PLC課程設(shè)計(jì)鍋爐車(chē)間輸煤機(jī)組控制

1、摘要本設(shè)計(jì)首先闡述了鍋爐自動(dòng)輸煤系統(tǒng)的基本構(gòu)成及特點(diǎn)，然后通過(guò)對(duì)基于 繼電器鍋爐輸煤系統(tǒng)和基于 PLC的鍋爐輸煤系統(tǒng)對(duì)比論證，根據(jù)控制要求，本 設(shè)計(jì)采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在硬件方面，本文著重對(duì)PLC、繼電器、電動(dòng)機(jī)等選型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)給 出了各高級(jí)單元的使用及設(shè)定情況； 在軟件方面，提供了原理圖、接線圖和梯形 圖。除此之外，也充分考慮了實(shí)際應(yīng)用中的要求，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了成本、功耗、 安全性、穩(wěn)定性、等諸多問(wèn)題，具有一定的合理性和可行性。用PLC輸煤程控系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化管理和監(jiān)控，提高了 系統(tǒng)的可靠性和安全性，而且改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和工作效率。 因此PL

2、C電氣控制系統(tǒng)具有一定的工程應(yīng)用和推廣價(jià)值。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，還具有快速響應(yīng)，便于維修等諸多特點(diǎn)，比一 般的繼電器接觸器控制系統(tǒng)優(yōu)越了很多， 而且單機(jī)運(yùn)行時(shí)都有音響提示，因此安 全性也較好，程序設(shè)計(jì)也不是十分復(fù)雜。關(guān)鍵詞： 鍋爐自動(dòng)輸煤系統(tǒng)；PLC；自動(dòng)化；可靠性目錄（一）前言11.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 11.2輸煤系統(tǒng)簡(jiǎn)介31.3 PLC 簡(jiǎn)介3（二）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4控制系統(tǒng)主電路圖設(shè)計(jì) 4程序流程圖52.2 I/O 分配表 62.2.1 輸入62.2.2 輸出口 7（三）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 83.1梯形圖83.2語(yǔ)句指令表1.3（四）心得體會(huì)14參考文獻(xiàn)15（一

3、）前言1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本課程設(shè)計(jì)任務(wù)主要是鍋爐車(chē)間輸煤機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有多個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)， 具體內(nèi)容如下：輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖如圖1-1所示，輸煤機(jī)組控制信號(hào)說(shuō)明 見(jiàn)表1-1。M6(3kW)圖1-1輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖表1-1輸煤機(jī)組控制信號(hào)說(shuō)明輸入輸出文字符號(hào)說(shuō)明文字符號(hào)說(shuō)明SA1-1輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)KM1給料器和磁選料器接觸器SA1-2輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)KM21#送煤機(jī)接觸器SB1輸煤機(jī)組自動(dòng)開(kāi)車(chē)按鈕KM3破碎機(jī)接觸器SB2輸煤機(jī)組自動(dòng)停車(chē)按鈕KM4提升機(jī)接觸器SB3輸煤機(jī)組緊急停車(chē)按鈕KM52#送煤機(jī)接觸器SB4給料器和磁選料器手動(dòng)按鈕KM6回收機(jī)接觸器SB51#送煤機(jī)手動(dòng)按

4、鈕HL7手動(dòng)運(yùn)行指示燈SB6破碎機(jī)手動(dòng)按鈕HL8緊急停車(chē)指示燈SB7提升機(jī)手動(dòng)按鈕HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈SB82#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕HL10系統(tǒng)故障指示燈SB9回收機(jī)手動(dòng)按鈕HA報(bào)警電鈴KMM1M6，YA運(yùn)行正常信號(hào)HL16輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示FRM1M6，YA過(guò)載保護(hù)信號(hào)輸煤機(jī)組的拖動(dòng)系統(tǒng)由6臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī) M1M6和一臺(tái)磁選料器YA 組成。SA1為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SB1和SB2為自動(dòng)開(kāi)車(chē)/停車(chē)按鈕，SB3為 事故緊急停車(chē)按鈕，SB4SB9為6個(gè)控制按鈕，手動(dòng)時(shí)單機(jī)操作使用。HA為 開(kāi)車(chē)/停車(chē)時(shí)訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員物煤機(jī)準(zhǔn)備起動(dòng)請(qǐng)注意安 全。HL1HL6為MlM6電動(dòng)機(jī)運(yùn)

5、行指示，HL7為手動(dòng)運(yùn)行指示，HL8為緊 急停車(chē)指示，HL9為系統(tǒng)運(yùn)行正常指示，HL10為系統(tǒng)故障指示。2 輸煤機(jī)組控制要求。（1）手動(dòng)開(kāi)車(chē)/停車(chē)功能 SA1手柄指向左45o時(shí), 接點(diǎn)SA1-1接通，通過(guò)SB4SB9控制按鈕，對(duì)輸煤機(jī)組單臺(tái)設(shè)備獨(dú)立調(diào)試與 維護(hù)使用，任何一臺(tái)單機(jī)開(kāi)車(chē)/停車(chē)時(shí)都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時(shí)人身和 設(shè)備安全 自動(dòng)開(kāi)車(chē)/停車(chē)功能 SA1手柄指向右450時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，輸煤機(jī)組 自動(dòng)運(yùn)行。1）正常開(kāi)車(chē)按下自動(dòng)開(kāi)車(chē)按鈕 SB1,音響提示5s后，回收電動(dòng)機(jī)M6起動(dòng) 運(yùn)行并點(diǎn)亮HL6指示燈;10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)M5電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL5 指示燈；10s后，提升

6、電動(dòng)機(jī)M4起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL4指示燈；10s后，破碎 電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)行 并點(diǎn)亮HL2指示燈；10s后，給料器電動(dòng)機(jī)M1和磁選料器YA起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮 HL1指示燈；10s后，點(diǎn)亮HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈，輸煤機(jī)組正常運(yùn)行。2）正常停車(chē)按下自動(dòng)開(kāi)車(chē)按鈕 SB2，音響提示5s后，給料器電動(dòng)機(jī) M1 和磁選料器YA停車(chē)并熄滅HL1指示燈，同時(shí)，熄滅HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈； 10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)M2停車(chē)并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動(dòng)機(jī)M3 停車(chē)并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)M4停車(chē)并熄滅HL4指示燈；10s 后，2#送煤電

7、動(dòng)機(jī)M5電動(dòng)機(jī)停車(chē)并熄滅 HL5指示燈；10s后，回收電動(dòng)機(jī) M6停車(chē)并熄滅HL6指示燈；輸煤機(jī)組全部正常停車(chē)。3）過(guò)載保護(hù)輸煤機(jī)組有三相異步電動(dòng)機(jī) M1M6和磁選料器YA的過(guò)載保 護(hù)裝置熱繼電器，如果電動(dòng)機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過(guò)載故障需立即全 線停車(chē)并發(fā)出報(bào)警指示。系統(tǒng)故障指示燈 HL10點(diǎn)亮，HA電鈴斷續(xù)報(bào)警20s， HL10 一直點(diǎn)亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開(kāi)車(chē)，恢復(fù)生產(chǎn)。4）緊急停車(chē)輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè) 置緊急停車(chē)按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)防止事故擴(kuò)大。緊急停車(chē)與正常停車(chē)不同，當(dāng)按 下紅色蘑菇形緊急停車(chē)按鈕 SB3時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車(chē)，HA警報(bào)聲

8、持續(xù) 10s停止，緊急停車(chē)指示燈HL8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復(fù)正常生產(chǎn)。5）系統(tǒng)正常運(yùn)行指示輸煤機(jī)組中， 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1M6和磁選料器YA按 照程序全部正常起動(dòng)運(yùn)行后，HL9指示燈點(diǎn)亮。如果有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)或選料器未能正常起動(dòng)運(yùn)行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈HL10點(diǎn)亮，輸煤機(jī)組停車(chē)。6）相關(guān)參數(shù)1）M1M6及磁選料器YA功率如圖11-11中所示。2）指示燈 HL: 0.25W，DC24V3）電鈴 HA : 8W , AC220V。1.2輸煤系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著生產(chǎn)過(guò)程的控制規(guī)模不斷增大， 運(yùn)行參數(shù)越來(lái)越高，生產(chǎn)設(shè)備及其相應(yīng) 的熱力設(shè)備和系統(tǒng)更加復(fù)雜。輸煤系統(tǒng)是熱力系統(tǒng)的重要組成部分，是鍋爐車(chē)間 燃

9、料供應(yīng)的有力保證。輸煤機(jī)組工作效率的提高是整個(gè)工藝過(guò)程的關(guān)鍵因素，而整個(gè)輸煤過(guò)程往往采用遠(yuǎn)程控制，這就對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求， 傳統(tǒng)方法不能得到滿意的測(cè)控效果。因此，在輸煤系統(tǒng)中往往選擇比較有優(yōu)勢(shì)的 PLC （可編程控制器）控制系統(tǒng)，使整個(gè)控制過(guò)程具有正常運(yùn)行、事故處理、參 數(shù)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、裝置調(diào)控、危險(xiǎn)保護(hù)等功能。輸煤系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：1系統(tǒng)設(shè)備多。設(shè)備種類(lèi)多。給煤機(jī)、翻車(chē)機(jī)、斗輪堆取料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、 碎煤機(jī)、篩煤機(jī)、犁煤器、三通擋板、除塵器、取樣機(jī)、煤味監(jiān)測(cè)裝置、皮帶秤 等。設(shè)備數(shù)量多。電廠輸煤系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量一般均為100多臺(tái)。2系統(tǒng)分部廣。輸煤系統(tǒng)設(shè)備布設(shè)分散、作業(yè)線長(zhǎng)、

10、運(yùn)行方式靈活多變，分 部一般在幾公里的范圍內(nèi)，有的大型火電廠甚至更遠(yuǎn)。3.系統(tǒng)故障點(diǎn)多。皮帶的拉斷、跑偏、超載、撕裂；碎煤機(jī)的超溫、超振； 三通擋板及犁煤器等的卡死或不到位；皮帶、篩煤機(jī)的堵煤現(xiàn)象等。4工藝流程復(fù)雜。多種煤源設(shè)備取煤通過(guò)電動(dòng)三通擋板的切換經(jīng)皮帶輸送機(jī) （一般均為雙路）傳送到原煤倉(cāng)?？梢越M成幾十種甚至上百種工藝流程。5系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣。輸煤系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境粉塵飛揚(yáng)，水、灰、煤粉比比皆是， 特別市夏日煤倉(cāng)氣溫高達(dá)50 C。1.3 PLC簡(jiǎn)介在PLC問(wèn)世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng) 域有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng) 性差、尤

11、其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資 金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國(guó)數(shù)字 設(shè)備公司研制出世界第一臺(tái)PLC，并在通用汽車(chē)公司自動(dòng)裝配線上試用， 獲得了 成功，從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速 發(fā)展起來(lái)了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高輸煤機(jī)的功能和性能，避免 傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用 PLC來(lái)控制輸煤機(jī)組這個(gè)課題。（二）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主電路圖設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)要求，給料器 M1、1#送煤機(jī)M2、

12、破碎機(jī)M3、提升機(jī)M4、2# 送煤機(jī)M5和回收電動(dòng)機(jī)M6由6臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。磁選料器YA由兩相 電源提供。負(fù)載M2-M6由接觸器KM2-KM6控制，給料器M1和磁選料器YA 共同由KM1控制。由于破碎機(jī)M3功率為13KW和2#送煤機(jī)M5功率為75KWFUFUFU(IFUFUKMeX km5 H km4 kM3 H kme kmiFLTpFR6ZIFR5KM8Si沖FR3KH10輒FR2FR-都比7.5KW大，所以采用星一三角降壓?jiǎn)?dòng)。其余負(fù)載均采用直接啟動(dòng)方式 主電路圖見(jiàn)圖2-1.電源回收機(jī)2比煤機(jī)提升機(jī)破碎 機(jī)1#送煤機(jī)給料 器及 磁選 料器Lo J-L3_TV o I* J-YA圖2

13、-1主電路圖（1） 主回路中交流接觸器 KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分別控制三相異步電動(dòng)機(jī) M1給料電動(dòng)機(jī)，M2送煤電動(dòng)機(jī)，M3破碎電動(dòng)機(jī)，M4提升電動(dòng)機(jī)，M5送煤電動(dòng)機(jī)，M6回收電動(dòng)機(jī)。(2) 熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6的作用是對(duì)電動(dòng)機(jī) M1、 M2、M3、M4、M5、M6實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。(3) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的 短路保護(hù)。程序流程圖軟件部分即程序的設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)要根據(jù)I/O地址的分配和要實(shí)現(xiàn)的功能結(jié) 合硬件電氣的連接進(jìn)行編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的功能，PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài) 后，首先進(jìn)行手動(dòng)/

14、自動(dòng)的選擇，所以程序的主流程圖如圖 2-3所示。內(nèi)部初始化自動(dòng)自動(dòng)拒切圖2-2程序的主流程圖當(dāng)系統(tǒng)以手動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，是單個(gè)設(shè)備點(diǎn)動(dòng)控制，較為簡(jiǎn)單，這里不再做程序流程圖。當(dāng)系統(tǒng)以自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，PLC運(yùn)行的程序流程圖如圖2-4所示。1Ml WA212 二11皿骨二1Z14M4* 1；心去芫.l=5：Ml*CTA =昱瘁圖2-3 PLC運(yùn)行的程序流程圖2.2 I/O分配表輸入表2-1輸入地址分配表工作名稱(chēng)輸入口啟動(dòng)I0.4正常停止I0.5緊急停車(chē)10.6給料器和磁選料器過(guò)載保護(hù)I1.1送煤機(jī)過(guò)載保護(hù)I1.2破碎機(jī)過(guò)載保護(hù)11.3提升機(jī)過(guò)載保護(hù)11.4送煤機(jī)過(guò)載保護(hù)11.5回收機(jī)過(guò)載保護(hù)11.622

15、2輸出口表2-2輸出地址分配表工作名稱(chēng)輸出口給料器Q0.1送煤機(jī)Q0.2破碎機(jī)Q0.3提升機(jī)Q0.4送煤機(jī)Q0.5回收機(jī)Q0.6給料器和磁選料器運(yùn)行指示HL1Q1.1送煤機(jī)運(yùn)行指示HL2Q1.2破碎機(jī)運(yùn)行指示HL3Q1.3提升機(jī)運(yùn)行指示HL4Q1.4送煤機(jī)運(yùn)行指示HL5Q1.5回收機(jī)運(yùn)行指示HL6Q1.6警報(bào)Q1.7音響Q0.7系統(tǒng)故障指示燈Q1.0磁選料器Q0.0(三) 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1梯形圖輸煤機(jī)組的控制過(guò)程分為自動(dòng)和手動(dòng)控制方式。在自動(dòng)控制模式下，要求各負(fù)載從M6到M1逆序自動(dòng)啟動(dòng)，并能從 M1到M6順序自動(dòng)停止。同時(shí)，該 輸煤機(jī)組還能在手動(dòng)控制模式下進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，以便調(diào)試和維修。而且，該

16、系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、緊急停車(chē)和故障提醒功能，并有相應(yīng)的指示報(bào)警功能。所以，我們應(yīng)該主要采用定時(shí)器指令和順序控制指令對(duì)本控制系統(tǒng)進(jìn)行程序 設(shè)計(jì)。其梯形圖如下：I104T37MO.OI I1，I()冋絡(luò)2T37INTON5DPT1 00 ms阿絡(luò)3T4811.6I-.11.D737Q016Q0.5T33INTON100-PT10U nrraQ0.4M1.0T40TJ511.3Q03)Q1.3Q04T40INTONPT1 COrns100-Q01IT43Q0.1Q1.01丿11fIQ1.DI1111k /I網(wǎng)絡(luò)16T43Q0.10圖3-1 PLC輸煤機(jī)組控制梯形圖6 2 3 4 5 60_o11-

17、0絡(luò)3.2語(yǔ)句指令表4 0 3 3 3 Lf? - - - &HU - - 4011401 T QMITQQE u LP 5 57 84 0 113 0 1 TQMI T QQO 4QTNDoT- T貉oo -8 o 3 QTG絡(luò)4 - fi - 1 fi E 4011401T QMITQQNr N1 A A AM A =-s o 40-11QMI4 4 _y I 3 0 1 TQQ3 /041QTN D o IT5 “ -yo 3QT16絡(luò)20絡(luò)網(wǎng)o o30 4QTNDoITiA il一 1X- iB il I I I I M721絡(luò)網(wǎng)飄 HL10D o o o o o nu nu o o

18、l 2 2 4 5 BjD 廠 r 嚴(yán) r r -4 5 & 7 8 044444 LTTTTT0 0 7 0 U. O 0 1115 Q n QQ TON=T53 QT22ffi冋O 71 n-i Q Qo o o MM Q8絡(luò)D o9 sNETWORK TITLENETWRK COMMENTSrnTO . 4T37=MO 0網(wǎng)案2LD10.4TONT37, 0網(wǎng)絡(luò)3D NLi A A A5 絡(luò)DHNL A A A4 113 0 1T I M T- Q QN2 01CTdollT QMINn NT A A AN NIDO =NNND -uo o ooITT 7 TT圖3-2程序語(yǔ)句表（四）心得體會(huì)本次課設(shè)是放在學(xué)期末做的，時(shí)間倉(cāng)促，但是還是收獲到了不少的知識(shí)。通 過(guò)本次課設(shè)，是我更加體會(huì)到 PLC這門(mén)課的趣味，使我產(chǎn)生了更加樂(lè)趣。在這 次課設(shè)總中，自己一個(gè)人完成了所有課設(shè)的內(nèi)容，這是以前做課設(shè)所沒(méi)有過(guò)的， 通過(guò)本次課設(shè)補(bǔ)充了上課沒(méi)有學(xué)到的指令， 程序設(shè)計(jì)思想，更加熟練使用STEP7 軟件，了解該軟件的用法，也使我鍛煉了動(dòng)手實(shí)踐的能力和快速學(xué)習(xí)， 快速應(yīng)用 的能力。在調(diào)試過(guò)程中難免會(huì)遇到各