摘 要

随着中国经济的快速发展，中国对电能的需求猛增，电力生产的运行效率和安全可靠性越来越重要。电厂输煤控制系统是火力发电厂的重要支撑系统，是保证机组稳定运行的重要条件。

本文根据实际需求，首先对电厂输煤系统进行了整体方案设计。在方案设计中，先完成了PLC的选型，接着给出了系统原理框图并对其进行的介绍。另外对冗余系统以及Modbus/Tcp协议进行了叙述。

输煤皮带机构控制系统的设计是本次设计的工作重点，论文中先对皮带机的控制需求进行了分析，然后进行了硬件设计和I/O点配置，接着完成了输煤皮带控制系统的软件设计，包括系统组态、程序设计、HMI界面设计。最后对软件进行了仿真调试，基本达到预期的效果。

关键词：电厂输煤；可编程控制器PLC；Modbus/Tcp协议；冗余系统

Abstract

With the rapid development of China's economy, China's demand for electricity is soaring, and the efficiency and reliability of power production are becoming more and more important. Coal handling system of power plant is an important support system of thermal power plant, and it is also an important condition to ensure the stable operation of power unit.

According to the actual demand, the overall design of the coal handling system of the power plant is firstly carried out. In the design of the scheme, the selection of PLC is completed first, and then the principle block diagram of the system is given. In addition, the redundant system and the Modbus/Tcp protocol are described.

The design of coal conveyer belt mechanism control system is the design of the focus, first on the belt conveyor control requirements were analyzed in the paper, and then the hardware design and I/O configuration, and then completed the software design of belt conveyor control system, including system configuration, program design, HMI interface design. Finally, the software is debugged and debugged, and the expected results are achieved.

Key words:power plant coal handling；programmable controllerPLC; Modbus/Tcp protocol； redundant system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 电厂输煤系统相关技术的发展 1

1.2.2 PLC及其控制技术的发展 1

1.3 研究内容 2

第2章电厂输煤控制系统整体方案设计 3

2.1电厂输煤系统介绍 3

2.1.1 系统组成与工作流程 3

2.1.2 功能需求分析 4

2.2 控制系统总体方案设计 5

2.2.1 PLC选型 5

2.2.2系统整体设计 6

2.2.3 冗余设计 8

2.2.4 Modbus/Tcp协议 11

2.3本章小结 14

第3章 基于PLC的输煤皮带机构控制系统设计 15

3.1 皮带运输机构 15

3.1.1皮带运输机构组成与工作原理 15

3.1.2 皮带运输机构控制要求 16

3.3 硬件选型与组态 18

3.3.1 I/O点配置 18

3.3.2 系统组态 19

3.4 软件设计 19

3.5 仿真调试 23

3.6本章小结 25

第4章 结论 26

参考文献 27

附录 28

附录A 电厂输煤系统原理图 28

附录B 电气原理图 28

附录C I/O配置图 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

随着国家自动化技术的发展，发电厂的自动化程度越来越高。建立高效、清洁、安全、可靠的发电厂自动化生产系统已是时代潮流。

火电厂的设备数量，被控制对象的特性是复杂的，一般的无法全过程为控制对象，而且火电厂的设备需要长时间不间断运行，故障发生往往会带来巨大的经济损失，不频繁启停，这就需要优化运行的有效手段，从而带来更为可观的经济效益。火电厂实时数据大而密集，运行环境恶劣。大多数参数和变量不能直接测量。安全生产、节能降耗、设备健康和经济运行是整个电厂生产管理的核心。因此,以经济运行和提高发电企业整体效益为目的,采用有效、适用、先进的自动控制方法,实现设备的安全长期运行、降低劳动强度、改善工作环境，对生产过程的实时信息监控的实现和调度具有伟大意义。

本次毕业设计依托实际应用需求，设计基于PLC（可编程控制器）的电厂输煤控制系统，通过PLC调节对皮带输送机的控制实现粉煤及时连续的传输，使该系统满足控制电厂输煤的生产工艺要求。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电厂输煤系统相关技术的发展

火电厂输煤系统是火力发电厂的一个大型公用系统。随着中国电力工业的快速发展，电站装机容量和容量的增加，输煤系统的规模大大增加，控制模式和操作水平有越来越高的要求^[1]。

输煤自动化控制系统主要基于可编程控制器（PLC），用PLC实现输煤系统的自动控制。与强大的集中控制相比，具有控制功能强、编程简单、工艺链操作方便、接线量大、维护方便、可在线修改等优点。

输煤自动化控制系统根据输煤系统中各具体工程设备的控制和联锁要求，决定了自动控制的模式和功能。参加程控的主要设备一般有:皮带机、筛煤机、碎煤机、给煤机、振动器、除铁器、电动挡板、犁式卸煤器等^[1]。

输煤系统自动控制系统通常采用三种方式：程序自动控制、集中手动控制和就地手动控制。自动程序的正常运行的为自动控制，控制人员根据运行要求，按照已经准备好满足各种运行方式和开关按钮的程序，运行程序，煤炭由PLC自动控制，自动配煤^[2]。

1.2.2 PLC及其控制技术的发展

随着PLC在工业过程控制领域的普及和推广，PLC产品种类越来越多，功能越来越完善。近年来，从美国、德国、美国等国家引进产品和国内厂家组装或自主研发的产品有几十个系列品种，上百种型号规格。选型的基本原则应该是在满足能力和功能要求的前提下，保证可靠性、易用性和维护性，以及最佳的性能、价格比等。主要可供选择的机型有美国 MODICON 公司的84 系列 PLC 及德国 SIEMENS 公司的 S7 系列 PLC，以及日本 OMRON 公司生产的 C2OOOH PLC，三菱公司生产的 FX2N 系列 PLC 等。根据控制的实现，输煤系统通常采用双机热备来提高系统的可靠性，但投资将成倍增加。一般可以设置双CPU，并配置适当的备件更合适^[3]。

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