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1958年，世界上台等离子喷涂设备在美国问世，使喷涂制备高熔点材料(比如陶瓷)涂层成为可能。该技术迅即在科技领域内作出了重要贡献。随着现代工业技术的高速发展，人们对各种零部件的性能要求越来越高，其表面处理越来越受到重视，因此对涂层质量要求也越来越高。由于陶瓷材料所具有的优异性能得到越来越多人的青睐，促进了喷涂工艺的不断完善。世界上先进的工业国家先后在多种产品上喷涂不同的陶瓷涂层，tigao了产品的使用性能和服役期限。如今，陶瓷涂层技术正在形成一个新兴的、市场极广阔的工业领域。正是这一市场需求，各式各样陶瓷涂层喷涂没备的研制工作正在广泛展开。世界上等离子喷涂设备的发展正向自动化、集成化、嵌入生产流水线、柔性化、网络化、乃至无人化和通过Internet远程控制的方向发展。同时，等离子陶瓷涂层技术正带动一系列高科技技术的发展和兴起，如陶瓷涂层超导元件、陶瓷涂覆的生物医学功能材料、yongbu磨损金刚石薄膜技术、新型超大规模集成电路、高辐射率节能涂层、波长吸收和抗干扰涂层等，发展前景极为广阔。

    相比世界先进水平，中国在这一领域还有一段距离。本文主要介绍气稳等离子(ASP)喷涂设备DH-1080等离子喷涂系统及其应用。该系统由上海大豪英佛曼纳米材料喷涂有限公司经过多年研究并制造，采用低压大电流设计理念，使用PLC和MCU相结合的控制技术，与此相配套的有状态点实时监测、LED智能显示、PLC喷涂过程自动控制系统、三相大功率晶闸管全控整流技术，为新一代高效能等离子喷涂设备。

一、等离子喷涂技术简介

    等离子喷涂是热喷涂技术领域中极为重要的一项工艺技术。目前热喷涂用粉末材料几乎都可以通过此方法制备成性能良好的涂层。等离子喷涂正在应用的有大气等离子喷涂、可控气氛等离子喷涂和液体稳定等离子喷涂方法，处于研究状态的有脉冲、射频和感应藕合等几种等离子喷涂方法。 

    大气等离子喷涂使用氩气、氮气、氢气作为离子气，经电离产生等离子高温射流，将输入的材料熔化或熔融喷射到工件表面形成涂层。主要用于制备金属陶瓷、陶瓷涂层。在这种喷涂装置上对喷涂枪进行改进发展了超音速等离子喷涂，该等离子焰流能量密度更高、焰流速度更快、涂层更加致密。可控气氛等离子喷涂是将等离子喷枪置于密闭仓内，由机械手进行操作，将仓内抽至真空状态的为真空等离子喷涂，仓内为低压状态的则为低压真空等离子喷涂。这种1艺特点由于低压和气氛可控，等离子焰流加长，粒子加热更充分，氧化减少，涂层的质量得到明显改善，并且扩大了热喷涂在沉积金刚石膜、超导氧化物涂层方面的应用。

二、新等离子喷涂设备系统组成和特点

    DH-1080等离子喷涂系统是在Metco 7M、9M系统的基础上，应用多种先进技术，结合中国市场的实际情况而研制成功的。在许多方面，其性能表现优于7M、9M系统。其主要特点为高效能、高稳定和高性价比。DH-1080等离子喷涂没备由电源、控制柜、喷枪、转接箱、送粉器和冷水机组等六部分主件组成。

    该系统采用低压大电流电源没计理念，相比磁放大等离子喷涂电源来说，其反应速度更快，功率因数更高。相对逆变电源来说，其提供了更高的功率，只采用单一的电源就能使系统正常工作。而且其电源结构要比逆变电源要简单的多，这也减小了控制系统的复杂性，同时也在一定程度上降低了生产和制造成本。其电气原理如图 1所示。

图1  等离子喷涂电源电气原理图

    这种设计的优点包括：

    (1)降低对电气零部件的绝缘要求，降低生产成本；增加了安全系数，减少了对人体伤害的不确定因素。

    (2)采用软启动，使喷枪从开始启动到正常工作缓慢过渡，避免瞬时大电流对喷枪进行冲击，增加了喷枪的使用寿命。

    (3)同比其他同类型的等离子喷涂电源，具有更高的功率因素，电源的功率因数可达80％。降低了喷涂成本。

    (4)通过闭环控制、采用PID校正技术，使系统电流在0～800A的区间内的任一工作点上，都能保持恒定的电流输出，具有良好的电压一电流陡降特性。其在不同电流下的性能测试数据如图2所示。

图2  喷涂电源外特性图

    运用EDA技术，开发出了可编程控制数字移相晶闸管触发电路为核心的晶闸管触发板。该电路通过采用C语言，对MCU进行编程，以全数字移相技术为核心，形成具有相序自适应以及针对调压与整流的模式识别功能的双脉冲列式三相晶闸管数字移相触发电路。针对等离子喷涂系统的三相全控整流调压电路，本设计采用三相同步式触发方式，其触发时序如图3所示。

图3  晶闸管触发板触发时序图

运用该技术的优点：

    (1)系统在空载时，电压可以稳定在60V，方便喷枪的起弧。

    (2)通过对电流的大小实时跟踪，将测得的电流信号与给定电流进行比较，然后将比较结果输入晶闸管触发板控制晶闸管的触发角度，实现对电流的闭环伺服控制。通过这一技术，使电源在正常工作时的电流波动率小于1％，从而为电弧的稳定提供了可靠的保障。

    (3)降低变压器次级的输出电压，以尽可能地减小晶闸管的触发角，这也在很大程度上改善了系统工作时的电流波形，降低了系统本身的发热量，延长系统的使用寿命。同时也保证了等离子弧束的稳定性，保证喷涂时粉末的均匀熔化、球化，避免粉末的过烧或夹带生粒。

    (4)相当宽的电压工作区间。经试验，DH-1080等离子喷涂系统可以在电网电压只有310v的情况下，以80V、500A的状态持续、稳定地工作。

    (5)采用多种保护技术，保护系统中的关键零部件。主要有：①相序保护，避免因相序的错误而颠倒晶闸管的导通时序。②阻容保护，避免系统中的过脉冲电压对晶闸管造成破坏。③耐压高，大电流高速熔断器的使用限制了系统中较长时间(几毫秒)的过电流，给晶闸管再加上一层保护；同时其微动开关能快速地切断系统的电源。④采用性能良好的交流接触器，避免因使用劣质的接触器而大幅度增加系统的不稳定因素。⑤温度保护。采用温度继电器限制系统的使用温度。

    等离子喷涂枪是喷涂系统中为关键的部件，其结构如图4所示。

图4  等离子喷枪结构示意图

    该喷枪在Metco 7MB、9MB的基础上，经过多次的结构改进和优化设计，准确地选用材料，以及长时间的工作测试，其整体性能可达国外先进水平。其主要的优点有：

    (1)改进的水道设计使喷枪的冷却性能更好，延长易损零件的使用寿命。

    (2)改进的喷嘴设计使其更换更方便，喷嘴的累积使用寿命更长。有多种不同型号的喷嘴和电极，可适用于多种等离子弧及不同工作参数的喷涂工作，增加了系统的柔性，大大拓展了该喷涂设备的应用领域。

    (3)增加的空气冷却组件在喷涂工作时起到对工件表面进行净化和冷却的作用，保证了涂层质量。

    (4)在系统喷涂预备的情况下，以电压30V、电流100A的氩或氮等离子弧维持，节约电力，并且延长喷枪的使用寿命。同时，可以在很短时间内(3～4S，软启动)达到80V、500A的N2+H2的正常工作状态。

    (5)该喷枪可以采用Ar、N2、Ar+H2、N2+H2和Ar+N2，五种气体工作方式进行喷涂。

    通过等离子喷涂控制柜对系统中的各部件进行操作和控制，可实现各路气体liuliang的稳定供给和预置参数制动准确定位和复位，tigao了整套系统的可靠性和喷涂参数的可重复性、一致性，保证了喷涂质量。其创新点主要表现在：

    (1)系统状态检测器实时自检。在系统启动之前和喷涂过程中，对系统的主要工作参数进行监测，并以LED方式显示检查结果或故障原因。

    (2)以PIC为核心，完成对系统的全部时序控制，具有操作简单、抗干扰能力强的特点。同时，具有相当大的柔性，可以通过改写程序而改变系统的时序及时间参数，网此，也就具有相当强大的调试功能。其正常工作时的操作时序如图5所示。

图5  DH-1080等离子喷涂系统工作时序图

三、等离子喷涂技术的应用

    DH-1080等离子喷涂系统由于其良好的性能表现，因而可喷涂如下涂层：

    1．热障涂层(TBCs)

    燃气轮机的受热部件，如叶片、喷嘴和燃烧室，处于高温、氧化和高速气流冲蚀等恶劣环境中。对于承受温度高达1100℃的燃气轮机部件，己超过了镍基高温合金使用的极限温度(1075℃)。喷涂高熔点陶瓷涂层，对高温合金基体起绝热屏蔽作用，称为热障涂层。其基本要求是：耐高温；抗高温氧化；与金属基体结合牢固；热导率低，绝热性好；热膨胀系数与金属基体匹配好，耐热循环次数高。实践表明，采用MCrAlY合金作粘结底层，喷涂Y2O3部分稳定ZrO2绝热陶瓷涂层，涂层坚硬、致密，抗高温燃气冲蚀和抗热震性能优异，即使在1650℃高温下长期使用，其热稳定性和化学稳定性能都很满意。在Y203-Zr02 中加入少量CeO，能进一步改善涂层的抗热展性能。在使用温度更低一些的情况下，可采用MgO或CaO稳定的ZrO2作热障陶瓷障涂层。

    热障涂层主要用于航空、舰船及陆用燃气轮机的受热部件，现正推广应用于民用内燃机、增压涡轮、冶金工业用喷氧枪等领域。

    2．可磨耗密封涂层

    采用热喷涂技术在压气机涡壳内表面喷涂可磨耗密封涂层，与压气机叶片尖部的硬质涂层形成一对耐磨耗密封磨损付，在运行过程中，能形成理想的径向气流问隙，获得大的压差，从而显著地tigao发动机的功率，降低航空汽油的消耗，tigao发动机的功率和热效率，tigao发动机整机一次试车合格率。

    3．抗高温粘着磨损涂层

    采用等离子喷涂技术，在高温炉辊表面喷涂特种陶瓷或金属陶瓷涂层，具有优异的耐高温、抗氧化、抗粘着、防结瘤和自清理净化性能，既可显著地tigao炉辊使用寿命，又能生产出表面光沽、质量优良的钢材，如优质硅钢板、优质汽车薄板和热浸镀薄板等。例如，热轧不锈钢带退火炉炉辊，喷涂含BN的金属陶瓷涂层，其耐高温磨损性能tigao4倍以上。

    4．抗高温熔融金属或熔体侵蚀涂层

    对在熔池内使用的金属制件表面喷涂耐火陶瓷或金属陶瓷涂层，就能获得性能优异的耐高温熔融金属或熔体侵蚀涂层。例如，热浸镀铝槽内的沉没辊和稳定辊，由于铝液具有极高的化学活性，能与多种金属发生铝热反应形成金属间化合物。因此，金属合金炉辊在采用等离子喷涂特种陶瓷涂层后，使用寿命可由5～10天tigao到 20～30天。

    5．耐磨减磨涂层

    等离子喷涂陶瓷涂层和金属陶瓷涂层，不仅具有高的硬度、优异的耐蚀性，而且摩擦系数小、能耗低，对密封材料的磨损小，涂层硬度和耐磨性不会因为局部过热而降低。现在，大型推土机用液压活塞杆、轧钢机用液压活塞杆、建筑瓷砖压坯用液压机活塞杆、水轮执叶轮轴和磨环、电抠轴头、磨床轴、燃油泵轴、执咬死轴套、活塞环、凸轮随动件等，在低应力滑动磨损和腐蚀工况下，几乎所有原用镀铬的制品都可以用热喷涂陶瓷或金属陶瓷涂层代替，tigao耐磨性能。

    6．耐纤维磨损涂层

    在化纤纺机的导丝、纺丝部件表面，采用等离子喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层，经处理获得“桔皮状”外观形貌，达到Ra≈1.5μm的表面粗糙度，是理想的工作表面。

    7．亲水与介电涂层

    现代造纸和印刷机械，尽管运行速度很高，但因负荷轻，故均处于低应力状态，适合于热喷涂涂层的应用。等离子喷涂陶瓷涂层技术，在国外的造纸和印刷机辊子上已成功应用多年，且日益扩大。等离子喷涂陶瓷后进行激光刻蚀辊是进行高质量、高清晰图像印刷的保证。

    四、在高新技术领域的应用及潜力展望

    热喷涂高性能陶瓷涂层技术，正在高科技领域崭露头角，将带动和促进一系列高科技术的发展和兴起。

    1．高温超导体制件

    用等离子喷涂超导陶瓷涂层，具有独特的优点：沉积速率高，容易制备厚涂层和大而积涂层，能够喷涂具有复杂形状的超导制件，可直接在大气巾喷涂，不需保护气体，是实现超导材料实用化很有希望的工艺。等离子喷涂钇钡铜氧(YBaCuO)、铋锶钙铜氧(BisrCaCuO)超导陶瓷涂层，都已有应用成功的报道。在磁屏蔽、微波元件、各类传感器和量子电子器件等方面，展示出很好的应用前景。

    2．在微电子工业中的应用

    在金属板(如科伐合金、铜、铝、钢)上喷涂绝缘陶瓷涂层，具有高热导率的金属能将强电流所产生的热发散开，而陶瓷涂层则提供很好的介电绝缘性能。据计算，在铜板上喷涂Al2O3陶瓷涂层，其总热导率比在相同厚度铜板上烧结氧化铝层的总热导率高五倍，这十分有利于集成电路板的散热和tigao功率。

    3．生物医学功能陶瓷涂层

    在金属基体上等离子喷涂生物医学功能陶瓷涂层，具有以下特点：①对生物体无毒，适于体内安全使用。②对生物体和细胞有良好的适应性和亲和性，不会产生副作用。③耐人体体液腐蚀。④耐长期使用过程中的磨损。⑤具有人体运动所必须的强度、韧性等力学性能。⑥喷涂层的多孔，性和粗糙表面，有利于生物体组织向人工骨骼表而的生长和亲和。因此，热喷涂金属基生物陶瓷涂层的人工骨骼，是比较理想的人工骨骼材料。

    五、结论

    等离子喷涂由于具有高温度、高热焓和高速度的特性，可以喷涂各种热喷涂粉末，已经广泛应用于各行各业，对设备零部件的使用性能的tigao起到了至关重要的作用，是机械零部件tigao表面性能不可缺少的工艺方法。

    唯有良好的设备和合理的工艺相结合，才是制作优良涂层的惟一途径。因此，选择设备和选择工艺是该技术的重中之重

我公司部分数控磨床因电气系统老化，导致不能正常生产，需进行数控改造，在满足机床使用要求的基础上，对比各型CNC系统性能、特点及价格后，我们选择了NUM1020/1040系统。

一、NUM系统介绍

NUM1020/1040 系统是紧凑且功能完善的32位数控系统，特别适合于1~6轴的数控机床。在硬件方面采用了CMOS电路，光纤通讯技术及模块化的设计思想，减少了系统和外部的连线，大大tigao了整个机床电气的可靠性；NUM数控系统具有很强的开放性、灵活性，CNC内部的许多信息都对用户开放，方便了用户进行程序的第二次开发，同时提供结构化编程和语言编程。具体特点如下：
1. CNC功能
•控制1~6轴，4轴联动，1~2主轴，可分为1~4个轴组。
•提供交互式的编程模块，2维CAD软件PROFIL，ISO编程语言和绘画式编程语言PROCAM，结构式编程和语言编程。
•工件程序可设4个保护区。
•自定义G指令，可用G指令修改已经存在的固定循环或因其它需求而增加新的固定循环。
•M功能和PLC功能可调用子程序。
•外部E参数（用户可以通过E参数来读取或改变CNC的状态）。
•Dynamic operator（动态操作）编程。所谓动态操作是在系统每个系统扫描周期都被执行的操作方式，它使用简单的操作指令可以直接实时处理轴的运动和输入/输出。
2. PLC功能
•内置PLC。
•输入输出模块设计，有效隔离，输出口负载能力为2A，远程I/O模块采用光缆连接，简化电路设计，tigao可靠性。
•大256I/O，2个模拟输入，1个中断输入，1个模拟输出。
•梯形图及C语言编程，CRT上可动态监视。
•PLC图形界面编辑，用户可根据机床特点编写自己的图形界面。

二、凸轮磨床介绍

瑞士KOPP公司的FSK21.3数控凸轮磨床原采用专用系统，纸带机输入程序，该机床坐标轴为X、Z、C(见下图)，坐标原采用直流伺服后改为SIEMENS 611A交流伺服，与HAIDENHAIN光栅形成全闭环控制，主轴采用INDRAMAT交流伺服控制。

凸轮磨床示意图

该机床有以下特殊功能：
G01----螺旋插补
G06----抛物线插补
G51----Z轴摆动磨削，定义振荡宽度及频率： W--宽度、0.2~32mm，F--频率、0~60HZ；
M50----摆动停止；  M51----摆动开始
G89----砂轮半径和外型修正，调用修正循环，提取修正位置文件、修正数据文件。
修正位置定义：
K--砂轮半径， R--X轴修正位置， Z--Z向启动位置，W-- Z向结束位置
修正数据定义：
A--参考地址， E--进给次数， D--空行程次数， V--修正量， F--进给速度
砂轮线速度编程：S--0~35 m/s
尤其是摆动磨削功能是X轴、C轴进行插补时，要求Z轴按一定的频率和行程摆动，以tigao零件光洁度，这要求系统具有多任务处理的能力。

三、改造方案

从公司实际运转的机床来看，SIEMENS 840C、FANUC 18系统可满足机床功能要求，但是系统价格高，技术支持少，二次开发工作量大，由于轴、主轴伺服驱动保留，二者均为模拟接口，我们选择NUM1020GS 系统改造该设备，利用NUM系统的Dynamic operator（动态操作功能）及外部E参数编程实现机床功能要求。

我们定义功能指令如下：
G151：Z轴振荡ON           
G150：Z轴振荡OFF
格式：G151 EW**EP**
说明：EW---振荡宽度，  EP---振荡频率
该指令主要用于凸轮精加工，程序在执行过程中遇到指令G151，Z轴便在当前位置进行宽度为EW的振荡，而不影响加工程序的执行，除非用G150指令来取消。
G100：螺旋线插补循环
格式：G100 X**C**F**
说明：X, C---终点处X, C轴的坐标值， F---进给速度
G106：抛物线插补
格式：G106 X**C**P**Q**F**
说明：X, C---终点处X, C轴的坐标值，   P, Q---起点、终点的切线角
           F---进给速度
G189：砂轮修正循环
格式：G189 EF**EN**ER**
说明：EF---粗、精修正选择， EN---修正次数，ER---修正量
砂轮半径、修正位置等数据储存在刀具偏置表中，在程序运行时自动计算与更改。
G196：主轴线速度编程
格式：G196  ES**
说明：ES**---砂轮线速度

四、应用总结

通过以上改造方案，我们成功恢复该凸轮磨床的正常加工性能，使停机一年多的设备重新投入运转，机床运行稳定可靠，操作较简单。
在成功改造凸轮磨床后，我们使用NUM1020/1040系统改造了德国产DRH2/1500双柱立式磨床，改造德国产SS13程控缓进磨床为数控磨床，改造德国产P250H程控滚齿机为数控滚齿机等，均取得了较好的效果。
NUM系统在以上设备的成功应用，充分发挥了其良好的开放性和灵活性，表明在旧设备改造上有较强适应性可满足旧机床多种特殊要求，性价比较高。

1  引言
        目前我国大型火电厂采用的燃料大多数为燃煤。一方面，由于煤产地与电厂间地理位置或地域的不同，需要借助汽车、火车或轮船等途径把燃煤先运送到电厂内的储煤站；另一方面，在电厂内，需要通过输煤皮带将燃煤输送到指定的煤仓或煤筒中，供燃煤锅炉使用。
电厂输煤程控系统就是完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务，一般包括卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统几个部分。输煤程控系统是保证机组稳发满发的重要系统，是机组安全可靠运行的重要支撑系统。
电厂输煤程控系统具有组成设备多且位置分散、设备间联锁关系强、设备运行环境恶劣、安全性可靠性要求高等方面特点，一般采用以可编程控制器(plc)为主要控制设备的监控系统来实现对整个工艺过程的控制。

2  输煤程控系统设计
        输煤程控采用双主机(热备)配置的hollias lk系列plc完成上煤及配煤控制等功能，plc置于输煤程控室。在粗碎机室、1#转运站、2#转运站、细碎机室、煤仓层、输煤综合楼设6组远程i/o站，各信号就近引接至附近的i/o站，各i/o站及plc之间采用冗余profibus-dp现场总线通讯。该网络能满足输煤程控的实时要求。在输煤程控室设上位监控系统，通过两台上位监控计算机机进行输煤系统的集中监测及控制，不再设常规模拟屏及仪表盘。
        hollias lk系列plc是和利时公司利用十多年控制系统设计和工程实施经验而推出的新一代高性能、高可靠性、高易用性的可编程逻辑控制器产品，可以为不同工业领域提供个性化解决方案，广泛应用于电力、冶金、石化、交通、水处理等行业。
2.1 系统结构
        参见图1，整个系统可以分为三层，包括生产管理层(输煤程控室)、现场控制层(plc控制站)及就地控制层。现场各种数据通过plc系统进行采集，并通过主干通讯网络——环形工业以太网传送到中心控制室监控计算机集中监控和管理，通讯速率为100mbps，通讯介质根据通讯距离可以选择光纤或屏蔽双绞线。同样，中心控制室监控计算机的控制命令也通过上述通道传送到plc的测控终端，实施各单元的分散控制。

图1  输煤程控系统结构图

        根据输煤系统的联锁性强、地理较分散的特点，系统设有一个主站和若干个远程i/o分站，现场设备信号直接接入附近的远程i/o分站，并通过冗余的profibus-dp总线网络实现与系统主站的通讯，由系统主站完成对所有系统内设备的监控和管理。
        考虑到输煤程控系统在安全性、可靠性方面的要求，系统主站采用hollias lk plc具有冗余功能的cpu模块lk210，支持电源冗余、cpu冗余、以太网冗余、总线冗余，以保证整个系统的不间断运行。
2.2 控制方式
        输煤程控系统控制方式设计为现场设备就地手动控制、远程手动控制、程序自动控制三种控制模式。三种模式的级别由高到低依次为就地手动控制、远程手动控制、程序自动控制。
        (1) 正常情况下，所有设备的运行、停止等由plc按预定的程序自动完成，plc自动识别各设备所处状态。上位机发出指令后，由plc按预定的程序自动完成对设备的运行操作。包括程控上煤、程控配煤、故障连停等控制功能。
        (2) 远程手动控制又可分为联锁手动控制和解锁手动控制两种形式，多用于设备调试和检修阶段。
        (3) 就地手动是指在就地设备控制箱上操作设备，具有高的控制优先级。

3  输煤工艺控制方案
        不同的电厂由于其机组的大小，厂外来煤方式、煤场到原煤仓距离的远近和输煤设备等方面的不同，在输煤系统工艺形式上也存在着较大差异。但按照工艺段和功能一般都包括卸煤流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程几个部分，如图2所示。

图2  输煤系统工艺流程示意图

        (1) 卸煤流程，主要指将厂外来煤(包括汽车、火车、轮船等途径)通过卸煤设备到厂内储煤站，以备使用。
        (2) 堆煤流程，主要是通过堆料机对卸到卸煤站的煤进行整理，以方便输煤系统上煤。
        (3) 上煤流程，是输煤系统工艺的关键环节，通过输煤皮带机完成将原煤从煤场输送到原煤仓的过程，同时通过辅助的碎煤机、筛煤机、除铁器、采样装置、电子皮带秤等设备完成对筛分、计量等处理，以达到使用要求。
        (4) 配煤流程，主要是将从上煤系统输送来的煤按照一定的要求、规律、顺序地分配到机组受煤仓中的过程。
3.1 输煤系统设备
        按照在整个输煤系统中的地位和作用，这里我们把输煤系统设备分为主设备、预启动设备、辅助设备和保护开关设备几类。
        (1) 主设备，为输煤工艺线上的关键设备，直接纳入整个系统的联锁中，设备故障会引起系统联锁停机。主要包括：给煤机、输煤皮带机、振动筛、碎煤机、缓冲滚筒、除铁器等。
        (2) 预启动设备，这些设备一般先于主设备启动前动作，用于进行流程选择。主要包括：电动三通挡板、皮带头部伸缩装置、犁煤器、警铃等。
        (3) 辅助设备，一般不纳入到流程联锁中，可以单独启停设备，故障不会造成联锁停机。主要包括：除尘器、皮带秤、实物校验系统、采样装置等。
        (4) 保护开关设备，各种皮带保护开关，用于流程监控、设备联锁、报警等功能。主要包括：拉绳开关、跑偏开关、堵煤开关、速度检测器、撕裂检测器、料流检测器、煤仓料位开关、料位传感器等。
3.2 控制策略
        输煤系统控制就是通过对输煤设备的监控，完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务。系统的控制要求遵循如下原则：
        (1) 上煤原则
        ● 流程预启：进行流程选择，并启动相应流程上的预启动设备，做好启动准备；
        ● 流程启动：接收到流程启动允许信号后，系统主设备按逆煤流方向延时顺序启动；
        ● 流程停止：停止指令下达后，系统主设备按顺煤流方向延时顺序停止；
        ● 故障联锁停机：当所选流程上的系统主设备发生故障时，立即联锁跳停设备故障点上游（逆煤流方向）的主设备；
        ● 重故障信号：急停、拉绳、重跑偏、重堵塞、打滑等指令或信号将直接导致系统联锁跳停。
(2) 配煤原则
        ● 顺序配煤：先设定一个尾仓，从个原煤仓开始进行配煤，煤斗以相同的时间(或依据煤仓料位)依次配煤，直到尾仓和尾仓前所有煤斗发出高煤位信号为止。顺序配煤时如有煤仓出现低煤位信号，则停止顺序配煤，优先给低煤位配煤；
        ● 优先配煤：当有煤仓出现低煤位信号时，正常进行配煤的煤斗停止配煤并记忆。先补低煤位仓直至低煤位消失，再按记忆煤斗的正常顺序把煤仓逐个加到高煤位。当多个仓同时出现低煤位时，对这些仓按从前向后的顺序进行轮换的配煤，直至低煤位消失；
        ● 余煤配煤：当停机信号发出后，皮带上余煤均匀配给每个仓，直至原煤仓皮带机停止运行。

4  软件设计
4.1 流程控制
        流程控制如图3所示。

图3  上煤顺序启停控制流程图

        (1) 流程选择、流程预启
        (2) 上煤顺序启停控制
        (3) 配煤流程控制如图4所示。

图4  配煤控制流程图

        (4) 事故处理
        系统事故处理是系统稳定、安全运行的重要措施，主要包括以下三方面事故处理措施：
        ● 在系统运行过程中，当某一设备发生故障停机时，联锁跳停故障设备点上游(逆煤流方向)的所有设备，并给出报警信息。当设备故障恢复后，才允许重新从发生故障的设备处按逆煤流方向重新启动设备的运行。
        ● 拉绳、重跑偏、堵塞、撕裂等保护开关动作，联锁跳停相关设备。
        ● 当设备运行过程中存在危及人员安全及损坏设备的可能，而操作员来不及判断该怎样处理的情况下，可以通过操作画面上的“急停”按钮来停止所有现场设备的运行。
4.2 软件功能
        输煤程控系统上位监控软件采用和利时公司的facview组态软件，主要功能如下：
        (1) 实时流程图显示：实时流程图是整个系统的主监控画面，在流程图中可以实时监控到系统主要设备的运行状态。流程图中所有设备的运行状态采用绿色表示；停止状态采用红色表示；故障状态采用黄色表示。流程图中所有由plc控制的设备设置远程手动/程控自动转换按钮，只有当设备就地/远程转换开关处于远程时，远程手动/程控自动转换按钮才可用，当远程手动/程控自动转换按钮处于程控自动时，禁止人工遥控设备。当设备出现故障信号时，停止运行或禁止启动这些设备。
        (2) 设备监控：系统软件对每一个控制设备设置有单独的操作画面，通过鼠标点击实时流程图上的设备，就可以进入相应设备的操作画面。
        事件报警系统软件具有完善的事故报警功能。当事故发生时，语音报警系统发出语音信号。同时，lcd屏幕显示故障区域流程图，事故设备图形变色，屏幕上方用汉字显示故障性质及发生时间，并自动启动打印机记录，打印故障内容及发生时间。
        (3) 数据报表：系统软件具有计算机管理功能，能自动采集运行工况及有关数据，能实现实时liuliang编制、修改及状态显示，能按规定时间或召唤打印各种报表，能在lcd上查询并调用有关数据，对正常生产运行定期打印记录，包括交接班记录、日报、月报、年报等报表的打印。
        (4)其他功能：系统软件除了具有上述监控功能外，还集成有煤量统计、设备运行管理、与其它系统通讯接口等功能。

5  系统特点
        本电厂输煤程控系统解决方案以和利时公司hollias lk plc为核心控制器，采用冗余的以太网络、profibus-dp总线网络将中心控制室计算机和plc系统主站、plc系统主站与远程i/o分站联系起来，构成一个分布式的控制系统。系统具有如下主要特点：
5.1 冗余的解决方案
        输煤程控系统设计为冗余配置，包括电源冗余、cpu冗余、以太网络冗余、profibus-dp总线网络冗余，无论那个环节出现故障都不会造成系统停车，这样就大限度地保证了系统的可靠性和安全性。
5.2 集中管理、分散控制
        输煤程控系统设计为一个主站多个从站的网络结构，由系统主站统一管理系统内的设备，远程i/o分站只负责数据采集与设备驱动。这样的系统结构既满足了系统设备间联锁关系强的要求，又满足了系统设备位置分散的要求。
5.3 软件界面友好、功能强大
        powerpro编程软件符合iec61131-3标准，易学、易懂、易用。facview组态软件图库丰富，网络功能强大，报警、报表、历史数据以及二次开发功能完善而易用。
5.4 开放性
        输煤程控系统设计为一个开放的系统，工业以太网、profibus-dp总线网络是目前应用广泛和开放性好的工业通讯网络，系统软件支持dde、opc、odbc、sql，且提供丰富的api编程接口，另外系统还支持modbus/tcp协议、modbus rtu协议、自由口协议等多种接口形式，可以方便地进行系统扩展或与全厂辅控网、mis和其他子系统进行无缝连接。

图5  实时流程图显示画面

6  结束语
        随着我国火电厂装机容量的tigao，对输煤程控系统等公用自动化控制系统提出了更高的要求。本输煤程控系统设计在考虑电厂输煤系统特点和要求的基础上，充分利用了和利时公司hollias lk plc可靠性高、性能优异、功能丰富、扩展性好、易于使用等方面的优势，给出了针对性强和个性化的解决方案。