PLC课程设计锅炉车间输煤机组控制.pdf

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1、摘要本设计首先阐述了锅炉自动输煤系统的基本构成及特点，然后通过对基于继电器锅炉输煤系统和基于PLC的锅炉输煤系统对比论证， 根据控制要求， 本设计 采用 PLC控制，实现自动化控制。在硬件方面，本文着重对PLC 、继电器、电动机等选型进行了设计，同时给出了各高级单元的使用及设定情况；在软件方面， 提供了原理图、 接线图和梯形图。除此之外，也充分考虑了实际应用中的要求，设计时考虑到了成本、功耗、安全性、稳定性、等诸多问题，具有一定的合理性和可行性。用 PLC输煤程控系统， 不但实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此 P

2、LC电气控制系统具有一定的工程应用和推广价值。PLC不仅能实现自动化控制，还具有快速响应，便于维修等诸多特点，比一般的继电器接触器控制系统优越了很多，而且单机运行时都有音响提示， 因此安全性也较好，程序设计也不是十分复杂。关键词： 锅炉自动输煤系统； PLC ；自动化；可靠性目录（一）前言 . 11.1 设计内容及要求. 11.2 输煤系统简介. 31.3 PLC简介 . 3（二） PLC控制系统设计. 42.1 硬件系统设计. 42.1.1 控制系统主电路图设计. 42.1.2 程序流程图 . 52.2 I/O 分配表 . 62.2.1 输入 . 62.2.2 输出口 . 6（三）课程设计内

3、容. 73.1 梯形图 . 73.2 语句指令表 . 13 （四）心得体会. 14 参考文献 . 15 1 （一） 前言1.1设计内容及要求本课程设计任务主要是锅炉车间输煤机组系统的设计，有多个电动机带动，具体内容如下 :输煤机组控制系统示意图如图1-1 所示， 输煤机组控制信号说明见表 1-1。输煤方向给料器磁选料器送煤机P1破碎机提升机煤回收方向送煤机 P2输煤方向煤送至卸煤仓回收机 P2YA(15kVA)M1(3kW)M2(3kW)M3(13kW)M4(5kW)M5(75kW)M6(3kW)图 1-1 输煤机组控制系统示意图表 1-1 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

4、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 M1M6，YA运行正常信号HL16 输煤机组单机运

5、行指示FR M1M6，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M1M6 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，手动时单机操作使用。HA 为开车 /停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。HL1HL6为 MlM6 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 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

6、过 SB4 SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，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，

7、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；输煤机组全部正常停车。3) 过

8、载保护输煤机组有三相异步电动机M1M6 和磁选料器 YA的过载保护装置热继电器， 如果电动机、 磁选料器在输煤生产中， 发生过载故障需立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理完毕，继续正常开车，恢复生产。4) 紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮， 实现紧急停车防止事故扩大。 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，输煤机组立即全线停车， HA警报声持续 10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。5) 系统正常运行指示输煤机组中，

9、拖动电动机 M1M6 和磁选料器 YA按照程序全部正常起动运行后， HL9指示灯点亮。如果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。6) 相关参数1) M1M6 及磁选料器 YA功率如图 11-11 中所示。2) 指示灯 HL ：0.25W，DC24V 。3) 电铃 HA：8W，AC220V 。3 1.2 输煤系统简介随着生产过程的控制规模不断增大，运行参数越来越高， 生产设备及其相应的热力设备和系统更加复杂。 输煤系统是热力系统的重要组成部分，是锅炉车间燃料供应的有力保证。 输煤机组工作效率的提高是整个工艺过程的关键因素，而整个输煤过程往往采

10、用远程控制， 这就对自动控制系统的设计提出了更高的要求，传统方法不能得到满意的测控效果。因此，在输煤系统中往往选择比较有优势的PLC （可编程控制器）控制系统，使整个控制过程具有正常运行、事故处理、参数监测、故障报警、装置调控、危险保护等功能。输煤系统的主要特点有：1.系统设备多。设备种类多。 给煤机、翻车机、斗轮堆取料机、 皮带输送机、碎煤机、筛煤机、犁煤器、三通挡板、除尘器、取样机、煤味监测装置、皮带秤等。设备数量多。电厂输煤系统设备数量一般均为100 多台。2.系统分部广。输煤系统设备布设分散、作业线长、运行方式灵活多变，分部一般在几公里的范围内，有的大型火电厂甚至更远。3.系统故障点多

11、。皮带的拉断、跑偏、超载、撕裂；碎煤机的超温、超振；三通挡板及犁煤器等的卡死或不到位；皮带、筛煤机的堵煤现象等。4.工艺流程复杂。 多种煤源设备取煤通过电动三通挡板的切换经皮带输送机（一般均为双路）传送到原煤仓。可以组成几十种甚至上百种工艺流程。5 系统运行环境恶劣。 输煤系统运行环境粉尘飞扬， 水、灰、 煤粉比比皆是，特别市夏日煤仓气温高达50。1.3 PLC 简介在 PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变

12、这一现状，PLC控制系统产生了。继1969 年美国数字设备公司研制出世界第一台PLC ，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高输煤机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制输煤机组这个课题。4 （二） PLC控制系统设计2.1硬件系统设计2.1.1 控制系统主电路图设计按照设计要求，给料器M1、1#送煤机 M2、破碎机 M3、提升机 M4、2#送煤机 M5 和回收电动机 M6 由 6 台

13、三相异步电动机拖动。磁选料器YA由两相电源提供。负载 M2-M6 由接触器 KM2-KM6 控制，给料器 M1 和磁选料器 YA共同由 KM1 控制。由于破碎机M3 功率为 13KW 和 2#送煤机 M5 功率为 75KW 都比7.5KW大，所以采用星三角降压启动。其余负载均采用直接启动方式。主电路图见图 2-1. 图 2-1 主电路图（1） 主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6 分别控制三相异步电动机 M1 给料电动机， M2 送煤电动机， M3 破碎电动机， M4 提升电5 动机， M5 送煤电动机， M6 回收电动机。（2）热继电器 FR1 、FR2 、FR3

14、 、FR4 、FR5 、FR6的作用是对电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6 实现过载保护。（3） 熔断器 FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分别实现各负载回路的短路保护。2.1.2 程序流程图软件部分即程序的设计， 程序设计要根据I/O 地址的分配和要实现的功能结合硬件电气的连接进行编程，来实现设计系统要完成的功能，PLC进入运行状态后，首先进行手动 /自动的选择，所以程序的主流程图如图2-3 所示。图 2-2程序的主流程图当系统以手动方式运行时， 是单个设备点动控制， 较为简单， 这里不再做程序流程图。当系统以自动方式运行时，PLC运行的程序流程图如图2-4 所示。6 图

15、2-3 PLC运行的程序流程图2.2 I/O 分配表2.2.1 输入表 2-1 输入地址分配表工作名称输入口启动I0.4 正常停止I0.5 紧急停车I0.6 给料器和磁选料器过载保护I1.1 送煤机过载保护I1.2 破碎机过载保护I1.3 提升机过载保护I1.4 送煤机过载保护I1.5 回收机过载保护I1.6 2.2.2 输出口表 2-2 输出地址分配表工作名称输出口7 给料器Q0.1 送煤机Q0.2 破碎机Q0.3 提升机Q0.4 送煤机Q0.5 回收机Q0.6 给料器和磁选料器运行指示HL1Q1.1 送煤机运行指示HL2Q1.2 破碎机运行指示HL3Q1.3 提升机运行指示HL4Q1.4

16、送煤机运行指示HL5Q1.5 回收机运行指示HL6Q1.6 警报Q1.7 音响Q0.7 系统故障指示灯Q1.0 磁选料器Q0.0 （三）课程设计内容3.1梯形图输煤机组的控制过程分为自动和手动控制方式。在自动控制模式下， 要求各负载从 M6 到 M1 逆序自动启动，并能从M1 到 M6 顺序自动停止。同时，该输煤机组还能在手动控制模式下进行点动，以便调试和维修。 而且，该系统还能实现过载保护、紧急停车和故障提醒功能，并有相应的指示报警功能。所以， 我们应该主要采用定时器指令和顺序控制指令对本控制系统进行程序设计。其梯形图如下：8 9 10 11 12 图 3-1 PLC 输煤机组控制梯形图13

17、 3.2语句指令表图 3-2 程序语句表14 （四）心得体会本次课设是放在学期末做的，时间仓促，但是还是收获到了不少的知识。通过本次课设，是我更加体会到PLC这门课的趣味，使我产生了更加乐趣。在这次课设总中， 自己一个人完成了所有课设的内容，这是以前做课设所没有过的，通过本次课设补充了上课没有学到的指令，程序设计思想， 更加熟练使用 STEP7 软件，了解该软件的用法， 也使我锻炼了动手实践的能力和快速学习，快速应用的能力。在调试过程中难免会遇到各种各样的问题，在同学老师的帮助下还是顺利的解决了。一分耕耘，一分收获。付出总会有所收获，虽然基本完成了此次课程设计，但是还不是太满意， 程序可以更加简化， 控制可以更加简便， 安全措施可以更加完善。在做调试之前应该充分做好准备，对自己的程序应该做一个详细的记录。改动时详细标注。调试过程中，充分理解每步的结果和原理。最后，感谢老师和同学的帮助。15 参 考 文 献1张万忠电器与 PLC控制应用技术北京工业出版社2钟肇新 彭侃 可编程序控制器原理及应用华南理工大学出版社3戴仙金 西门子 S7-200 系列 PLC应用与开发中国水利水电出版社4罗宇航流行 PLC实用程序及设计西安电子科技大学出版社