控制系统与单机、皮带秤、除尘系统等各相关系统的连接；
•预留与上级控制系统网络接口；
•控制系统网络全系统故障自诊断；
2流程作业监控系统
（1）控制系统以设于中控室的彩色图形工作站（CGP）为控制中心，对工艺输送系统和除尘等设备进行控制，该控制系统由PLC、CGP等主要控制操作设备组成，完成生产工艺流程中作业的实时管理、设备控制、系统操作、流程画面及图形显示、监控等工作。
控制系统通过CGP动态显示工艺流程的作业情况，主要显示以下内容：
•工艺系统全貌显示、流程显示
•带式输送机系统的运行状态和故障显示
•带式输送机的空载、重载显示
•带式输送机系统现场安全检测设备状态显示
•各单机的运行状态和故障显示
•带式输送机溜槽挡板、裙板的位置显示
•犁式卸料器、移动带式给料机的位置和运行状态显示
•所有皮带秤的瞬时值和累积值显示、设定值显示
•翻车机的状况显示
•各类带式输送机保护检测装置的显示
•除铁器运行状态的显示
•所有设备的运行和故障报警显示
•MCC回路的电源、运行及过流状态显示
•各带式输送机制动器限位开关状态显示
•历史数据画面显示
3 作业实时管理系统
控制系统可根据CGP的各类显示画面，按照工艺操作的需要选择流程，并经流程确认后，按逆料流方向顺序启动流程设备，完成流程启动。当流程运行完成设定量后，流程设备按顺料流方向顺序停止流程设备。流程正常运行时，也可根据作业需要进行流程切换，在启动新的流程设备后，自动停止上一流程的设备。
控制系统的PLC可以采集与控制系统流程操作相关的实时数据和信息，通过工业以太网与CGP和管理PC相连，高速传输CGP和管理PC所需的实时数据，经CGP和管理PC对数据进行分类、处理、储存（CCR操作人员也可通过用户键盘输入实时处理所需的数据或对所输数据进行人工干预）。CGP和管理PC的数据管理系统可完成实时作业管理系统及作业管理报表的以下功能：
（1）实时作业管理
•堆场管理功能
•流程管理功能
•堆取管理功能
•设备管理功能
（2）作业管理报表
实时作业管理报表包括以下类型：
•班作业报表
•月作业报表
•翻车机作业报表
•堆料作业报表
•取料作业报表
•机电设备故障报表
•机电设备运行报表
•机电设备管理报表
以及其它必要的作业报表。
六、结束语
输煤系统的自动化水平不断提高，通过PLC系统和网络，将分散的各设备或系统，整合为一个系统，统一集中控制，可以自动启动、停止或单独控制，并在上位机显示各设备的运行状态等。这种形式将在固体物料储运领域，得到更多的应用。
[关键词]PLC输煤系统控制I/O
中图分类号：F224.1 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）31―0387―01
一、项目概况
本燃料煤输送系统是为某石化公司动力锅炉系统整合改造工程新建一台循环流化床锅炉提供合格粒度原料煤。系统范围为：由铁路翻车机开始，经卸煤、输送、贮存、除铁、筛分、破碎、计量、采样至锅炉主厂房的炉前仓入口止。控制系统的范围，即从翻车机卸煤开始，经过皮带机输送至圆形料场，再通过堆取料机、管带机输送至原煤仓。
输煤系统采用的是西门子S7-400H系列PLC，在输煤程控机上进行操作，主要监控数据通过以太网上传至上级管理网络。
皮带机按双线设计，分二期进行，一期工程安装一路皮带机，二期安装另一路。
二、系统内设备
一期工程包括：10条带式输送机、1条管带机、1个圆形料场、6台给料机、1台双齿辊破碎机、1台振动筛、1台细碎机、4台除铁器、2台皮带秤、3台犁式卸料器、2台电动三通、8台高低料位、4台连续料位计、相应带式输送机保护开关、若干除尘器和其他附属设备组成。
二期预留：6条带式输送机、1条管带机、1个圆形料场、2台给料机、1台双齿辊破碎机、1台振动筛、1台细碎机、3台除铁器、1台皮带秤、3台犁式卸料器、3台电动三通、相应带式输送机保护开关、若干除尘器和其他附属设备，本期只预留自控IO点。
三、基本结构
控制系统主要由可编程序控制器（PLC），监控操作站（CGP），管理工作站（PC）等组成。主要完成工艺流程操作所要求的流程顺序启动、顺序停止、故障停机、流程切换及控制系统操作，监控和信息管理等功能。系统在输煤综合楼中控室设PLC主站，在翻车机配电室、2#输煤配电室、车间变电所设PLC远程站。
控制网主要完成数据采集、流程控制、数据传送、监视、操作、生产作业管理、报表输出、数据处理、信息查询以及图形拷贝等功能。网络中包括：中控系统PLC、I/O远程站、翻车机和堆取料机PLC、中控室的监控操作站和工业以太网交换机、打印机等设备。网络通讯介质为光纤、同轴电缆和双绞线电缆。工业以太网主干网络通讯速率为1000M，工业以太网交换机与PLC通讯速率为1000M/100M自适应。
输煤程控PLC系统采用冗余的CPU、冗余控制网络。（控制网络采用双网结构。）输煤程控PLC系统CPU采用双机热备，主机站加远程站方式。PLC主站选西门子S7-400系列，从站选择ET200M系列，从站之间用采用光缆连接，并将光纤信号送到中控室。PLC采用阶梯图语言编程；开关量模块为24VDC模块，模拟量模块转换精度在16位以上。
I/O模块的容量留有20%以上的已接好线I/O点作为备用余量。存储器具有EPROM存储器和后备电池保护功能。
所有PLC输入、输出的控制信号全部隔离，数字量采用继电器隔离，模拟量采用隔离器隔离，以保证PLC控制系统的操作安全。
四、控制方式
本工程控制系统分中控室自动操作方式、中控室集中手动操作方式和现场机侧操作方式（包括维护维修操作时带电气连锁的起停操作）。通过控制室操作台上位机选择开关和现场机侧操作箱内的选择开关，选择不同的操作方式。控制室操作台还设有用于系统紧急停车的急停按钮开关。当按下急停按钮开关后运行设备全部停机。在各种操作方式设备运行中，所有设备的状态信号能在CGP画面上显示。
（1）中控室自动操作方式：当中控室选择开关处于自动位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成自动操作方式，该操作方式至少能完成流程设定和选择、故障停机和紧急停机。系统允许多流程同时运转。
（2）中控室集中手动操作方式：当中控室选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成集中手动操作方式，操作人员通过监控操作站逐个启动设备，该种操作方式下的设备运行满足流程设备的所有联锁控制关系。当遇有故障时，故障点上游设备立即停机，故障点下游设备顺序停机。
（3）现场机侧操作方式：当中控室选择开关处于就地位置和现场机侧操作箱选择开关处于机侧位置时，中控室自动操作方式解除联锁，通过现场设备附近的就地操作箱操作运行。现场就地操作方式不通过PLC，但PLC能监测其状态。该操作方式主要用于现场设备的维修和设备调试时使用，不作为正常的生产作业操作。带式输送机均设置就地操作箱。
所有的运行状态型号和模拟量信号输入至PLC。翻车机、堆取料机设有独立的PLC和操作装置。单机按照CCR的命令信号进行工作，由各单机的操作人员进行操作。各单机与地面带式输送机之间有联锁。单机系统状态信号及主要设备状态信号、各机构位置信号、皮带称瞬时及累积流量等有关信号传送至CCR。
五、控制网络和监控及作业实时管理功能
1控制系统网络
控制系统网络为工业以太网结构，能够长期连续运行。控制系统网络具有网络在线编程和系统离线编程的功能。在系统正常运行情况下，系统可在不断电的情况下替换某些部件。控制系统网络自身由不同类型的设备和系统组成，主要功能如下：
•流程控制操作；
•处理操作指令；
•自动收集设备状态数据并指示设备运行和设备故障状态；
•流程联锁和逻辑控制；
•实时数据采集和处理；
•系统与各子系统的I/O信号传输，包括控制系统与单机、皮带秤、除尘系统等各相关系统的连接；
•预留与上级控制系统网络接口；
•控制系统网络全系统故障自诊断；
2流程作业监控系统
（1）控制系统以设于中控室的彩色图形工作站（CGP）为控制中心，对工艺输送系统和除尘等设备进行控制，该控制系统由PLC、CGP等主要控制操作设备组成，完成生产工艺流程中作业的实时管理、设备控制、系统操作、流程画面及图形显示、监控等工作。
控制系统通过CGP动态显示工艺流程的作业情况，主要显示以下内容：
•工艺系统全貌显示、流程显示
•带式输送机系统的运行状态和故障显示
•带式输送机的空载、重载显示
•带式输送机系统现场安全检测设备状态显示
•各单机的运行状态和故障显示
•带式输送机溜槽挡板、裙板的位置显示
•犁式卸料器、移动带式给料机的位置和运行状态显示
•所有皮带秤的瞬时值和累积值显示、设定值显示
•翻车机的状况显示
•各类带式输送机保护检测装置的显示
•除铁器运行状态的显示
•所有设备的运行和故障报警显示
•MCC回路的电源、运行及过流状态显示
•各带式输送机制动器限位开关状态显示
•历史数据画面显示
3 作业实时管理系统
控制系统可根据CGP的各类显示画面，按照工艺操作的需要选择流程，并经流程确认后，按逆料流方向顺序启动流程设备，完成流程启动。当流程运行完成设定量后，流程设备按顺料流方向顺序停止流程设备。流程正常运行时，也可根据作业需要进行流程切换，在启动新的流程设备后，自动停止上一流程的设备。
控制系统的PLC可以采集与控制系统流程操作相关的实时数据和信息，通过工业以太网与CGP和管理PC相连，高速传输CGP和管理PC所需的实时数据，经CGP和管理PC对数据进行分类、处理、储存（CCR操作人员也可通过用户键盘输入实时处理所需的数据或对所输数据进行人工干预）。CGP和管理PC的数据管理系统可完成实时作业管理系统及作业管理报表的以下功能：
（1）实时作业管理
•堆场管理功能
•流程管理功能
•堆取管理功能
•设备管理功能
（2）作业管理报表
实时作业管理报表包括以下类型：
•班作业报表
•月作业报表
•翻车机作业报表
•堆料作业报表
•取料作业报表
•机电设备故障报表
•机电设备运行报表
•机电设备管理报表
以及其它必要的作业报表。
六、结束语
输煤系统的自动化水平不断提高，通过PLC系统和网络，将分散的各设备或系统，整合为一个系统，统一集中控制，可以自动启动、停止或单独控制，并在上位机显示各设备的运行状态等。这种形式将在固体物料储运领域，得到更多的应用。