基于WinCC开发的电厂输煤系统

基于WinCC开发的电厂输煤系统设计人：张诚指导老师：吴束摘要：在这次的设计中采用了PLC和WinCC6.0组态软件作为火电厂运煤控制系统的核心。对于输煤过程中的上煤控制、配煤控制、皮带传输、等都要运用PLC来实施控制。对于在画面显示的主菜单、上煤时间设定、配煤量报警、煤量归档等画面显示都得使用WinCC6.0组态软件来实施监控。这样可以使操作人员更方便的对现场设备运行情况进行掌握，可及时对发生故障的设备进行检修。能更好的维护设备，提高了工作的效率。这样就实现了输煤系统的稳定、安全、可靠、经济等优点。关键词：输煤系统；自动控制；PLC；WinCC组态LosesthecoalsystembasedontheWinCCdevelopmentpowerplantAbstract:HasusedPLCandWinCC6.0configurationsoftwareinthistimedesigntransportsthecoalcontrolsystemasthethermoelectricpowerstationthecore.Regardinglosesinthecoalprocessoncoalcontrol,thecoalblendingcontrol,theleatherbelttransmission,andsoonallmustimplementthecontrolusingPLC.Regardingthemainmenuwhichdemonstratedinthepicture,onthecoaltimehypothesis,thecoalblendingquantityreporttothepolice,thecoalamountfileawayandsoonthepicturestodemonstrateallmustuseWinCC6.0configurationsoftwaretoimplementthemonitoring.Thismaycausetheoperatorconvenientlytocarryontothesceneequipmentmovementsituationgrasps,butpromptlytohasthebreakdownequipmenttocarryontheoverhaul.Couldthebetterservicefacilities,enhancetheworkefficiency.Likethisrealizedhaslostthecoalsystemstably,safe,reliable,meritsandsooneconomy.Keywords:Losesthecoalsystem;Automaticcontrol;PLC;WinCCconfiguration第一章项目概况随着我国经济的高速发展，工业自动化水平不断提高,输煤系统是保证火电厂稳定可靠工作的重要因素之一，从输煤系统的现状看,自动化水平和工作效率与经济发展的要求是不适应的。因此,火电厂输煤系统的全面改造已成为各火电厂的当务之急，输煤程控已是势在必行。在现在的工业运行当中，如果要使热电厂在运煤系统中更安全可靠，让操作人员更准确的监控现场的情况。工业组态软件在这里就起了关键性的作用，这使得在运煤控制过程中便于解决可能出现的故障和维修。减轻工作人员的工作力度，提高了工作效率。在自动控制和组态软件领域中，西门子的PLC可编程控制器和WinCC组态软件占了很重要的地位。根据火电厂输煤控制过程的特点，本次设计的方案是采用了可编程控制器（PLC）进行控制，运用了西门子S7-300系列的PLC和SETP7编程软件以及WinCC6.0组态软件，对火电厂输煤系统的控制并实施现场监控。由于火电厂输煤系统较复杂，本次设计只对一路传输皮带、上煤控制和配煤仓出煤进行设计，而控制过程中采用自动控制。第二章控制器及其开发环境一、PLC的概况PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。（一）、PLC的结构PLC结构主要由CPU模块、I/O模块、电源模块和编程装置组成。（二）、PLC的特点PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。二、STEP7组态本次设计采用了SIMATICS7-300PLC。它是一种通用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在工业领域中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。在应用S7-300PLC的基础上还要使用STEP7软件对S7-300编程。而且，能简单方便地将S7-300全部功能加以利用。STEP7是用于SIMATICPLC组态和编程的基本软件包。它包括功能强大、适用于各种自动化项目任务的工具。S7-300PLC运用到电厂输煤系统中我相信系统会更可靠、经济。首先要对SETP7编程软件进行组态，然后才能对PLC的程序进行编写。（一）、SETP7的硬件组态SETP7可对自动项目中的硬件进行组态和参数设置。可以对PLC机架上的硬件进行配置，设置硬件模块的参数，比如CPU参数和分布式I/O等参数的设置。1、双击桌面上的图标，打开STEP7编程软件,打开SIMATIC管理器，会弹出一个如图2-1所示.点击“Next”按钮弹出下一个对话框，选中CPU315-2DP型号的芯片，设置MPI地址，也可在新建栏中点击“新建”。设置好后单击“Next”按钮进入下一个对话框，再点击“Next”按钮进入下一个对话框如图2-2所示。在Projectname栏中输入名字“电厂输煤控制系统”点击“Finish”按钮完成。图2-1创建项目图2-2创建项目2、项目创建后出现如图2-3所示的项目界面，在界面右边双击“Hardware”出现如图2-4所示，硬件组态界面。在硬件组态界面中选中UR槽口中4号槽，再在Profi栏找出SIMATIC300/SM-300/AI-300中找出AI2×12Bit模块。用同样的方法在5、6、7号槽组态上添加对应的AO2×12Bit、DI16×DC24V、DO8×Relay模块。图2-3项目界面图2-4硬件组态界面（二）、通讯设置SETP7编程软件要用于组态通讯网络连接，要对网络连接的参数设置，还要对网络上每个通讯设备的参数进行设置。在通讯设置过程中，单击如图2-5所示。在项目界面里的“电厂输煤控制系统”右边会出现两个图标，双击第二个图标弹出对话框。在设置通讯参数时，在Subnet栏中可以一般选择系统默认值，也可以在Subnet栏中点击“New”按钮弹出通讯参数设定对话框如图2-6所示。在通讯参数设定对话框中选择所需要的通讯参数，点击“OK”完成通讯组态。图2-5通讯设置界面图2-6讯参数设定对话框通信速率站地址三、WinCC组态软件的开发环境监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCADA)功能，而且有组态、开发和开放功能。监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广，基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。西门子公司的WinCC是WlndowsControIConter(视窗控制中心)的简称。它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(W1ndows2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。借助于模块化的设计，能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能用于单用户系统，而且能构成多用户系统，甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体，实现了相互间的集成。第三章输煤控制系统设计方案一、输煤系统的组成输煤系统由储煤系统、上煤系统及备用上煤系统组成。（一）、储煤系统码头来煤至煤场的储煤系统为单路布置，码头来煤进入煤场或上主场房。（二）、上煤系统上煤系统主要设备为皮带机，煤场至主厂房的皮带机为双路布置。一路运行，一路备用，也可以双路同时运行。煤场储煤由斗轮堆取料机取至皮带机，经皮带机上主厂房，由煤仓层皮带机，梨式卸料器将煤卸至原煤仓。（三）、备用上煤系统当煤场皮带机发生故障时，用推煤机装载车将煤场的燃煤装入备用皮带机尾部料斗，将煤输送至上主厂房。下面为发电厂输煤控制系统的总工艺流程,如图3-1所示。图3—1运煤工艺流程图二、输煤系统控制对象输煤系统是火力发电厂重要的组成部分，如果要全部设计出来要花很多的时间和精力，为了实现一部分的控制，本次设计只对一路传输皮带、上煤控制和配煤仓出煤进行设计。不涉及后面的配煤、备用传输皮带、碎煤机和鼓风引风系统。三、系统设计的要求（一）、要实现循环上煤。（二）、要实现自动控制。（三）、要在WinCC组态画面里对上煤的时间进行设定。（四）、要在WinCC组态画面里对配煤量进行报警并监控。（五）、要在WinCC组态画面里对煤量归档进行监控。四、系统设计总体方案根据设计的要求，系统设计分为自动控制部分和WinCC监控部分。自动控制是系统在PLC程序控制下进行自动运行。在运行过程中，可在WinCC中对上煤时间、煤量进行设定和控制。系统控制流程如图3-2所示。图3-2系统控制第四章详细设计过程一、网络控制设计这次设计中采用了西门子S7-300PLC来完成系统的过程控制，采用了西门子WinCC组态软件设计的模拟现场来监控。配置如下操作站一个，设在输煤综合楼控制室。采用了S7—300系列的CPU315-2DP一个冗余配置，实现控制任务。由于输煤系统设备的分散性，还在煤仓间设置了一个远程站，采用西门子ET200M远程I/O系统，通过冗余的PROFIBUS现场总线与主控制站连接。编程采用了STEP7软件。这套软件不仅是一个简单的程序编写软件，还集成硬件组态、网络设置、系统调试、项目管理等各种功能，使项目的实施更加方便。（本次设计只对输煤过程和过程监控加以详解，不对ET200M远程I/O系统和PROFIBUS现场总线进行论述）。如图4-1所示图4-1系统配置图系统配置了两台操作站。PC机监控系统采用了西门子的WinCC人机接口软件，它不仅能很好的支持S7系列的CPU，还集成了多种网络连接方式，使PC机与自动化系统的连接工作非常方便。二、自动控制设计（一）、模块的选择要为了实现通讯，要使用PC机来编程，通过PROFIBUS电缆实现与S7-300的通讯。要选择一个型号为CPU315-2DP的CPU模块，一根PORIFBUS电