加熱爐自控制系統(tǒng)

1、課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 加熱爐自動(dòng)送料 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)名稱：機(jī)電傳動(dòng)控制班級學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：沈鴻姣指導(dǎo)教師： 李 巖2011年12月24日目錄前 言2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求3課程設(shè)計(jì)的任務(wù)3設(shè)計(jì)內(nèi)容：3設(shè)計(jì)要求：3課程設(shè)計(jì)的基本要求3控制要求3總體設(shè)計(jì)5PLC選型：5PLC端子接線6PLC程序設(shè)計(jì)7設(shè)計(jì)思想7PLC順序功能圖8PLC梯形圖10程序調(diào)試說明17結(jié)束語18參考文獻(xiàn)19 前 言加熱爐自動(dòng)控制（automatic control of reheating furnace） 對加熱爐的出口溫度、燃燒過程、聯(lián)鎖保護(hù)等進(jìn)行的自動(dòng)控制。早期加熱爐的自動(dòng)控制僅限控制出口溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料進(jìn)口的流

2、量?，F(xiàn)代化大型加熱爐自動(dòng)控制的目標(biāo)是進(jìn)一步提高加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。這種控制的主要目的是在工藝允許的條件下盡量降低過?？諝饬?，保證加熱爐高效率燃燒。簡單的控制方案是通過測量煙道氣中的含氧量，組成含氧量控制系統(tǒng),或設(shè)計(jì)燃料量和空氣量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng),再利用含氧量信號(hào)修正比值系數(shù)。含氧量控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分?，F(xiàn)代工業(yè)中都趨向于用氧化鋯測氧技術(shù)檢測煙道氣中的含氧量。應(yīng)用時(shí)需要注意測量點(diǎn)的選擇、參比氣體流量和鋯管溫度控制等問題。加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性往往都較差，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一般通過引入阻尼滯后或

3、增加非線性環(huán)節(jié)來改善控制品質(zhì)。 在加熱爐燃燒過程中，若工藝介質(zhì)流量過低或中斷燒嘴火焰熄滅和燃料管道壓力過低,都會(huì)導(dǎo)致回火事故，而當(dāng)燃料管道壓力過高時(shí)又會(huì)造成脫火事故。為了防止事故，設(shè)計(jì)了聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)防止回火和溫度壓力選擇性控制系統(tǒng)防止脫火。 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)器、溫度調(diào)節(jié)器、流量變送器、火焰檢測器、低選器等部分組成。當(dāng)燃料管道壓力高于規(guī)定的極限時(shí)，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器取代正常工作的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時(shí)出料溫度無控制，自行浮動(dòng)。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行保證燃料管道壓力不超過規(guī)定上限。當(dāng)管道壓力恢復(fù)正常時(shí)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器投入正常運(yùn)行，出料溫度重新受到控制。當(dāng)進(jìn)料流量和燃料流量低于允許下限或

4、火焰熄滅時(shí)，便會(huì)發(fā)出雙位信號(hào)，控制電磁閥切斷燃料氣供給量以防回火。 隨著節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，加熱爐節(jié)能控制系統(tǒng)正日趨完善。以燃燒過程數(shù)學(xué)模型為依據(jù)建立的最佳燃燒過程計(jì)算機(jī)控制方案已進(jìn)入實(shí)用階段。例如，按燃燒過程穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型組成的微機(jī)控制系統(tǒng)已開始在煉油廠成功使用。有時(shí)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)約束控制，使加熱爐經(jīng)常維持在約束條件邊界附近工作，以保證最佳燃燒。隨著建立燃燒模型工作的進(jìn)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，加熱爐燃燒過程控制系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的完善。課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，立即停止。3）要求可以實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)控制。設(shè)計(jì)要求：

5、1）畫出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖3）設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)的基本要求 控制要求 啟動(dòng)裝料臺(tái)取料裝料1#爐夾鉗冷卻裝料臺(tái)取料裝料2#爐臺(tái)車退到1#爐（1#爐加熱完畢）1#爐出料卸料臺(tái)卸料夾鉗冷卻裝料臺(tái)取料裝料1#爐臺(tái)車前進(jìn)到2#爐（2#爐加熱完畢）2#爐出料卸料臺(tái)卸料 圖1.1 送料系統(tǒng)示意圖總體設(shè)計(jì)PLC選型： 西門子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型PLC，即可用代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。PLC的控制主機(jī)，使用西門子S7-200系列作為整個(gè)系統(tǒng)的主控制機(jī)，我們使用的是28個(gè)輸入、8個(gè)輸出共36個(gè)數(shù)字量的IO點(diǎn)的CPU，選用S7

6、-200CPU226。1、 本機(jī)的數(shù)字輸入：32路數(shù)字量輸入2、 本機(jī)的數(shù)字輸出：16路數(shù)字量輸出3、 最大的數(shù)字量IO：2564、 最大的模擬量IO：32AI32AO5、 擴(kuò)展模塊數(shù)量：7個(gè)模塊6、 內(nèi)部存儲(chǔ)器位：256位7、 定時(shí)器總數(shù)：256定時(shí)器8、 計(jì)數(shù)器總數(shù)：256計(jì)數(shù)器PLC端子接線PLC程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對象的功能和工節(jié)要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和必備的條件，然后是進(jìn)行PLC的系統(tǒng)功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、控制信號(hào)的種類、數(shù)量、系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定P

7、LC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及其步驟如下：1、 深入了解和分析被控對象的工藝條件和被控要求，如控制的基本方式、操作方式。2、 根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求和所需的輸入輸出的信號(hào)點(diǎn)數(shù)等，選擇合適類型的PLC。3、 根據(jù)控制要求所需的用戶輸入輸出設(shè)備，確定PLC的IO點(diǎn)數(shù)，并設(shè)計(jì)IO端口接線圖。4、 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出系統(tǒng)的工作循環(huán)圖表。5、 根據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)圖表設(shè)計(jì)出梯形圖。PLC順序功能圖PLC梯形圖 程序調(diào)試說明在程序調(diào)試過程中，最開始遇到的問題是發(fā)現(xiàn)定時(shí)器不開始定時(shí)，經(jīng)過詢問同學(xué)才知道，原來不止是線圈不能重復(fù)，定時(shí)器也不能重復(fù)使用，否則就會(huì)不開始工作。在運(yùn)行過程中，PLC上電后，SM0.1得電，然后根據(jù)梯形圖，逐個(gè)按下限位開關(guān)和動(dòng)作按鈕，對應(yīng)的線圈會(huì)得電，輸出的對應(yīng)的Q會(huì)亮，表示這步運(yùn)行正常。在這次運(yùn)行中，基本實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書上的要求，即回原點(diǎn)、單周期以及連續(xù)的運(yùn)行要求。結(jié)束語經(jīng)過一周的課設(shè)，使我對PLC的使用有了進(jìn)一步的了解。我本來對一些PLC的梯形圖的編寫不太熟練，對題目分析的不太準(zhǔn)確，但我在老師和同學(xué)的幫助下，讓我不斷地學(xué)習(xí)、改進(jìn)、進(jìn)步，完成了這次課設(shè)。雖然其中仍有不足之處，但這讓我了