PLC課程設(shè)計(jì)鍋爐車間輸煤機(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

2、工作效率。因此PLC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)42.1.1控制系統(tǒng)主電路圖設(shè)計(jì)42.1.2程序流程圖52.2 I/O分配表62.2.1輸入62.2

3、.2輸出口6（三）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容73.1梯形圖73.2語句指令表13（四）心得體會(huì)14參考文獻(xiàn)15（一）  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)說明見表1-1。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)說明輸入輸出文字符號(hào)說明文字符號(hào)說明SA1-1輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開關(guān)KM1給料器和磁選料器接觸器SA1-2輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開關(guān)KM21#送煤機(jī)接觸器SB1輸煤機(jī)組自動(dòng)開車按鈕KM3破碎機(jī)接觸器SB2輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕KM4

4、提升機(jī)接觸器SB3輸煤機(jī)組緊急停車按鈕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)換開關(guān)，SB1和SB2為自動(dòng)開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個(gè)控制按鈕，手動(dòng)時(shí)單機(jī)

5、操作使用。HA為開車/停車時(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)行指示，HL7為手動(dòng)運(yùn)行指示，HL8為緊急停車指示，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)開車/停車功能 SA1手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，通過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)開車/停車時(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(2) 自動(dòng)開車/停車功能 SA1手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行。1) 正常開車按下自動(dòng)開車按鈕SB1，音

6、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) 正常停車按下自動(dòng)開車按鈕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停車并熄滅HL2指示燈；

7、10s后，破碎電動(dòng)機(jī)M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)M5電動(dòng)機(jī)停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動(dòng)機(jī)M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機(jī)組全部正常停車。3) 過載保護(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)生過載故障需立即全線停車并發(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)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。4) 緊急停車輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)

8、大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車，HA警報(bào)聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈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。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，DC24V。3) 電鈴HA：8W，AC220V。1.2 輸煤系統(tǒng)簡(jiǎn)介 隨著生產(chǎn)過程的控制規(guī)模不斷增大

9、，運(yùn)行參數(shù)越來越高，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，是鍋爐車間燃料供應(yīng)的有力保證。輸煤機(jī)組工作效率的提高是整個(gè)工藝過程的關(guān)鍵因素，而整個(gè)輸煤過程往往采用遠(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)備種類多。給煤機(jī)、翻車機(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)、

10、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)、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)。可以組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。&#

11、160;1.3 PLC簡(jiǎn)介 在PLC問世之前，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，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(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

12、和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制輸煤機(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) 2.1.1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、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75KW都比7.5KW大，所以采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)。其余負(fù)載均采用直接啟動(dòng)方式。主電路圖見圖2-1.圖2-1主電路圖（1） 主回

13、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)。 2.1.2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

14、，首先進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)的選擇，所以程序的主流程圖如圖2-3所示。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。圖2-3 PLC運(yùn)行的程序流程圖2.2 I/O分配表2.2.1輸入表2-1輸入地址分配表工作名稱輸入口啟動(dòng)I0.4正常停止I0.5緊急停車I0.6給料器和磁選料器過載保護(hù)I1.1送煤機(jī)過載保護(hù)I1.2破碎機(jī)過載保護(hù)I1.3提升機(jī)過載保護(hù)I1.4送煤機(jī)過載保護(hù)I1.5回收機(jī)過載保護(hù)I1.62.2.2輸出口表2-2 輸出地址分配表工作名稱輸出口給料器Q0.1送煤機(jī)Q0.2破碎機(jī)Q

15、0.3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，該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、緊急停車和故障提醒功能，并有相應(yīng)的指示報(bào)警功能。所以，我們應(yīng)該主

16、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：圖3-1 PLC輸煤機(jī)組控制梯形圖3.2語句指令表圖3-2 程序語句表（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)。通過本次課設(shè)，是我更加體會(huì)到PLC這門課的趣味，使我產(chǎn)生了更加樂趣。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)所沒有過的，通過本次課設(shè)補(bǔ)充了上課沒有學(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)試過程中難免會(huì)遇到各種各樣的問題，在同學(xué)老師的幫助下還是順利的解決了。一分耕耘，一分收獲。付出總會(huì)有所收獲，