基于PLC的电厂输煤自动化控制系统设
计
摘要：在火力发电厂中，由于煤炭运输系统较为重要，并且在实际的工作环
境中，环境较为恶劣，同时发电厂面积较大，煤炭总体数量庞大，人为控制难度
较大，因此采用可编程控制技术对其自动化控制系统进行设计，保证其顺利的工作。
基于此，下文将对基于PLC的电厂输煤自动化控制系统设计展开详细的分析。
关键词：PLC；电厂输煤；自动化控制系统；设计
1 PLC自动控制技术概述
可编程控制技术是一种专业的数字操作系统，主要用于工业。
由于其程序编
辑模式更加灵活，通过设定逻辑操作、逻辑处理、顺序、时间和数量控制模式可
以控制设备的运行状态，从而确保工作过程的稳定运行。
随着工业技术的发展，
可编程控制技术也根据不同的工业需求逐步开发和扩展，开发出更多的工业模块。
火电厂自动化控制水平较低，且具有一定的实际安装难度和推广难度，因此采用
可编程控制技术对我国火电厂的发展具有一定的促进作用。
在可编程控制系统中，CPU单元是整个系统的核心，起着重要的作用。
通过外围接口和编程获取的输入
数据，通过数据处理技术进行集成，进行分析计算。
同时，CPU单元对PLC内部
的电源和电路系统进行诊断，并对输入程序指令进行校准。
通过扩展接口，经过
处理的信息数据和处理器系统的工作状态通过输出单元输出，经过处理的信息通
过与存储器单元的交互传输。
在内存中，通过用户输入命令指令，每个程序读取
和执行命令操作。
根据执行命令后的操作结果，输出得到的数据结果，并通过数
据交换接口进行数据输出和交换。
2 PLC具有的优势
2.1 稳定性强
PLC控制技术是源于上世纪后半期的一种运用于工业控制上的新型设备，它
能够同时实现自动控制与通信技术双重作业，所以，从设备的应用性能上来说，
其本身具有比较好的稳定性。
如果将这种控制技术与传统的运输控制技术相比较，它在一定程度和一定范围内是具有较大的优势的，例如，它能使火电厂运输系统
的运输效率得到大幅度的提升，并能够有效地降低安全事故发生的几率。
从这个
方面考虑的话，增强运输系统的稳定性能够使单位面积产能内火电厂的能量耗损
降到最低值，这对于火电厂节能减排，提高运营效率是很有利的。
因此，笔者认为，PLC控制技术的稳定性作用是举足轻重的。
2.2 耗能少，维修方便
若以PLC举例的话，新近产出的一些产品在科学技术的强力推动下，以一种
朝着体积小，重量轻，能耗低的趋势发展。
它仅仅相当于几个继电器的大小，因
此可将开关柜的体积缩小了很大的一部分，而且其功耗瓦数低。
由于它的体积小
的一些特性，因此，它比较易于装入机械的内部，是实现机体一体化的理想控制
设备。
传统的运输设备同时工作的设备多，体积庞大，在程序的运行中如果出现
问题的话，维修起来会相对困难，耗时也会较长，将极大地影响火电厂的日常运作，影响火电厂的整体效益。
这对火电厂的可持续发展是极不利的，更重要的是，由于火电厂的生产效益受到运输设备的阻碍，将会极大的影响其作为民生项目的
功效，影响电力供给，因此，PLC技术耗能小，维修方便是具有极大的意义的。
3 基于PLC的电厂输煤自动化控制系统设计
3.1 输煤控制系统硬件设计
根据输煤系统的控制要求结合现场的实际情况和检测控制的I/O点数，煤场
环境较为恶劣，湿度、粉尘颗粒物较多，输煤控制系统的安全可靠至关重要，出
于上述条件的考虑，为确保输煤控制系统的安全、稳定、可靠，控制系统选用施
耐德公司的140系列CPU67160型号的PLC，专用于冗余热备的功能管理。
为保障
控制系统的安全、可靠、稳定性，PLC的CPU采用热备冗余设计，配置两套相同
的PLC主机，当主CPU出现故障时，会自动切换到备用CPU上，此时备用的就成
为了主CPU，此模块上提供了100Mb/S的光纤接口，主备CPU之间通过光纤连接，
完成数据的互相备份，并通过LCD显示屏诊断热备功能。
与CPU模块在同一背板
上的还有CPS（电源）模块，CRP（远程I/O通信）模块，RIO头用于在CPU与安
装在单独背板上的RIO子站模块之间进行双向通信。
远程I/O架构，采用基于
S908RIO通信协议的远程网络技术，这种通信速率不随站点数和通信距离的增加
而衰减；还有两个NOE（网络通信）模块，用于与上位机之间的通信连接。
设计
时在每个机柜内留有15%的备用余量，防备以后增加测量控制点之用，PLC控制
器的处理能力也要留有一定的余量。
3.2 输煤控制系统软件设计
软件的设计也是非常重要的，主要是根据相应的标准将工艺的程序图转换为
梯形图，过程的编写则是其具体实现形式。
在应用阶段，好的设计方案是非常关
键的。
（1）程序的设计理念。
基本的程序，不但可以利用独立的程序对简单的
生产过程进行控制与管理，还能组合成模块化的单元程序，基本程序机构有很多种，需根据生产需要进行合理的选择。
模块化的程序，则是对一个总体的控制目
标程序进行划分，进而得到多个小的程序模块，接着再逐一进行编写、调试，最
后将其组成一个完整的程序。
在当前的自动化系统中，多数采用的是这种设计理念，因为各个生产模块都有其独立性，互相之间又有着一定的联系，可进行修改，适用于比较复杂的生产过程。
（2）程序的设计要点。
I/O点数分配，应基于从前
至后的基本原则，将相关信号数据进行汇总、分析，以便于后续的维护。
当然，
不能重复应用一个编号。
此外，系统中大量用到的内部继电器等，也要进行集中
分配。
3.3 煤炭运输控制系统监控设计
煤炭运输控制系统的监控设计完成了上位机的监控配置画面，服务器和上位
机的配置画面采用iFlX5.1配置设计，完成现场数据采集显示、操作控制和工艺
流程实时监控。
用于上位机和服务器的增强故障转移（冗余切换）。
定义两个SCADA节点作为逻辑节点使用，其中一个SCADA节点在软件运行时处于活动状态，另一个SCADA节点处于备用状态。
活动节点不断地将基于内存的进程数据库（PDB）复制到备用节点，以便在两个数据库之间同步数据。
这两台服务器非常
接近，使用交叉电缆。
利用这些技术构建更直观的画面，为操作人员提供方便，
确保数据的完整性。
根据现场煤炭运输系统的流程和实际情况，l/O驱动程序、数据库、任务、文件路径等，在iFlX中建立l/O地址对应的数据库，完成监控画面的配置。
监控画面包括登录画面、输煤主画面、上卸煤画面、配煤画面、数据查询、历史趋势图、报表生成、报警等画面。
显示数据是动态的数据，便于更直观容易查看历史趋势，建立一个公共二级历史趋势图和标签替换脚本，当点击数据时，会弹出数据历史曲线的二次屏幕图，方便操作人员直接查询历史趋势，为设备的诊断提供可靠的数据。
4 结束语
综上所述，本文通过分析我国火力发电厂煤炭运输系统的基本情况，结合可编程控制技术对电厂输煤自动控制系统进行设计。
通过对各个系统部件的组成功能进行分析，并且结合可靠性分析计算，保证输煤自动化控制系统可靠运行。
同时，通过多组数据点进行对比分析，可以看出，基于可编程控制系统所设计的输煤自动化控制系统运行较为精确，具有一定的应用价值。
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