PLC在火电厂吹灰系统中的应用(5)

2019-04-08 21:45

PLC在工业环境中的使用。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言,且两者常常联合使用。

根据PLC应用范围,程序设计语言可以组合使用,常用的程序设计语言有以下几种:

1. 梯形图(Ladder Diagram)程序设计语言

梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言,这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果,每个梯级是一个因果关系。在梯级中,描述事件发生的条件表示在左面,事件发生的结果表示在右面。

梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言,它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域,电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此,由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎,并得到广泛的应用。

梯形图程序设计语言的特点是:使用方便,修改灵活,与电气操作原理图相对应,具有直观性和对应性;与原有继电器逻辑控制技术相一致,易于撑握和学习;与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是:梯形图中的能流(Power Flow)不是实际意义的电流,内部的继电器也不是实际存在的继电器,因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待;与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系,便于相互转换和程序检查。

2. 布尔助记符(Boolean Mnemonic)程序设计语言

布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似,采用布尔助记符来表示操作功能。

布尔助记符程序设计语言具有下列特点:采用助记符来表示操作功能,具有容易记忆,便于撑握的特点;编程器是PLC的最重要外围设备,当然有些编程器也可用于对其他芯片编程。编程器一方面能够进行编程,另一方面还能对PLC的工作状态进行监控,如今的编程器通常都兼具在线编程和离线编程两种方式。 在编程器的键盘上采用助记符表示,具有便于操作的特点,可在无计算机的场合进行编程设计; 与梯形图有一一对应关系,其特点与梯形图语言基本类同。

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3. 功能表图(Sepuential Function Chart)程序设计语言

功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述,控制系统被分为若干个子系统,从功能入手,使系统的操作具有明确的含义,便于设计人员和操作人员设计思想的沟通,便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是:以功能为主线,条理清楚,便于对程序操作的理解和沟通;对大型的程序,可分工设计,采用较为灵活的程序结构,可节省程序设计、调试时间;常用于系统规模校大、程序关系较复杂的场合;只有在活动步的命令和操作被执行,对活动步后的转换进行扫描,因此整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要短得多。

功能表图来源于佩特利(Petri)网,由于它具有图形表达方式,能比较简单清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象,并能对系统中存在的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模,在模型的基础上可以直接编程,因此得到了广泛的应用。近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。

4. 功能模块图(Function Block)程序设计语言

功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能,不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端,通过软连接的方式,分别连接到所需的其它端子。端子通常指由铜材等冲制而成的连接器接触件。端子是连接电气线路的常用元件,主要在器件与组件、组件与机柜、系统与子系统之间起电连接和信号传递的作用,并且尽量保持系统与系统之间不发生信号失真和能量损失的变化。端子分为不同的类型,在同一种类型中,也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别,例如,输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接,因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。功能模块图程序设计语言的特点是:以功能模块为单位,从控制功能入手,使控制方案的分析和理解变得容易;功能模块是用图形化的方法描述功能,它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态,有较好的易操作性;对控制规模较大、控

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制关系较复录的系统,由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来,因此,编程和组态时间可以缩短,调试时间也能减少;

(5) 结构化语句(Structured Text)描述程序设计语言

结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的可编程控制器中,程序控制器是计算机上的部件之一,负责将操作控制信号变成指令放到存储器里,并且在机器运行时能够读出指令形成控制信号分给各部分执行系统中,常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。

结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的运算关系,完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似,但为了应用方便,在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。

结构化程序设计语言具有下列特点:采用高级语言进行编程,可以完成较复杂的控制运算;需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧,对编程人员的技能要求较高,普通电气人员难以完成。直观性和易操作性等较差;常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。

部分PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言,它与助记符程序设计语言相似,对程序的步数有一定的限制。同时,提供了与PLC间的接口或通信连接程序的编制方式,为用户的应用程序提供了扩展余地。

2.5 可编程控制器(PLC)的发展趋势

自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来,迄今已近30多年了 ,它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变,但又比同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微机处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础地形象编程语言和模块化地软件结构,使用程序地编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。

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PLC现已成为工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制,具备高速计数与位控等性能模块等优异性能,日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电—接触控制系统,在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC应用深度和广度已经成为一个国家工业先进的重要标志之一。

长期以来,PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案,与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时,PLC也承受着来自其它技术产品的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。

随着工业自动化和过程控制的要求越来越高,PLC技术发展呈现新的动向: 1、产品规模向高速度、大容量两个方向发展

为了提高PLC的处理能力,要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。PLC的扫描速度已成为很重要的性能指标。

2、PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3、PLC大力开发智能模块,不断加强通讯功能。

4、新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外,还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。

5、编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件,采用梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的PLC指令系统

6、发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7、追求软硬件的标准化。

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第三章PLC在吹灰系统中应用的分析

3.1 火力发电厂吹灰系统介绍

3.1.1 吹灰系统的组成

我国动力用煤质量普遍偏差,含灰量与含硫量都较高,所以锅炉在运行中,其受热面不可避免的会发生积灰和结渣,它直接影响着锅炉的安全与经济运行。吹灰器可以有效地清除锅炉受热面的积灰和结渣,使受热面保持清洁。锅炉吹灰系统一般由蒸汽减压站、管道系统、吹灰器本体和程序控制设备组成。

吹灰器的种类很多,按结构特征的不同,有简单喷嘴式、固定回转式、伸缩式(又分短伸缩和长伸缩型)以及摆动式等。

各种吹灰器的吹灰工作机理基本是相似的,都是利用吹灰介质在吹灰器喷嘴出口处所形成的高速射流,冲刷受热面上的积灰和焦渣。当气流(或气、水流)的冲击力大于灰粒与灰粒之间,或灰粒(焦渣)与受热面之间的粘着力时,灰粒(或焦渣)便脱落,其中小颗粒被烟带走,大块渣、灰则沉落至灰斗或烟道。

常用的吹灰装置主要有蒸汽吹灰器、声波吹灰器和燃气冲击波吹灰器三种形式。目前电站锅炉安装的吹灰设备主要是蒸汽吹灰器和声波吹灰器。蒸汽吹灰器为传统吹灰器,目前使用数量最多,由于结构和介质的特点,加上高温环境的影响,吹灰枪管易发生卡涩、失灵、漏汽等现象,设备故障率相对较高,要求维护水平较高;声波吹灰器,由于能量不足(目前最大声能在140分贝左右),与灰粒的固有频率差别很大,与积灰特性不适应,吹灰效果很差,基本上不能除掉已有的积灰,只能在其吹灰时阻止积灰的产生,造成锅炉受热面积灰严重,排烟温度升高,从而大大降低了锅炉热效率。

此外燃气脉冲激波吹灰器技术还有许多不足之处:首先在锅炉上的应用范围很窄,由于爆燃后极易卷吸高温烟气和燃气泄漏等方面的考虑目前还只能应用于温度相对较低的尾部烟道下部(如空预器等)。其次存在一定的安全隐患,由于工作介质为可燃气体,一旦设计结构不合理,生产质量有问题,都易引起可燃气体的泄漏,从而造成炉膛或环境发生安全事故。第三系统较为复杂,对控制系统的要求很高。第四没有稳定气源,需定期更换。

蒸汽吹灰器是火力发电厂锅炉和其它行业锅炉,必须配套清除锅炉受热面积灰,以提高锅炉热效率的节能设备。蒸汽吹灰器是煤粉锅炉采用的常规吹灰方法,

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