锅炉车间输煤机组控制.docx
《锅炉车间输煤机组控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉车间输煤机组控制.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
锅炉车间输煤机组控制
绪论………………………………………………………………………………3
第1章PLC控制系统设计……………………………………………………4
PLC控制系统设计的大体原则…………………………………………4
PLC机型选择……………………………………………………………5
第2章锅炉车间输煤机组控制PLC电气控制系统……………………………8
锅炉车间输煤机组控制系统设计任务书………………………………8
锅炉车间输煤机组控制系统整体方案设计……………………………10
锅炉车间输煤机组控制原理图设计……………………………………10
PLC硬件控制电路设计…………………………………………………12
PLC控制程序设计………………………………………………………15
梯形图程序调试……………………………………………………………20
第3章课程设计总结…………………………………………………………21
参考文献………………………………………………………………………21
绪论
工业生产进程中，大量的开关量顺序控制，它依照逻辑条件进行顺序动作，并依照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据收集。
传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，第一次采用程序化的手腕应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），此刻，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：
可编程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。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，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设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增加率一直维持为30~40%。
在这时期，PLC在处置模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力取得大幅度提高，PLC逐渐进入进程控制领域，在某些应用上取代了在进程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
第1章PLC控制系统设计
PLC控制系统设计的大体原则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。
因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下大体原则：
1.最大限度地知足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地知足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深切现场进行调查研究，搜集控制现场的资料，搜集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，一路解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全靠得住
保证PLC控制系统能够长期安全、靠得住、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全靠得住。
例如：
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3.力求简单、经济、利用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来庞大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的保护也将致使运行资金的增加。
因此，在知足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的本钱。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的利用和保护方便、本钱低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4.适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到此后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以知足此后生产的发展和工艺的改良。
1．2PLC机型选择
随着PLC的推行普及，PLC产品的种类和型号愈来愈多，功能日趋完善。
从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。
上百种型号。
其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方式、价钱等各有不同，适用的场合也各有偏重。
因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。
一般来讲，各个厂家生产的产品在靠得住性上都是过关的，机型的选择主如果指在功能上如何知足自己需要，而不浪费机械容量。
PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。
一、可编程控制器控制系统I/O点数估算
I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。
按照被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。
估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。
若是是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，若是控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。
二、内存估量
用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：
内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。
（1）内存利用率 用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机械语言的形式寄存在内存中，一样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机械语言寄存时所需要的内存数不同，咱们把一个程序段中的接点数与寄存该程序段所代表的机械语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。
高的利用率给用户带来益处。
一样的程序可以减少内存量，从而降低内存投资。
另外一样程序可缩短扫描周期时间，从而提高系统的响应。
（2）开关量输入输出的点数 可编程控制器开关量输入输出总点数是计算所需内存储器容量的重要按照。
一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6：
4。
这方面的经验公式是按照开关量输入、开关量输出的总点数给出的。
所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10
（3）模拟量输入输出总点数 具有模拟量控制的系统就要用到数字传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较低，因此所占内存数要增加。
在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入、数字滤波、传送和比较运算。
在模拟量输入输出同时存在的情况下，就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入的情况需要量大。
在模拟量处置中。
常常把模拟量读入、滤波及模拟量输出编成子程序利用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟量路数比较多时。
每一路模拟量所需的内存数会明显减少。
下面给出一般情况下的经验公式：
只有模拟量输入时：
内存字数=模拟量点数*l00
模拟量输入输出同时存在时：
内存字数＝模拟量点数*200
这些经验公式的算法是在10点模拟量左右，当点数小于10时，内存字数要适当加大，点数多时，可适当减小。
综上所述，推荐下面的经验计算公式：
总存储器字数＝（开关量输人点数+开关量输出点数）*l0+模拟量点数*150。
然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。
3、响应时间
对进程控制，扫描周期和响应时间必需认真考虑。
可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能靠得住地接收持续时间小于扫描周期的输入信号。
例如某产品有效检测宽度为5cm，产品传送速度每分钟50m，为了确保不会漏检通过的产品，要求可编程控制器的扫描周期不能大于产品通过检测点的时间距离60ms（T＝5cm／50m／60s）。
系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生转变时刻的时间距离。
系统响应时间＝输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期.
4、输入输出模块的选择
可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关；接近开关等）的高电平信号为机械内部电平信号，模块类型分直流五、1二、24、4八、60V几种；交流115V和220V两种。
由现场设备与模块之间的远近程度选择电压的大小。
一般五、1二、24V属低电平，传输距离不宜太远，例如5V的输入模块最远不能超过10m，也就是说，距离较远的设备选用较高电压的模块比较靠得住。
另外高密度的输入模块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。
一般讲，同时接通点数不得超过60%。
为了提高系统的稳定性，必需考虑门坎（接通电平与关断电平之差）电平的大小。
门坎电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。
输出模块的任务是将机械内部信号电平转换为外部进程的控制信号。
对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐利用晶闸管输出模块，缺点是模块价钱高；过载能力稍差。
继电器输出模块长处是适用电压范围宽，导通压降损失小，价钱廉价，缺点是寿命短，响应速度慢。
输出模块同时接通点数的电流累计值必需小于公共端所允许通过的电流值。
输出模块的电流值必需大于负载电流的额定值。
六、结构型式的考虑
PLC的结构分为整体式和模块式两种。
整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块大印刷电路板上，节省了插接环节，结构紧凑，体积小，每一I/O点的平均价钱也比模块式的廉价，所以小型PLC控制系统多采用整体式结构。
模块式PLC的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式方便灵活。
维修时改换模块，判断与处置故障快速方便。
因此，对于较复杂的要求较高的系统，一般选用模块式结构。
7、是不是需要通信联网的功能
大部份小型PLC都是以单机自动化为目的，一般没有和上位计算机通信的接口。
若是用户要求将PLC纳入工厂自动化控制网络，就应选用带有通信接口的PLC。
一般大、中型PLC都具有通信功能。
最近几年来，一些高性能的小型机（如FX、C40H、S5-100U等）也带有通信接口，通过RS-232串行接口，与上位计算机或另一台PLC相连，也可以连接打印机、CRT等外部设备。
以上简腹地介绍了PLC选型的依据和应考虑的几个问题，用户应按照生产实际的需要，综合考虑各类因素，选择性能价钱比适合的产品，使被控对象的控制要求取得完全知足，也使PLC的功能取得充分发挥。
第2章锅炉车间输煤机组控制PLC电气控制系统
锅炉车间输煤机组控制系统设计任务
2.1.1锅炉车间输煤机组控制
输煤机组控制系统示用意如图11-10所示，输煤机组控制信号说明见表11-6。
图11-10输煤机组控制系统示用意
表11-6输煤机组控制信号说明
输入
输出
文字符号
说明
文字符号
说明
SA1-1
输煤机组手动控制开关
KM1
给料器和磁选料器接触器
SA1-2
输煤机组自动控制开关
KM2
1#送煤机接触器
SB1
输煤机组自动开车按钮
KM3
破碎机接触器
SB2
输煤机组自动停车按钮
KM4
提升机接触器
SB3
输煤机组紧急停车按钮
KM5
2#送煤机接触器
SB4
给料器和磁选料器手动按钮
KM6
回收机接触器
SB5
1#送煤机手动按钮
HL7
手动运行指示灯
SB6
破碎机手动按钮
HL8
紧急停车指示灯
SB7
提升机手动按钮
HL9
系统正常运行指示灯
SB8
2#送煤机手动按钮
HL10
系统故障指示灯
SB9
回收机手动按钮
HA
报警电铃
KM
M1～M6，YA运行正常信号
HL1～6
输煤机组单机运行指示
FR
M1～M6，YA过载保护信号
输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。
SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮，手动时单机操作利用。
HA为开车/停车时讯响器，提示在输煤机组周围的工作人员物煤机准备起动请注意安全。
HL1～HL6为Ml～M6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系统运行正常指示，HL10为系统故障指示。
2．输煤机组控制要求
（1）手动开车/停车功能SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB4～SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与保护利用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。
（2）自动开车/停车功能SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。
1）正常开车按下自动开车按钮SB1，音响提示5s后，回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯；10s后，破碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。
2）正常停车按下自动开车按钮SB2，音响提示5s后，给料器电动机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯；10s后，提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组全数正常停车。
3）过载保护输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，若是电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需当即全线停车并发出报警指示。
系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处置完毕，继续正常开车，恢复活产。
4）紧急停车输煤机组正常生产进程中，可能会突发各类事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车避免事故扩大。
紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时，输煤机组当即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8持续闪亮直到事故处置完毕，回答正常生产。
5）系统正常运行指示输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA依照程序全数正常起动运行后，HL9指示灯点亮。
若是有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则视为故障，系统故障指示灯HL10点亮，输煤机组停车。
（3）相关参数
1）M1～M6及磁选料器YA功率如图11-11中所示。
2）指示灯HL：
，DC24V。
3）电铃HA：
8W，AC220V。
锅炉车间输煤机组控制系统整体方案设计
为了保证输煤系统的正常、靠得住运行，该系统应知足以下要求：
（1）供煤时，各设备的启动、停止必需遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；
（2）各设备启动和停止进程中，要合理设置时间距离（延时）。
启动，停车延时统一设定为10s。
启动延时是为保证无煤堆积以发生故障；停车延时是为保证停车时破碎机等为空载状态；
（3）运行进程中，某一台设备发生故障时，应当即发出报警并自动停车，其整个输煤设备也当即停车。
另外在现场也有控制系统装置运行的按钮；
（4）可在线选择启动备用设备。
在特殊情况下可开启另一套备用设备，由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；
（5）可显示各机电设备运行状况，在集中控制室即可控制系统设备启停。
2.3锅炉车间输煤机组控制原理图设计
1.主电路设计
锅炉车间运煤机组系统主电路图如图2-3所示
图2-3锅炉车间运煤机组系统主电路图
1）主回路中交流接触器KM一、KM二、KM3、KM4、KM五、KM5别离控制三相异步电动机M1～M6
2）电动机M一、M二、M3、M4、M五、M6由热继电器FR一、FR二、FR3、FR4、FR五、FR6实现过载保护。
3）QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，利用和维修方便。
4）熔断器FU一、FU二、FU3、FU4、FU五、FU6别离实现各负载回路的短路保护。
PLC硬件控制电路设计
1）硬件结构设计。
了解各个控制对象的驱动要求，如：
驱动电压的品级为DC24~V；分析对象的控制要求，肯定输入/输出接口（I/O）数量；输入端口13个输出端口17个，肯定所控制参数的精度及类型，选择适合的PLC机型及外设，PLC选择三菱FX2N-6OMT-D完成PLC硬件结构配置。
2）按照上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路接线图，编制I/O接口功能表。
3）PLC输入回路中，信号电源由PLC本身的24V直流电源提供，所有输入COM端短接后接入PLC电源DC24V的（＋）端。
输入口若是有有源信号装置，需要考虑信号装置的电源品级和容量，最好不要利用PLC自身的24V直流电源，以避免电源过载损坏或影响其他输入口的信号质量。
表2-1和表2-2别离为输煤机组控制系统PLC输入和输出接口功能表。
表2-1输煤机组控制系统PLC输入接口功能表
序号
工位名称
文字符号
输入口
1
输煤机组手动控制开关
SA1-1
X0
2
输煤机组自动控制开关
SA1-2
X1
3
输煤机组自动开车按钮
SB1
X2
4
输煤机组自动停车按钮
SB2
X3
5
输煤机组紧急停车按钮
SB3
X4
6
给料器和磁选料器手动按钮
SB4
X5
7
1#送煤机手动按钮
SB5
X6
8
破碎机手动按钮
SB6
X7
9
提升机手动按钮
SB7
X10
10
2#送煤机手动按钮
SB8
X11
11
回收机手动按钮
SB9
X12
12
M1～M6，YA运行正常信号
KM
X13
13
M1～M6，YA过载保护信号
FR
X14
表2-2输煤机组控制系统PLC输出接口功能表
序号
工位名称
文字符号
输入口
1
给料器和磁选料器接触器
KM1
Y0
2
1#送煤机接触器
KM2
Y1
3
破碎机接触器
KM3
Y2
4
提升机接触器
KM4
Y3
5
2#送煤机接触器
KM5
Y4
6
回收机接触器
KM6
Y5
7
手动运行指示灯
HL7
Y15
8
紧急停车指示灯
HL8
Y16
9
系统正常运行指示灯
HL9
Y17
10
系统故障指示灯
HL10
Y20
11
报警电铃
HA
Y14
12
输煤机组单机运行指示
HL1
Y6
13
输煤机组单机运行指示
HL2
Y7
14
输煤机组单机运行指示
HL3
Y10
15
输煤机组单机运行指示
HL4
Y11
16
输煤机组单机运行指示
HL5
Y12
17
输煤机组单机运行指示
HL6
Y13
PLC控制程序设计
1）程序设计。
按照控制要求，成立输煤机组控制系统流程图，如图2-5所示，表达出各控制对象的动作顺序，彼其间的制约关系。
在明确PLC寄放器空间分派，肯定专用寄放器的基础上，进行控制系统的程序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程序的编制等。
图2-5车间运煤机组系统控制流程图
锅炉车间运煤机组系统PLC控制程序如图2-6所示
图2-6车间运煤机组系统PLC控制梯形图程序
图2-6车间运煤机组系统PLC控制梯形图程序
梯形图程序调试
实验室没有相应的实物控制模型，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号来代替，所有的输出均用指示灯来表示。
由于实验室的PLC输出端口过少，不能完全知足咱们的要求，所有咱们将程序分开调试。
调试时，首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是不是有误。
首先首先咱们进行手动部份的调试，按下X1，下面就可以够进行手动控制了。
接着按下X3则Y0和Y6灯亮。
一样，按下其它手动开关相应的灯会亮。
再次按下手动开关即按下停止按钮，相应的灯就熄灭。
下一步咱们进行了自动部份的调试。
按下X2，选择到程序的自动部份，接着按下X11，自动部份开始运行，5秒后，第一个灯亮，10秒后第二个灯亮，直到最后一个灯亮。
当灯全数亮时，正常运行指示灯Y17亮；若是又一个或几个灯不亮，那么系统故障指示灯就会亮。
按下手动停止按钮X12，5秒后，第一个灯熄灭，10秒后第二个灯熄灭，按此直到最后一个灯熄灭。
接着咱们将手动和自动部份联合起来调试，因为电动机的运动时相似的，所以咱们选择6台电动机。
调试结果和分开调试一样。
第3章课程设计总结
通过本次设计，令我学到了很多东西收获颇丰，恍如又经历了一次系统学习，这次设计使我加深巩固了基础知识，加倍深刻的把握到基础知识的重要，了解了的具体应用范围和应用方式。
提高了动手和实际解决问题的能力，提高了对问题整体计划的意识。
能把握重点设计的核心，并提高查阅资料的能力，培育了团队合作精神和人际交往能力，熟悉到人际交往在工作学习中的重要性
通过本次课程设计的锻炼，使我加倍自信，加倍智慧，这会对我更快的融入到未来的社会，超卓地完成工作任务有不可估量的踊跃作用。
通过一周的尽力，终于有了一个较成型的设计展此刻了我眼前，加深了对PLC控制系统的进一步了解，加倍清楚地熟悉到其在现代化工业中所起的庞大作用。
参考文献
[1]<<小型可编程控制器实用技术>>王兆义机械工业出版社
[2]<<可编程控制器教程>>王兆义机械工业出版社
[3]<<机械电气设计简明手册>>韩教礼机械工业出版社
[4]<<可编程控制器的系统设计与实用实例>>成壮行机械工业出版社
[5]<<可编程控制器基础及编程技能>>陈宇华南理工大学出版社
[6]<<可编程控制器原理应用实验>>常斗南机械工业出版社
[7].<>
[8]<<可编程序控制器（PC）例题习题及实验指导>>杨长能重庆大学出版社
升级会员 