plc3003集控说明书待修改 2.docx
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plc3003集控说明书待修改2
矿物加工过程控制课程设计说明书
1.20Mt/a选煤厂集中控制
学院（部）：
材料科学与工程学院
专业班级：
矿加10-2班
姓名：
学生
学号：
2010300
指导教师：
刘海增郑钢丰
2014年01月16日
安徽理工大学课程设计（论文）任务书
材料科学与工程学院矿物加工工程教研室
学号
201030033
学生姓名
专业（班级）
矿物加工工程10-2班
设计题目
1.20Mt/a选煤厂集中控制
课
程
设
计
任
务
（1）训练学生综合运用矿物加工过程控制盒其他先修课程的理论知识，分析和解决矿物加工过程控制问题，并通过实际的设计训练使所学的知识得到进一步巩固和提高。
（2）通过设计，使我们学习和掌握矿物加工过程控制的基本方法和步骤，了解和掌握常用矿物加工过程控制的过程。
（3）对我们在过程控制设计、变成、绘图、运用有关国家标准、规范、图册、手册及查阅有关技术等矿物加工过程控制方面的基本技能进行一次训练。
设
计
要
求
根据控制原理图绘出各类现场控制箱结构、原理图；全厂控制结构框图；主站、分站模块配置图；编制PLC控制程序；设计说明书。
工
作
量
（1）现场控制箱原理、结构图：
至少三张
（2）全厂控制结构图：
1张
（3）各分站模块配置图：
1份
（4）PLC控制程序：
1份
（5）设计说明书：
1份
计
划
第19周确定配电室、主分站的配置；绘出控制结构图及模块配置图
第20周编制PLC控制程序；编写设计说明书
指导教师签字
教研室主任签字
2014年1月16日
安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表
学生姓名：
罗飞学号：
2010300332专业班级：
矿物加工工程10-2班
课程设计题目：
1.20Mt/a选煤厂集中控制
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
目录
1绪论2
1.1工业生产自动化的基本内容2
1.2选煤厂生产自动化基本内容2
2选煤厂集中控制3
2.1选煤厂集中控制的类型3
2.2选煤厂生产工艺系统对集中控制系统的要求4
2.3系统集中控制6
2.3.1系统硬件配置和软件及系统功能6
2.3.2PLC控制原理6
3可编程控制器（PLC）7
3.1可编程序控制器的定义7
3.2可编程序控制器的分类7
3.3可编程序控制器的特点和应用范围7
3.3.1可编程序控制器的主要特点7
3.3.2可编程序控制器的应用范围8
3.4可编程序控制器的主要技术性能9
3.5可编程序控制器的发展与展望9
3.6可编程控制器（PLC）与其他控制系统的比较10
4二次控制回路11
4.1二次回路的种类11
4.2二次回路原理的特点14
5控制系统选择14
5.1控制系统的选择14
5.2选煤厂各设备的分布15
5.3各设备的控制回路的确定15
5.4输入输出模块的选择16
5.5电源模块的选择21
5.6通讯模块的选择23
5.7CPU模块的选择25
5.8PLC控制系统配置图27
5.9控制程序的编辑28
5.10程序设计31
6参考文献32
附：
课程设计程序33
1.2Mt/a吨选煤厂集中控制
摘要
选煤厂是加工矿井原煤的工厂，它由各种不同的作业环节和工艺设备组成，其生产过程基本上实现了机械化生产。
随着选煤工艺和设备的不断革新和自动化技术的发展，选煤厂自动化水平也愈来愈高，由初期只能对生产设备及工艺参数进行监视和事故报警，发展到能对设备和工艺参数进行自动控制和调节;从实现单机自动化、作业线自动化，逐步向全厂综合自动化发展。
随着PLC技术的发展，将PLC技术应用于选煤厂集中控制，设计出一套新型选煤厂的PLC控制系统，目的是满足现代选煤工业控制的要求，生产高品质的产品。
本次设计的是某120万吨选煤厂集中控制系统，通过对该选煤厂工艺流程和主厂房布置的分析，确定该厂集中控制系统的分站数目，通过对各设备控制要求的了解，确定各设备的控制回路，最后确立各分站模块的型号和数目。
在硬件完成的基础上，利用CONCEPT软件编写集中控制系统的程序。
设计基本能够满足控制系统的要求，较好的完成设计任务。
关键词：
选煤厂自动化，集中控制，PLC，CONCEPT
1绪论
1.1工业生产自动化的基本内容
在现代化工厂中，操作工人和生产管理人员已不能单纯依靠个人经验和体力，而必须更多的通过自动化仪表和装置对整个生产过程进行全面的监控和管理。
自动化技术对工业和科学技术的发展起着极为重要的作用。
它在国民经济的其他领域也有着不可缺少的作用。
工业生产过程自动化是保证生产稳定、高质、低耗、安全、改善劳动条件、提高劳动效率、减少环境污染等的重要手段，也是工业企业现代化的重要标志之一。
工业生产过程自动化系统一般包括下列内容：
1.自动检测系统
现代生产是连续的过程，为了了解控制生产，就必须了解生产过程中的各种参数，
因此，人们利用各种检测仪表自动的连续的对各种参数进行测量，这也是实现自动控制生产过程的前提条件。
2.自动信号联锁保护系统
为了安全生产，保证质量，常对一些关键性参数设有自动联锁保护装置，在事故发生前信号系统就能发出报警信号。
3.自动操纵系统
自动操控系统可以按照预先规定的步骤，自动的对生产设备或生产过程进行某种周期性的操作。
4.自动调节系统
为了保证生产的稳定，就必须采用自动调节装置对生产中的重要参数进行自动调节，使它们恢复到正常状态。
1.2选煤厂生产自动化基本内容
选煤厂是加工矿井原煤的工厂，它由各种不同的作业环节和工艺设备组成，其生产过程基本上实现了机械化生产。
随着选煤工艺和设备的不断革新和自动化技术的发展，选煤厂自动化水平也愈来愈高，由初期只能对生产设备及工艺参数进行监视和事故报警，发展到能对设备和工艺参数进行自动控制和调节;从实现单机自动化、作业线自动化，逐步向全厂综合自动化发展。
选煤厂自动化的内容十分广泛，根据选煤工艺和设备及生产管理的要求而确定，一般包括以下内容：
1.对生产设备和工艺过程的自动监控、自动保护和报警
在生产过程中，对生产设备的运行情况进行自动监控，并设有必要的保护装置，实现事故自动排除或自动报警。
2.对生产工艺参数的自动检测和自动调节
对生产过程中的参数如介质密度、矿浆浓度、流量等进行亏快速检测和自动调节，使生产能够在接近最佳的条件下进行，确保产品数量、质量和其他选煤指标的稳定。
3.对生产设备自动控制和集中控制
全厂各作业的设备都要实现自动控制，并根据全厂运行情况及时转换运行流程；故障时按程序紧急停车；检修和处理故障时可转换为就地操作。
2选煤厂集中控制
2.1选煤厂集中控制的类型
选煤厂集中控制是指对选煤系统中有联系的生产设备，按照规定的程序在集中控制室内进行启动、停止或者事故处理的控制。
集中控制多设在选煤厂主厂房附近，集中控制室中一般设有反映全厂设备工作情况的模拟盘。
对于采用可编程序控制器集中控制的系统，可用高分辨率的大屏幕图形显示器代替模拟盘，从模拟盘上的灯光和音响信号或大屏幕显示器上的设备图形将符号颜色的变化可以直观地观察到全厂设备的工作情况。
集中控制室还设有安装各种显示仪表、控制开关和控制按钮的集中操作太，可以随时利用这些控制开关和控制按钮来启和停相应的生产设备，在发生设备故障时可以及时停掉部分或者全部设备，以避免事故的扩大。
选煤厂生产的特点是设备台数多且相对集中，拖动方式简单，生产连续性强。
因此，实现设备的集中控制，可以缩短全厂设备的启、停车时间，提高劳动生产率。
例如，采用单机就地控制的选煤厂启车一次大约需要30min，而采用集中控制时只需要几分钟即可启动全厂设备。
模拟盘或者大屏幕图形显示器可以及时地显示设备的运行处理，大大方便了生产调度，并能够及时对设备故障进行处理，提高了生产的安全性。
我国选煤厂集中控制系统的类型大体有这样几种：
（1）继电器——接触集中控制系统。
这种控制系统自50年代起开始使用，有些选煤厂至今乃沿用这种控制系统。
其优点是系统的控制原理简单，操作维护人员容易掌握。
但这种控制系统的缺点也很明显，体积大，使用电缆芯线多，触点多，故障率大，维护工作量大，劳动强度也很高。
（2）无触点逻辑元件集中控制系统。
60年代至70年代在选煤厂中使用的半导体表上元件或者集成电路元件组成的无触点控制系统缩小了控制系统的体积，性能也得到了很大的提高，同时也大大降低了系统的造价。
（3）矩阵式顺序控制器控制系统。
前两种控制系统，其控制线路一经完成后，逻辑关系就固定下来，在改动就很困难了。
而60年代末出现的矩阵式顺序控制器克服了这个缺点，采用一块二极管矩阵可以灵活地实现各种逻辑组合关系，更改极为方便，且配线简单。
（4）一位计算机集中控制系统。
采用大规模集成电路组成，一位微处理器具有集成度高、体积小、指令少，原理简单易学等优点。
用一位微处理器组成的一位微型计算机称为一位机。
一位机载80年代被广泛用于各种工业自动化装置。
（5）可编程序控制器（PLC）控制系统能够。
可编程序控制器是一种主要针对开关量控制的工业控制微型计算机。
具有编程简单、使用操作方便、抗干扰能力强、能够适应恶劣的工业环境等特点，较前几种可靠性要高得多。
因此，可编程序控制器集中控制系统将逐步取代其他几种控制系统。
2.2选煤厂生产工艺系统对集中控制系统的要求
选煤厂工艺流程的连续性使生产设备之间的制约性强，一般均为连续生产，不能单独开某一台设备进行生产。
在储存及缓冲装置设备之后的任何一台设备的突然停车，都将会造成堆煤、压设备、跑煤和跑水等现象，引起事故范围扩大。
因此，选煤厂集中控制系统应遵循如下原则。
（1）启动、停车顺序
选煤厂生产工艺流程的连续性要求选煤厂设备的启动、停车必须严格按顺序进行。
1）启车顺序
原则上时逆煤流逐台延时启动，启动延时时间一般为3-5s，以避开前台电动机启动时的冲击电流，减小对电网的冲击。
逆煤流逐台延时启动的优点是在生产机械未带负荷之前能够对生产机械的运行情况进行检查，待所有其他设备运转正常后启动给煤设备，可以避免因某台设备故障而造成压煤等现象。
若采用顺煤流启动，则能够减少设备的空转时间，从而节省电能，减少机械磨损，但无法避免因设备故障而引起的压煤现象。
因此，选煤厂一般采取逆煤流方向启动设备。
2）停车顺序
正常时，应顺煤流方向逐台延时停车，延长时间为该台设备上的煤全部被转运到下台设备所需的时间；故障时，应在最短的时间内停掉全部设备或故障设备至给煤机之间的所有设备。
（2）闭锁关系
集中控制系统应有严格的闭锁关系，以确保某台设备故障时不至于引起事故
围的扩大，同时还应能方便的解锁。
（3）控制方式的转换
集中控制应能方便的地转换成单机就地手动控制，以确保集中控制系统故障不至于影响生产。
一般在选煤厂集中控制室的集中控制台上都装有控制方式转换开关。
（4）工艺流程及设备选择
当生产系统有并行流程或多台并行设备时，集控系统应具有对并行流程或并行设备选择的能力，以满足不同情况的工艺要求。
（5）信号系统
1）预告信号
在启动前，集中控制室应发出启动预告信号，提醒现场操作人员回到各自工作岗位，靠近设备的人员远离即将开车的设备，有关操作人员应检查设备，向集中控制室发出允许启动的应答信号（应答制）或者禁启信号（禁启制），以保障启动前人员与设备的安全。
同样，在停车前也应发出停车预告信号。
2）事故报警信号
当系统中某台设备发生故障时，集中控制系统应能够及时发出报警信号提醒工作人员注意。
3）运转显示
为了及时掌握全厂设备运行情况，集中控制室应装有显示全厂设备的模拟盘或者大屏幕图形显示器。
模拟盘或者大屏幕图形显示器上各台设备正常运行和事故状态的显示要反差明显，宜于判断。
选煤厂集中控制系统除了满足上述要求外，还应具有较高的卡靠性和较强的抗干扰能力。
集中控制系统是以PLC为核心完成全厂设备控制的。
由于PLC具有抗干扰能力强、模块化结构、可靠性高、简单易学等优点，近十年来，在我国工业控制领域，尤其是在选煤厂集中控制系统中得到了广泛的应用。
PLC是以微处理器为基础，综合计算机技术与自动化技术，在传统继电器控制系统的基础上开发的工业控制器，已广泛应用于各种生产过程控制。
PLC与继电器控制系统相比较，控制方式由硬接线改为软件控制，方便了设计与维护，并增强了复杂的运算功能，为复杂的过程控制提供了硬件手段。
与计算机相比，由于PLC硬件的模块化设计，增强了抗干扰能力，更适合于工业现场控制。
上述的几种系统集中控制可分别运行，各自独立，互不影响；又可将几种系统所有设备组成一体，形成集中控制系统。
在操作台上安装按钮、开关等设备，方便地进行系统集中/就地转换，以及流程的选择，单台设备的远程启、停车操作等功能。
所有的设备运行情况可以通过模拟盘进行显示模拟；也可以用PLC上位计算机代替传统的按钮、开关等设备，用大屏幕高分辨率显示器反映全系统生产状况，显示实时报警信息，图形符号形象逼真，人机界面友好，操作容易方便，易学易用。
PLC与上位计算机、编程计算机通过HUB与以太网连为一体，当然也可以用Modbus或者Modbusplus等网络技术。
完善的控制系统，旨在提高产品的质量、数量以及全员工作效率。
集中控制、上位机系统，配合监视系统、呼叫对讲系统，使得选煤系统达到了减人提效的目的。
2.3系统集中控制
选煤厂集控系统可分为原煤系统、选煤系统、装车系统等各工艺设备的控制和管理。
根据选煤厂工艺流程图，以及工艺对控制的要求，将整个大系统划分为若干小系统，并均设为集中/单起/就地三种控制方式。
小系统相对独立，互不影响，既可以单独实现集控，又可将所有设备组成一体参加集控。
2.3.1系统硬件配置和软件及系统功能
1．硬件配置
集控系统由硬件、软件协同完成控制功能。
所必须的硬件有操作台和PLC主机、PC柜和PLC远程站、就地控制装置以及其它仪器仪表等组成。
操作台完成指令的发送，监控及控制系统的电源通断。
操作台台面放置大屏幕高分辨率上位机和编程计算机，生产调度扩音电话，报表、数据打印机，工业电视监视系统等。
PC柜内部安装PLC远程站及各种电源模块、通讯模块、各种输入输出模块其它部件。
2．系统功能
上微机系统具有如下功能：
图形显示、报警记录、数据传输、故障诊断、自动控制的远程操作、后备操作等。
（1）图形显示功能
图形显示功能是一个实时动画显示功能。
通过观察显示器画面上系统对设备（如皮带、跳汰机等）状态描述来监视生产过程的运行状况。
系统采用动画图形对某些设备进行描述，采用不同颜色来表示设备的各种运行状态。
系统可集中显示全车间工艺流程系统图，采用翻页方式显示以保持系统的完整性，也可以分系统显示各独立的工艺流程，也可以采用循环分页显示。
不论在任何显示方式下，一旦设备发生故障，计算机自动调出故障报警画面定格，同时发出声音报警、显示有关信息，并存储在硬盘中。
（2）数据显示功能
数据显示功能主要以各种方式显示数据采集系统所采集的各种参数。
仓、水位以直方图动态显示原煤仓、缓冲仓、产品仓仓位的连续变化，并在直方图上实时显示，并以百分数以数字显示。
2.3.2PLC控制原理
在一个PLC控制系统都由PLC主机及与其连接的I/O模块组成，I/O模块采用电缆和开关设备与传感器相连，并通过I/O总线与PLC联接形成以个完整的控制系统。
对于大多数公司的PLC，其I/O系统可以是驻留本地机架，也可以是远程的（可离开PLC主机最远达4.5Km）。
在完成用户的转载后，PLC在接受人机接口及I/O模块数据的基础上实现现场设备的控制。
在运行过程中，PLC的CPU以高速、从头至尾有规则、周期性的解算用户逻辑，进行预期的控制，用户逻辑根据调度员的命令及输入模块的状态数据，决定输出模块的动作状态，驱动设备完成起停控制。
并根据设备运行后返回输入模块的状态，来判断设备的运转情况是否正确，以实现工艺系统的顺序控制功能。
3可编程控制器（PLC）
3.1可编程序控制器的定义
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
3.2可编程序控制器的分类
PLC发展很快，全世界有几百家工厂正在生产几千种不同型号的PLC，它们品种多，性能规格不一，又没有一个权威的统一的分类标准，给用户选择、使用、研究、学习带来一定的困难。
目前一般按一下几种方法分类：
（1）按结构形式分类
PLC按结构形式一般分为整体式和模块式（模板式）两类。
（2）按输入输出点数分类
按照PLC的I/O点数，可将PLC分为小型（I/O点数在256点以下，有的还将64点及以下的称为微型）、中型（I/O总点数在256点~2048点）和大型（I/O总点数在2048点及以上）。
（3）按功能分类
PLC按功能强弱可分为低档机、中档机、高档机三类。
3.3可编程序控制器的特点和应用范围
3.3.1可编程序控制器的主要特点
（1）可靠性高、抗干扰能力强。
PLC是专门为工业环境而设计的，具有很高的可靠性。
从硬件设计、元件的选择到工艺制造均极为严格。
而且采取了一系列的抗干扰措施，如I/O电路中都采用了光电隔离，另外还有常规模拟器滤波，在加上软件数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路窜入的干扰信号；采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现了故障，进行在线插拔调试时，不会影响整机的正常工作。
对有些模块还设置了连锁保护、自诊断电路等。
（2）通用性好，I/O接口丰富。
PLC是一种通用工业控制装置，绝大多数PLC系统特别是模块式结构均可按用户需要配置，变更、扩展均很方便。
有丰富的I/O接口模块以满足不同工业现场信号（如交流或直流、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电、开关量或模拟量等）和工业现场的不同器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电机启动期、控制阀等）的需要并直接连接。
此外，还开发了很多特殊功能模块，供用户选择。
（3）编程简单、使用方便。
PLC有不同的编程语言以适应不同对象的需要。
如梯形图编程语言就很容易为电气工程技术人员所掌握，配套的简易编程器的操作和使用很简单。
（4）设计、安装容易，维修工作量少。
由于PLC已实现了产品的系列化、标准化和通用化，用PLC组成控制系统，在设计、安装、调试和维修等方面，表现出了明显的优越性。
设计部门能在规格繁多、品种齐全的系列PLC产品中，选出高性能价格比的产品。
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。
（5）体积小、能耗低。
（6）联网方便、便于系统集成。
经过多年的努力，PLC的联网通信能力已有了很大的增强，不少PLC均配置有各种通信接口模块。
3.3.2可编程序控制器的应用范围
（1）开关量的逻辑控制。
PLC有大量的内部元件、控制接线时通过程序实现，从适应性、灵活性、可靠性、方便性及设计、调试、安装、维护等各方面比较，PLC都有显著的优势。
用PLC控制取代多数传统的继电器控制，实现逻辑控制、顺序控制已是大家的共识。
（2）位置控制。
大多数的PLC制造商，目前都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
（3）过程控制。
过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。
PLC通过模拟量I/O模块，实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制。
（4）数据处理。
现代的PLC具有数学运算，数据传递、转换、排序和查表、位操作等功能，能完成数据的采集、分析和处理。
这些数据还可通过通信接口传送到其他智能装置。
（5）组成大型控制网络。
PLC联网、通信能力很强，不断有新的联网的结构推出。
PLC可与个人计算机相连接进行通信，可用计算机参与编程及对PLC进行控制和管理，使PLC用起来更方便。
PLC与PLC也可通信。
可一对一进行通信，可在多个PLC之间通信等等。
3.4可编程序控制器的主要技术性能
（1）结构形式与外形尺寸。
（2）输入输出点数。
（3）指令种类。
（4）存储器容量。
（5）内部寄存器。
（6）扫描速度。
（7）编程语言。
（8）通信和联网。
（9）特殊功能。
3.5可编程序控制器的发展与展望
可编程序控制器从1968年产生以来，随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的发展而迅猛发展。
产品已经历了四次换代，其发展过程大致为:
第一代PLC（1969—1972年）
特点是：
大多用一位机开发，用磁芯存储器存储；功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数；机种单一，没有形成系列。
第二代PLC（1973—1975年）
特点是：
原件上采用了8位微处理器和半导体存储器（EPROM）；功能上增加了数字运算、传送、比较及模拟量控制等；产品初步形成系列。
第三代PLC（1976—1983年）
特点是：
20世纪70年代后期超大规模集成电路和高性能微处理器的出现及引入PLC，使PLC的功能及处理速度大大增加，如增加了浮点数运、平方、三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等功能，增加了远程I/O、一些特殊功能模块和通信、自诊断等功能。
第四代PLC（1984—现在）
特点是：
进入20世纪80年代中、后期以来，超大规模集成电路迅速发展，微处理器价格大幅下降，PLC中16位、32位片式高性能微处理器全面使用。
而且一台PLC中配置多个CPU，进行多通道处理。
PLC已发展成为一种具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的“多功能控制器”。
PLC及其网络已被公认为实现现代工业自动化三大支柱之一（PLC、机器人、CAD/CAM）。
当然，为了适应大中小型企业的不同需要，进一步扩大其应用范围，PLC正朝以下方向发展：
1）抵挡PLC向小型、简易、廉价方向发展。
2）中、高档PLC向大型、高速、多功能方向发展。
3）工厂综合自动化、消灭自动化孤岛、方便自动化系统集成是现代化工业生产的需要，增强PLC的联网通信能力。
4）编程语言不断丰富。
3.6可编程控制器（PLC）与其他控制系统的比较
3.6.1与继电器控制系统的比较
（1）PLC控制逻辑灵活、可扩展
继电器控制采用硬接线逻辑，灵活性和可扩展性差。
PLC采用存储逻辑，控制逻辑以程序的方式在PLC的内存中，即使逻辑复杂也只是程序较长。
当需要改变控制逻辑时，只要修改程序即可。
（2）PLC控制速度快
继电器逻辑控制依靠触点的闭合和断开实现控制，触点的动作时间一般在几十毫秒数量级，而且继电器越多，反应速度就越慢，PLC的内部接点均是电子触发器，无机械延时时间。
（3）PLC计时控制精度高
继电器控制是依靠时间继电器的滞后动作来进行延时实现控制，常用的如空气阻尼式、电磁式、晶体管式时间继电器等，定时精度不高，定时时间受环境影响，时间调整不方便。
PLC使用的是CPU中的内部定时器，时钟脉冲有石英振荡器产生，定时范围是0.1s—999.9s或0.01s—99.99s时间不受环境影响，用户可在程序中任意设
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