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　引言

　　可编手里逻辑控制器PLC进入国内工业控制领域己近十年了，早期的PLC由于受硬件的构成及软件环境的局限，其应用范围受到二定的限制。近几年来，随着微电子技术及计算机技术的高速发展，PLC产品高度融合了计算机产业新进的技术与工业自动控制的经典理论，在其功能及性能上指标上得以大大的丰富和完善，从而突破了传统PLC的概念，在中、小型控制领域内极大的扩展了其应用范围。在特定的范围内，高性能价格比己成为新型PLC的突出的特点。

　　A-B公司是国际的工业产品制造厂商，其工业自动化控制产品以其高性能、高可靠性在工业控制领域有着其特定的地位。A-B公司的PLC产品更是该产品领域的佼佼者。本文将通过介绍A-B公司的新型PLC产品在南方某3X125MW机组电厂辅助装置中的实际应用实例，来介绍新型PLC产品的先进功能与性能。

　　2　产品简介

　　美国A-B公司的新型的SLC500/03 PLC系统，是PLC产品领域中较先进的机型之二，除具有常规PLC产品的基本性能外，它还具有以下的独特功能：

　　*强大的输入/输出信号支持能力，I/O接口部分支持960离散点；
　　*丰富简单的集成化指令，处理器指令集71条，简单易学便于系统的应用及推广；
　　*多级工作状态指示显示，便于现场运行人员对系统的工作状态一目了然；
　　*高可靠性的性能设计，确保正常工作条件下，系统的维护量小。

　　3　工艺流程
　　
　　作为电厂工艺流程中二个重要的环节，化学水处理部分在整个电厂的自动控制系统中有着举足轻重的地位。它的工作状态将直接影响整个锅炉系统的安全性与经济性，并影响到整个电厂的工作稳定性与可靠性。化学水电气控制部分的各种控制阀门和联锁开关较多，其中任一环节的工作状态的稳定性和可靠性都将对整个化学水自动控制部分产生相送连的影响。

　　针对这样的实际状况，我们在化学水的控制部分采用了由PLC系统构成的程序控制，选用了A-B公司高性能的PLC产品SLC-500/03，从而完成化学水处理部分的启动、停止、暂停、再启动以及相关电磁阀箱、风机、泵的控制。化学水部分的运行（送水）和再生指令全部自动进行。当某种水处理设备失效后，由检测仪表发出信号，把该设备从制水系统中解列，经过判断，确认具备再生条件时，自动投入再生。再生程序完毕，水质合格后自动把该设备并入到制水系统，恢复送水。　选用PLC系统构成了以下几个分系统：

　　*机械过滤器的程序控制系统
　　*一般除盐系统的程序控制系统
　　*混合离子交换器的程序控制系统
　　下面以化学水处理部分一般除盐系统的程序控制为例，介绍其工艺及系统构成。
　　对于电厂的化学水处理部分，除盐系统为系统中重要的一个环节，供往锅炉的水中含有微量的悬浮物、胶体物质和有机物质，它们的存在会直接影响锅炉的使用寿命和传输管道的安全，所以必须作前期的处理。

　　它的处理过程为在化学水处理的过程中，加入特定的化学物质，从而与水中的有害成分发生化学反应，通过沉淀、过滤等方式将这些特质从水中分离出来。PLC系统主要自动控制并完成整个除盐过程的中的阀门的启、停及相关管路中的开、闭等。并联运行固定床两极除盐系统工艺示意图如图1所示：

　　4　实际应用

　　根据上述的化学水一般除盐过程的工艺流程，选用相对应的PLC构成程序控制系统。除盐过程所涉及的开关量信号计有除盐水导电度、阳床钠离子、阳床NaOH等相关的输入、输出点，故选用了SLC500/03中的离散量输入模块1746-IB32计三块，离散量输出模块1746-IB32计二块，继电器输出模块1746-0X08计八块，构成的整个PLC自动控制系统如图2所示。
　　按照上述的程序流程图，通过PLC系统专用的程序软件包进行系统程序的生成，并投入正常的使用。（程序部分较长，略）

　　5　使用效果及经济效益

　　按照常规电厂输助设备控制系统的设计，化学水处理自动控制部分常常采用传统的按钮及继电器组组成。这样构成的系统，早期投入的费用相对较低，但由于所使用的元、器件和设备较多，相互之间的连接线及关系也较繁琐，无法从每二个环节上确定保证每一个独立部分性能的良好发挥和其可靠性，因而从长远运行的角度考虑，后期设备的维护上所发生的费用将远远超过选用PLC构成系统所发生的费用，这里还不包括由于这部分工作的不可靠因素从而造成对整个电厂的正常生产所带来的影响。我们在南方某电厂3*125MW机组化学水处理部分设计中采用了PLC系统构成，由于该产品的优良特性，不仅在极短的工期时间内完成了该程序控制部分的安装与系统调试，而且由于产品的高可靠性，从而使该辅助系统投入运行一年多来，基本处于免维护工作状态，保证了整个运行机组的安全、可靠、稳定的运转，受到业主等多方面的好评。

1  概述

　　长期以来，马钢二铁厂的几座高炉因为煤粉产量不够，制约了高炉系数的进一步提高，为了提高煤粉产量，并且从节能角度出发，马钢二铁厂制粉系统将原来的球磨机改造为中速磨。中速磨是一套全负压的生产系统，配套设备较多，工艺较为复杂，因此对控制系统的要求相对较高。经过多方面综合考虑，控制系统后选用了在喷煤系统中有广泛应用的GE公司90-30系列PLC，并一次投运成功，实现了该系统的过程自动化。经过几个月的运行不仅完全满足工艺要求，而且运行稳定可靠。

2  工艺简介

　　制粉的过程是：原煤由行车吊入原煤仓，经阀门进入给煤机的皮带，通过皮带，进入中速磨，中速磨内有三个液压驱动的辊子，不断碾压原煤使其成粉末。同时，中速磨的一端鼓入加热炉送来的热风，将煤粉烘干，另一端则由煤粉风机向外抽风，形成负压，碾压过的细小煤粉和热风一起被抽到布袋除尘，布袋除尘回收煤粉至煤粉仓，用于高炉喷煤。热风则被煤粉风机排至大气中。

3  系统设计及配置

(1)  设计

　　本工程的自动化控制系统具体层次结构如下：

–  层：远程I/O从站和传动级系统，通过GENIUS现场总线与PLC相联进行通讯，完成数据的采集及设备控制。

–  第二层：过程控制系统，主要是将PLC和HMI（人机接面）通过基于TCP/IP协议的工业以太网相联，组成工业控制局域网，完成数据采集及设备运行状态的监视和控制。

–  第三层：预留与厂级网络的接口，进行生产管理所需数据的收集、处理、分析和传送。

(2)  系统配置

系统配置如图1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1  系统配置图–  硬件配置

　　该控制系统硬件采用GE 90-30 PLC 2套，PLC的CPU采用IC693 CPU364，集成了工业以太网通讯接口。带有GENIUS接口的主/从站接口通讯处理器挂接VersaMax从站5套，完成数据采集及设备控制。操作站选用PIII工控机2套，操作站和PLC之间采用10MB的工业以太网进行连接，组成以TCP/IP协议为通讯基础的工业控制以太网，满足过程监视、控制及管理自动化的要求。

–  软件配置

　　操作系统采用bbbbbbs NT4.0工作站，为监控软件Cimplicity5.0和编程软件VERSA PRO提供可靠的运行环境。

　　在VERSA PRO 2.0中，梯形图和语句表为PLC编程语言，用于开发用户的控制程序，硬件组态程序用于PLC硬件、模板及网络通讯的组态，所有模板的组态数据都通过组态软件向PLC下载，避免了拨码开关的设置。

　　Cimplicity5.0接口开放，功能强大，图库丰富，能方便地进行生产过程的监视控制，并提供事件处理、报警登录、历史趋势等多种手段对数据进行分析。

4  系统控制功能

　　制粉工艺过程的主要控制包括：磨煤机出口温度控制系统，磨煤机负荷控制、磨煤机前负压控制等。

(1)  磨煤机入/出口温度控制

　　为了提高整个制粉系统的防爆能力，工艺将热风炉废气引入作为煤粉干燥气体及煤粉输送气体。由于热风炉废气温度变化较大，因此用加热炉产生高温烟气与热风炉废气混合，为磨煤机提供一定的干燥和温度稳定的气体。磨煤机入口温度可通过比值调节实现，即调节加热炉产生高温烟气与热风炉废气的混合比值来控制入口温度。

　　在制粉系统中磨煤机出口风粉温度要比入口温度重要，由于受磨煤机负荷及原煤干湿程度的影响，磨煤机出口风粉温度较难控制，因此可将磨煤机入口温度控制作为副环，出口风粉温度作为主环构成串级，这样，副环作为“粗调”，主环作为“细调”，减少了滞后，提高了抗干扰能力。由于采用改变入口温度作为控制手段，因此，加热炉产生的烟气只占整个干燥气的5%~10%，对风量影响不大，对磨煤机负荷控制也有好处。

(2)  磨煤机负荷控制

　　磨煤机是整个制粉系统的核心部分，负荷自动控制就是在保证喷吹要求的前提下，使磨煤机在经济的工况下运行。磨煤机负荷自动控制通常都是通过调节给煤机给煤量来实现，通过变频器控制给煤皮带的速度，从而控制给煤量。可按单回路设计，以给煤量作为调节变量。

(3)  磨煤机前负压控制

　　在使用中速磨制粉时，由于煤粉的细度与通风量之间是比例关系，因此保持磨煤机的风量不变，则煤粉的细度不变。保持磨煤机前负压的稳定，便能达到风量稳定的目的。实际上负压控制就是煤粉细度的控制，同时也能防止煤粉外泄。磨煤机前负压控制按单回路设计，以风量作为调节变量。

(4)  人机接口（HMI）功能

　　人机接口主要功能是生产操作人员通过CRT上的实时动态画面对生产过程进行监视，根据现场的实际情况对生产过程进行必要的控制和调节，以及进行趋势分析等。 用彩色CRT或液晶显示器的直观动态显示画面替代目前操作台上的大量显示仪表和操作按钮开关，使操作控制直观、简单和集中。其功能包括：生产各过程参数的监视与报警，历史数据的记录与显示，各控制回路的参数整定和调节操作，参数自适应、参数给定、报表打印等功能。

　　另外，系统监视功能也是人机接口的重要功能，它对整个自动化系统的功能实现起着重要作用。系统监视功能包括：过程故障报警与记录，电气系统故障报警与记录，动态参数显示与记录。

5  结语

　　控制系统自2002年5月正式投入生产以来，各项控制功能运行正常，完全满足工艺要求，系统运行稳定可靠，为今后其它高炉控制系统的改造提供了有益的经验。

　本文以交通信号灯控制系统为例，介绍FX-0N系列的PLC与上位计算机工控组态软件组态王之间的通讯过程，经过实际运行，基于PLC的交通信号灯控制系统在组态王中得到实现。

    引言

    可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、网络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

    本文以交通信号灯控制系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。

    1、FX-0N-60MR PLC及其编程软件MELSEC-F FX Applications

    日本三菱公司的FX0N系列是近年来推出的高性能微型可编程序控制器，外观结构小巧美观、功能强大，系统配置灵活，用户除了可以选用多种基本单元外，还可以选择适当的扩展单元和扩展模块，根据控制要求灵活方便地进行系统配置，组成不同I/O点数和不同功能的控制系统，各种不同的配置都可以得到很好的性能价格比。

    FX0N系列有较强的通讯功能，可与内置RS-232C通讯接口的设备通讯。三菱公司FX系列的编程软件MELSEC-F FX Applications是适用于PC机的一种编程软件，可用梯形图、指令表两种编程语言编制程序，程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的F2-232C AB型RS232C电缆传送程序至PLC。

    2、组态王V6.0

    组态王是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。而其软件系统与用户终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通讯设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通讯。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

    3、交通信号灯控制系统

    交通信号灯控制系统即十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制。控制要求如下：按下启动按钮，交通信号灯开始工作，东西方向绿灯亮56S，同时南北方向红灯亮60S，东西方向绿灯亮56S后，闪烁2S，然后过渡到东西方向黄灯，黄灯亮2S；之后东西方向红灯亮60S，南北方向绿灯亮56S后闪烁2S后，随之黄灯亮2S后灭．．．．．．

    I/O分配如下：

      输入               输出
    启动 X0    东西绿灯 Y1  南北红灯 Y5
    停止 X1    东西黄灯 Y2  南北绿灯 Y6
               东西红灯 Y3  南北黄灯 Y7

    部分控制程序见图1。

图1 交通信号灯控制系统部分程序

4、PLC与上位计算机组态王软件的通讯

    PLC与上位计算机的通讯可以利用语言编程来实现，但是用户必须熟悉互连的PLC及PLC网络采用的通讯协议，严格的按照通讯协议规定为计算机编写通讯程序，其对用户要求较高，而采用工控组态软件实现PLC与上位计算机之间的通讯，则相对简单因为工控组态软件中一般都提供了相关设备的通讯驱动程序，例如西门子公司的S7系列PLC与工控组态软件WinCC之间可进行连接实现PLC与上位计算机之间的通讯。

    下面介绍组态王6.0与FX-0N-60MR PLC 之间通讯的实现步骤。FX-0N-60MR PLC采用RS232或RS422进行通讯，占用计算机的一个串行口。在不添加扩展卡的情况下可以使用编程口和计算机进行通讯。

    、设备连接

    利用PLC与计算机专用的F2-232CAB型RS232C电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（COM口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用＂组态王计算机＂的串口，I/O设备通过RS-232串行通讯电缆连接到＂组态王计算机＂的串口。

    第二、设备配置

    在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击＂设备＂大纲项下PLC与上位计算机所连串口（COM口），进行参数设置。

    FX系列PLC编程口的通讯COM口参数设置：

    然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设COM口对应的＂新建＂图标，会弹出＂设备配置向导＂对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。

    利用设备配置向导就可以完成串行通讯方式的I/O设备安装，安装过程简单、方便。在配置过程中，用户需选择I/O设备的生产厂家、设备型号、连接方式，为设备指定一个逻辑设备名，设定设备地址（FX系列PLC在使用编程口进行通讯时，不需要设备地址）

    第三、构造数据库

    数据库是＂组态王＂软件的核心部分，在工程管理器中，选择＂数据库\数据词典＂，双击＂新建图标＂，弹出＂变量属性＂对话框。定义FX-0N-60MR PLC相应寄存器：

图2 交通信号灯的控制示意图

    斜体字dddo、dddd、ddd等表示格式中可变部分，d表示十进制数，o表示八进制数，变化范围列于取值范围中。组态王按照寄存器名称来读取下位机相应的数据。组态王中定义的寄存器与下位机所有的寄存器相对应。如定义非法寄存器，将不被承认。如定义的寄存器在所用的下位机具体型号中不存在，将读不出数据。

    第四、设计图形界面并建立动画连接

    在组态王“画面”上创建十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制示意图，见图2，建立启动和停止按钮，并将各个控制信号灯及启动和停止按钮与所建立相应变量关联，进行动画连接。

    第五、系统运行

    启动组态王运行系统TOUCHVIEW，运行交通信号灯的控制。将PLC开关指向“RUN”状态，按下启动按钮，观察交通信号灯系统的控制结果。实验结果表明，系统运行正常，动画效果良好。

    5、结束语

    PLC及PLC的多机联用与计算机的联网通信应用越来越多，它综合了计算机和PLC的长处，计算机作为上位机提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理，PLC作为下位机执行可靠有效的分散控制，利用工控组态软件实现PLC与上位计算机通信的方法简单易行，它降低了对用户的要求，大大缩短了设计周期，系统继承性较好，尤其对于大规模复杂控制系统来说，这当优点更为突出。