基于PLC的鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計實習(xí)報告

1、實 習(xí) 報 告題 目：基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計院系名稱： 電氣與信息工程學(xué)院實 習(xí) 任 務(wù) 書組學(xué)生人數(shù)5人系部名稱電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程與其自動化班級、學(xué)號指導(dǎo)教師職稱教授從事專業(yè)電氣工程與其自動化題目名稱基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計一、工程實踐的目的、意義通過對燃油鍋爐PLC控制的程序設(shè)計，使我懂得了鍋爐一直在發(fā)展，隨著對控制精度和對環(huán)境的要求越來越高，傳統(tǒng)的繼電器控制不能滿足要求，燃煤鍋爐也漸漸不再適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需要。燃油鍋爐替代燃煤鍋爐是發(fā)展的結(jié)果。本次工程實踐，收獲很多，既完成了設(shè)計任務(wù)，又學(xué)的了很多新知識。當(dāng)然，個人的設(shè)計或多或少總存在一些不足和缺陷，只有在不斷

2、學(xué)習(xí)使用和在別人的幫助指點下，才能不斷改進缺陷和不足。整個設(shè)計過程比較復(fù)雜，在設(shè)計中反映出個人知識的不足，需要學(xué)習(xí)更多的知識以彌補不足。二、工程實踐的主要容、技術(shù)要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、工作量要求等）用PLC控制燃油鍋爐的自動控制，保證其安全、可靠、穩(wěn)定地按著預(yù)期的設(shè)計方案工作?；赑LC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)技術(shù)要求如下：(1) 按下起動按鈕，燃油首先通過燃油預(yù)熱器預(yù)熱，1min后，接通點火變壓器，打開瓦斯閥門，同時由鼓風(fēng)機送風(fēng)，持續(xù)3S后，噴油泵噴油，持續(xù)3S后，點火變壓器和瓦斯閥門同時關(guān)閉。(2) 按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機繼續(xù)送風(fēng)持續(xù)15S后送風(fēng)停止。

3、(3) 鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時（即蒸汽壓力超過允許值或水位通過上限或低于下限L能自動關(guān)K；異常情況消失后，又能自動接起燃燒程序重新點火燃燒。(4) 鍋爐水位控制，鍋爐工作起動后，當(dāng)水位低于下限時，進水閥打開，排水閥關(guān)閉，當(dāng)水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。(5) 當(dāng)水溫低于90度時，噴油電機以較大轉(zhuǎn)速運行；當(dāng)水溫高于90度時，Q0.7輸出，噴油電機減速運行；當(dāng)油溫高于設(shè)定值25度時，噴油機才能噴油。三、工程實踐完成后應(yīng)提交的成果由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)。對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、調(diào)節(jié)等進行控制。設(shè)計PLC控制軟件，成功地實現(xiàn)對

4、燃油鍋爐控制系統(tǒng)的仿真。四、工程實踐的工作進度安排（1）調(diào)研、方案論證（2天）（2）設(shè)計電路原理圖（2天）（3）編寫程序 （2天）（4）系統(tǒng)程序調(diào)試 （2天）（5）撰寫設(shè)計報告 （1天）（6）答辯 （1天）五、主要參考資料 1 雅琴.半導(dǎo)體熱敏電阻測溫傳感器分析J.航天,1997年02期.2 殷紅彩，立峰.一種多輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計J.傳感器世界，2006，12(9)，22-26.3 強,躍龍,薛延學(xué),高立芳.新型燃油鍋爐微機監(jiān)控系統(tǒng)J.理工大學(xué)學(xué)報,1998年04期.4 元章.微機監(jiān)控系統(tǒng)在鍋爐供熱工作中的應(yīng)用J.節(jié)能,2000年08期.5 靖，雷聲勇. 基于PID算法的S7-200 PL

5、C鍋爐水溫控制系統(tǒng)J.機床電器，2010年06期.6 王永華，現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)，航空航天,2007年六、備注指導(dǎo)教師簽字：年 月 日教研室主任簽字：年 月 日28 / 33目 錄第1章引言11.1 PLC控制燃油鍋爐的目的和意義11.2 PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計容11.3 預(yù)期實現(xiàn)的目標(biāo)1第2章系統(tǒng)總體設(shè)計方案22.1 燃油鍋爐的基本組成部分22.2 燃油鍋爐的工作過程22.3 燃油鍋爐系統(tǒng)控制要求22.4 燃油鍋爐控制系統(tǒng)32.4.1 燃燒過程控制32.4.2 水位高低控制42.5 燃油鍋爐系統(tǒng)工藝流程42.6 確定燃油鍋爐的設(shè)計方案4第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計63.1 PLC總述6

6、3.1.1 PLC工作原理63.1.2 PLC系統(tǒng)選型63.1.3 I/O地址分配83.1.4 PLC主機圖93.1.5擴展模塊選型93.2 電機與驅(qū)動控制選型113.2.1 電機與噴油泵的選型113.2.2 變頻器選型113.2.3 電機主線路113.3 檢測元件選型123.4 低壓電器選型123.4.1 繼電器選型133.4.2 斷路器選型133.4.3 熔斷器選型133.5 系統(tǒng)電源設(shè)計13第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計154.1 控制程序流程圖154.2 控制程序設(shè)計164.3 顯示操作界面設(shè)計174.4 程序調(diào)試17結(jié)束語19實習(xí)體會20參考文獻21附錄22第1章 引 言1.1PLC控制燃油

7、鍋爐的目的和意義鍋爐是一次性能源煤炭、石油、天然氣轉(zhuǎn)換成二次能源蒸汽量的重要動力設(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前我國有各類工業(yè)鍋爐約25萬。每年耗煤量占全國產(chǎn)量的1/3，同時還消耗大量的石油和天然氣。工業(yè)鍋爐是生產(chǎn)過程中重要的動力設(shè)備。在石油化工領(lǐng)域，它的主要作用是向生產(chǎn)裝置提供所需的合格蒸汽，其控制質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到鍋爐自身運行的效果，而且還將直接影響到相關(guān)裝置生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代燃油燃燒機多為自動控制的燃燒機，一般采用工業(yè)程序控制器、火焰檢測器以與溫度傳感器等組成自動控制系統(tǒng)。燃油鍋爐隨著城市的發(fā)展而越來越多地被應(yīng)用。以前使用燃煤鍋爐由于其在燃燒時產(chǎn)生大量的CO2和粉塵污染環(huán)境而逐漸被淘汰，

8、相對應(yīng)的用燃油鍋爐來代替燃煤鍋爐已被廣泛用于酒店、大型商場等建筑。由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進口與國產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、調(diào)節(jié)等進行控制。1.2PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計容本設(shè)計采用可編程序控制器PLC控制燃油鍋爐的穩(wěn)定可靠運行。通過PLC的選型和擴展電機與驅(qū)動控制、檢測元件選型、低壓電器選型、電源設(shè)計完成燃油鍋爐的硬件設(shè)計部分。通過組態(tài)軟件以與仿真軟件的模擬和調(diào)試完成燃油鍋爐的軟件設(shè)計。1.3 預(yù)期實現(xiàn)的目標(biāo)實現(xiàn)燃油鍋爐的自動控制，不但能很好的控制鍋爐的水位和蒸汽壓力等參數(shù)，還能很方便的加水和排水，基于PL

9、C的控制很容易實現(xiàn)工業(yè)化。我國目前運行的很多鍋爐控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于國家標(biāo)準(zhǔn)，因此實現(xiàn)燃油鍋爐的自動控制對能源消耗來說很重要。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1燃油鍋爐的基本組成部分燃油鍋爐主要組成部分：燃油預(yù)熱器：鍋爐啟動前，將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當(dāng)溫度以達到良好霧化，保證鍋爐的正常燃燒。汽包：由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管受管外煙氣加熱，在管簇發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸汽化，產(chǎn)生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。下鍋筒作為連接沸水管之用，同時儲存水和水垢。爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備，由供油系統(tǒng)和油槍組成。引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機，煙囪，煙道幾部分，用它將

10、鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。送風(fēng)設(shè)備：由鼓風(fēng)機和風(fēng)道組成，用它來供應(yīng)燃料燃燒所需要的空氣。燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。2.2 燃油鍋爐的工作過程鍋爐工作時燃料在爐膛進行燃燒，將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫的燃燒產(chǎn)物煙氣通過汽包受熱面將熱能傳遞給汽包溫度較低的水，水被加熱進而沸騰汽化，生成蒸汽。 燃料在燃燒時，油由油泵從儲油罐中抽出，經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油電磁閥經(jīng)噴油口打入鍋爐進行燃燒。燃燒時，鼓風(fēng)機送風(fēng)，噴油電磁閥噴油，點火變壓器接通（子火燃燒），瓦斯閥打開（母火燃燒），將燃油點燃。點火完畢后，關(guān)閉點火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油，使燃燒持續(xù)。2.3燃油鍋爐系統(tǒng)控制要求由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于

11、配用各種進口與國產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、調(diào)節(jié)等進行控制。1. 燃油鍋爐控制要求(1) 按下起動按鈕，燃油首先通過燃油預(yù)熱器預(yù)熱，1min后，接通點火變壓器，打開瓦斯閥門，同時由鼓風(fēng)機送風(fēng)，持續(xù)3S后，噴油泵噴油，持續(xù)3S后，點火變壓器和瓦斯閥門同時關(guān)閉。(2) 按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機繼續(xù)送風(fēng)持續(xù)15S后送風(fēng)停止。(3) 鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時（即蒸汽壓力超過允許值或水位通過上限或低于下限L能自動關(guān)K；異常情況消失后，又能自動接起燃燒程序重新點火燃燒。(4) 鍋爐水位控制，鍋爐工作起動后，當(dāng)水

12、位低于下限時，進水閥打開，排水閥關(guān)閉，當(dāng)水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。2. 燃油鍋爐的系統(tǒng)示意圖如圖2.1所示。圖2.1 燃油鍋爐系統(tǒng)示意圖2.4 燃油鍋爐控制系統(tǒng)優(yōu)良的燃油鍋爐控制系統(tǒng)對燃油鍋爐的應(yīng)用有著極為重要的意義。燃油鍋爐的控制系統(tǒng)主要包括燃燒器控制、鍋爐水位控制等。2.4.1燃燒過程控制燃燒裝置包括：鼓風(fēng)機、油泵、引風(fēng)機、點火裝置、噴油電磁閥等。在燃燒啟動前，燃油首先通過燃油預(yù)熱器預(yù)熱后，接通點火變壓器，點火變壓器投入工作，當(dāng)點火變壓器打開后，可燃油霧立即被高壓電火花點燃產(chǎn)生點火火焰。打開瓦斯閥門，同時由鼓風(fēng)機送風(fēng)，一段時間后，噴油泵噴油，持續(xù)一段時間后，點火變壓器和瓦斯閥

13、門同時關(guān)閉。按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機繼續(xù)送風(fēng)一段時間后送風(fēng)停止。2.4.2水位高低控制鍋爐水位的高低對鍋爐的安全運行極為重要。水位太高，會使蒸汽大量帶水，降低品質(zhì)，甚至?xí)l(fā)生滿水事故。水位偏低，會造成鍋筒各部分的溫度偏差，形成熱應(yīng)力，極限情況下會出現(xiàn)裂紋。水位過低，則容易發(fā)生缺水事故。在負(fù)荷變化時，鍋爐水位也會快速變化，因此必須采用自動控制來維持水位在規(guī)定的圍。維持汽包水位在給定圍是保證鍋爐安全運行的必要條件之一，是鍋爐正常運行的重要指標(biāo)。2.5燃油鍋爐系統(tǒng)工藝流程燃油鍋爐控制系統(tǒng)是由PLC來控制燃油鍋爐的起動、停止以與出現(xiàn)異常情況時能暫停且異常情況消失后能自動按起燃順

14、序重新工作的供熱系統(tǒng)。燃油鍋爐控制系統(tǒng)工藝流程圖如圖2.2所示。圖2.2 燃油鍋爐控制系統(tǒng)工藝流程圖2.6 確定燃油鍋爐的設(shè)計方案可編程序控制器PLC作為鍋爐控制器，通過對燃油預(yù)熱器、噴油電磁閥、點火變壓器、瓦斯閥、鼓風(fēng)機、油泵和進水閥、出水閥等部件的控制，實現(xiàn)燃油鍋爐的給水、點火程序、風(fēng)油調(diào)節(jié)和蒸汽壓力的自動控制。采用壓力傳感器和溫度傳感器對水溫、汽溫、爐溫進行檢測，并通過PLC實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，維持它們在規(guī)定的圍。燃油鍋爐控制系統(tǒng)由燃油預(yù)熱器、點火變壓器、瓦斯閥、引風(fēng)機、油泵、進水閥、出水閥、水位上限開關(guān)、水位下限開關(guān)、各種檢測儀表與監(jiān)控設(shè)備組成。系統(tǒng)原理框圖如圖2.3所示。圖2.3 燃油鍋爐

15、系統(tǒng)原理框圖第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC總述3.1.1 PLC工作原理PLC是一種工業(yè)控制計算機，它的工作原理是建立在計算機工作原理的基礎(chǔ)之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。CPU是以分時操作方式來處理各項任務(wù)的，所以它屬于串行工作方式。PLC工作的整個過程可分為三部分：第一部分是上電處理。機器上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置與其他初始化處理等。第二部分是掃描過程。PLC上電處理階段完成以后進入掃描工作過程。第三部分是出錯處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常，如檢查出

16、異常時，CPU面板上的LED與異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼；當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，所有的掃描便停止。PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。每一次掃描所用的時間稱作掃描周期或工作周期。在一個掃描周期中，PLC一般將完成部分或全部的以下操作：讀輸入處理通信請求執(zhí)行邏輯控制程序?qū)戄敵鰣?zhí)行CPU自診斷。PLC就是這樣周而復(fù)始的循環(huán)這些動作過程一直到關(guān)機。當(dāng)PLC上電后，處于正常運行時，它將不斷重復(fù)掃描過程，并不斷循環(huán)重復(fù)下去。分析上述掃描過程，如果不考慮遠(yuǎn)程的服務(wù)要求，這樣掃描過程就只有“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個階段了

17、。這三個階段是PLC工作過程的中心容，也就是PLC的工作原理。3.1.2PLC系統(tǒng)選型燃油鍋爐系統(tǒng)設(shè)計選擇了西門子模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7-200，它能滿足系統(tǒng)性能要求的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。其模塊化、易于實現(xiàn)分布、易于用戶掌握等特點使得S7-200成為各種中小型性能要求控制任務(wù)的首選。S7-200系列具有的多種性能的CPU和豐富的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大時，可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。西門子S7-200所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，使其具有更高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。此外，S7-200系列PLC還具有模塊點數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊

18、，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點。與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能控制PLC有條不紊的進行工作。CPU主要由運算器、控制器、寄存器與實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)總線構(gòu)成。CPU單元還包括外圍芯片、總線接口與有關(guān)電路，存主要用于存儲程序與數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)接收與存儲；用掃描的方式通過I/O接口接收現(xiàn)場信號的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲器中；診斷PLC部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)

19、運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。PLC產(chǎn)品的種類繁多。PLC的型號不同，對應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等均各不一樣，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求與保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式，安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，

20、系統(tǒng)可靠性的要求,機型盡量統(tǒng)一等因素。PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器,不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用圍的需要。通常PLC的輸入類型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信號輸入PLC。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC自身的電源提供。表3-1 S7-200系列PLC CPU型號表特 性CPU221CPU222CPU224CPU224 XPCPU226CPU226 XM程序存儲區(qū)4096B4096B8192B12288B16384B24576B數(shù)據(jù)存儲區(qū)2048B2048B8192B10240B10240B20480B本機I/O6入4出8入6出14入10出14入1

21、0出24入16出24入16出擴展模塊數(shù)027777通過對燃油鍋爐控制系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點5點，開關(guān)量輸出點7點，所以選用CPU224，它可以擴展7個模塊能夠滿足控制要求。CPU224的外圍接線圖如圖3.1所示。圖3-1 CPU224外圍接線圖3.1.3I/O地址分配根據(jù)燃油鍋爐控制系統(tǒng)的控制要求，I/O通道地址分配如表3-2和3-3所示。序號功能信號AIW0溫度傳感器1輸入AIW2溫度傳感器2輸入AQW4給變頻器信號表3-2 輸入輸出信號代碼和地址編號名稱代碼地址編號啟動按鈕SF1I0.0停止按鈕SF2I0.1水位上限開關(guān)BG1I0.3水位下限開關(guān)BG2I0.4蒸汽壓力

22、開關(guān)BPI0.2熱繼電器BBI0.5燃油預(yù)熱器繼電器KF1Q0.0鼓風(fēng)機接觸器QA1Q0.1點火變壓器繼電器KF2Q0.2瓦斯閥MB1Q0.3噴油器電磁閥MB2Q0.4進水閥MB3Q0.5出水閥MB4Q0.6噴油器低轉(zhuǎn)速電磁閥MB5Q0.7表3.2模擬量輸入輸出信號代碼和地址編號表3.1.4PLC主機圖系統(tǒng)所選PLC型號的主機圖圖3.2 PLC主機圖3.1.5擴展模塊選型系統(tǒng)采用西門子S7-200模擬量編程。EM235是最常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。本次設(shè)計選擇常用的EM235作為擴展模塊。數(shù)字量輸入/輸出模塊支持：連接控制系統(tǒng)的數(shù)字量過程信號，向過程控制

23、系統(tǒng)輸出數(shù)字量控制信號，為CPU的本機I/O提供更多的數(shù)字量輸入/輸出，數(shù)字量輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換，來自過程的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-200部信號電平，將S7-200的部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平。表3.4 EM235的常用技術(shù)參數(shù)模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4輸入圍電壓（單極性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 電壓（雙極性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性

24、全量程圍-32000+32000單極性 全量程圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點數(shù)1信號圍電壓輸出 ±10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓-32000+32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位3.2電機與驅(qū)動控制選型3.2.1 電機與噴油泵的選型所選用的鍋爐為SZS20-1.25-Y型燃油鍋爐。根據(jù)系統(tǒng)控制要求、工作環(huán)境和所用鍋爐的型號，進行油泵的選型。所選用的鼓風(fēng)機為Y90L-4-1.5KW風(fēng)機。轉(zhuǎn)速為1400r/min，風(fēng)量為（5012-12230）m3/h，電機功率為1.5KW。所選用的噴油泵電動機功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為1400

25、r/min，額定電壓為380V，型號為Y90L-4。3.2.2變頻器選型在電動機的各種調(diào)速方式中，變頻調(diào)速傳動占有極其重要的地位，有強大的生命力。這類傳動系統(tǒng)功率有回路簡單、功率因數(shù)高、輸出諧波小、啟動平穩(wěn)、調(diào)速圍寬等優(yōu)點。變頻器大多運行在惡劣的電磁環(huán)境，且作為電力電子設(shè)備，部由電子元件、微處理芯片等組成，會受到外界的電磁干擾。另外，變頻器的輸入和輸出側(cè)的電壓、電流含有高次諧波。當(dāng)變頻器運行時，既要防止外界的電磁干擾又要防止變頻器干擾外界其他設(shè)備，即所謂的電磁兼容性。在選擇變頻器時的幾點注意事項：根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器。選擇變頻器時應(yīng)以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機的額定功率只能作為

26、參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流會增加10而溫升會增加20左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。本設(shè)計選用的變頻器為西門子MM440。MM440是一種集多種功能于一體的變頻器，其恒定轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率圍為120KW-200KW，可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率可達250KW，它適用于電動機需要調(diào)速的各種場合?？赏ㄟ^數(shù)字操作面板或通過遠(yuǎn)程操作器方式修改其置參數(shù)，即可滿足各種調(diào)速場合的要求。3.2.3 電機主線路兩臺電動

27、機分別為MA1驅(qū)動鼓風(fēng)機工作、MA2驅(qū)動噴油泵工作。接觸器QA1、QA2分別控制MA1、MA2的運行；QA10、QA20分別為變頻器和兩臺電動機主電路的隔離開關(guān)，隔離開關(guān)重要作用是隔離電源，以保證其它電氣設(shè)備的安全檢修。由于它沒有專門的滅弧裝置，所以不能帶負(fù)荷操作。但是它可以用來通斷一定的小電流，如切合電壓互感器和避雷針回路等。隔離開關(guān)在結(jié)構(gòu)上有一個顯著的特點，就是它具有明顯可見的斷開間隙。油泵變頻器MM400，通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自

28、動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。如圖3.5所示為電機控制系統(tǒng)主電路。圖3.3 電機主接線圖3.3檢測元件選型本設(shè)計選用的熱電偶溫度傳感器均為K型熱電偶，其中測量爐膛溫度的熱電偶型號為WZP-230，測溫圍-200500度，供電電壓DC24V，環(huán)境溫度060；測量蒸汽溫度、水溫和燃油溫度的熱電偶型號一樣，均為WZP-230型熱電偶，測溫圍-200500，供電電壓DC24V，環(huán)境溫度060。pt100是鉑熱電阻，簡稱為：PT100鉑電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時阻值為100歐姆，在100時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在

29、0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。3.4低壓電器選型3.4.1 繼電器選型在控制電路中起信號傳遞、放大、切換和邏輯控制等作用的繼電器稱作中間繼電器。它屬于電壓繼電器的一種，主要用于擴展觸點數(shù)量，實現(xiàn)邏輯控制。本設(shè)計中用到的繼電器為正泰JZ7系列中間繼電器，型號為JZ7-62，額定工作電壓220V，額定工作電流,5A。3.4.2斷路器選型低壓斷路器也稱作自動開關(guān)或空氣開關(guān)，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的開關(guān)電器和保護電器，它集控制和多種保護功能于一身。除了能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠猓€能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載與欠電壓等進行保護

30、，也可以用于不頻繁地啟動電動機。據(jù)選型原則，選用正泰系列斷路器，型號為DZ47 3P 16A，額定工作電壓AC380V，額定工作電流16A。3.4.3熔斷器選型熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計，具有一定的瞬時動作性，用于電路的短路保護和嚴(yán)重過載保護。使用時串接于被保護的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，熔斷器中的熔體被瞬時熔斷而分?jǐn)嚯娐罚鸬奖Ｗo作用。根據(jù)負(fù)載類型，選用正泰系列熔斷器，型號為RL1-15，額定電流5A，額定電壓380V。表3.5 系統(tǒng)元件明細(xì)代號名稱型號規(guī)格數(shù)量MA1三相異步電動機Y90L-4380V，1.5kw，1400r/min，3.7A1MA2三相異步電動機Y

31、90L-4380V，1.5kw，1400r/min，3.7A1FA熔斷器RL1-15380V，16A6B1溫度傳感器WZP-230-2005002QA0低壓斷路器DZ47 3P 16A380V，16A2BB熱繼電器LR2-D1312C5.58A13.5 系統(tǒng)電源設(shè)計可編程序控制器一般使用市電（220V，50Hz）。電網(wǎng)的沖擊、頻率的波動將直接影響到可編程序控制器系統(tǒng)實時控制的精度和可靠性，有時電網(wǎng)的沖擊，可給系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能，在對可編程序控制器的供電系統(tǒng)設(shè)計中采用隔離變壓器，這樣可以隔離掉供電電源中的各種干擾信號，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。對于S7-20

32、0 PLC的供電電源，采用一個獨立的開關(guān)，它能夠同時切斷CPU、輸入電路和輸出電路的所有供電，并用斷路器過電流保護裝置來限制供電線路中的電流。每個S7-200 CPU模塊均提供一個24V直流傳感器電源和一個5V直流電源。24V直流傳感器電源可以作為CPU主機、數(shù)字量擴展模塊的輸入、模擬量擴展模塊的供電電源以與外部傳感器電源使用。如果容量不能滿足所有需求，則必須增加外部24V直流電源。此時外部直流電源不能與模塊的傳感器電源并聯(lián)使用，以防止兩個電源電位的不平衡造成對電源的破壞；但為了加強電子噪聲保護，這兩個電源的公共端(M)應(yīng)該連在一起。當(dāng)S7-200 CPU與擴展模塊連接時，CPU模塊為擴展模塊

33、提供5V直流電源。如果擴展模塊的5V直流電源需求超過CPU模塊5V直流電源的容量，則必須減少擴展模塊的數(shù)量。第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1控制程序流程圖軟件設(shè)計中采用分模塊設(shè)計,簡潔明了，各模塊流程圖如下。圖4.1 主程序流程圖 圖4.2 點火子程序流程圖圖4.3 停機子程序流程圖4.2控制程序設(shè)計程序設(shè)計作為PLC控制系統(tǒng)重要的組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。編寫程序的方法很多，常用的有圖解法編程、經(jīng)驗法編程和計算機輔助設(shè)計編程20。在本設(shè)計中采用的是計算機輔助設(shè)計編程方法。計算機輔助設(shè)計是通過PLC編程軟件在計算機上進行程序設(shè)計、編程、仿真和在線調(diào)試等。用STEP7-Micro/WIN V

34、4.0將程序編輯好后，編譯導(dǎo)出，用S7-200仿真軟件進行模擬調(diào)試。首先在S7-200仿真軟件中配置設(shè)計中所用的各種模塊，然后將程序載入，切換到運行模式進行調(diào)試。按下起動按鈕，燃油首先通過燃油預(yù)熱器預(yù)熱，1min后，接通點火變壓器，打開瓦斯閥門，同時由鼓風(fēng)機送風(fēng)，持續(xù)3S后，噴油泵噴油，持續(xù)3S后，點火變壓器和瓦斯閥門同時關(guān)閉。按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機繼續(xù)送風(fēng)持續(xù)15S后送風(fēng)停止。鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時（即蒸汽壓力超過允許值或水位通過上限或低于下限L能自動關(guān)K；異常情況消失后，又能自動接起燃燒程序重新點火燃燒。鍋爐水位控制，鍋爐工作起動后，當(dāng)水位低于下限時，進

35、水閥打開，排水閥關(guān)閉，當(dāng)水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。4.3 顯示操作界面設(shè)計圖4.4 顯示操作界面4.4 程序調(diào)試程序主要調(diào)試圖如下所示。圖4.5 鍋爐正常運行，水溫低于90°時仿真截圖此時鍋爐正常運行，但水溫低于90度，噴油電機以一較大的轉(zhuǎn)速噴油。圖4.6鍋爐正常運行，水溫高于90°時仿真截圖當(dāng)水溫慢慢升高，例如升高到93度。由于大于設(shè)定的90度，此時Q0.7動作，噴油電機以較低的轉(zhuǎn)速進行噴油。圖4.7 油溫低于25°時仿真截圖當(dāng)油溫的溫度達不到25度時，噴油電機不運行，Q0.4無輸出。直到油溫預(yù)熱到25度以上時，噴油機才可以噴油。圖4.5 蒸汽壓力超過允許值時仿真截圖當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，如蒸汽壓力超出允許值，此時鍋爐停止運行，如上圖所示，當(dāng)異常情況消失后，鍋爐可自動重新啟動燃燒。結(jié)束語經(jīng)過兩周的實習(xí)與實踐，在我們小組每一個成員共同的努力下，順利完成了此次PLC控制工程設(shè)計。該設(shè)計符合課題的控制要求，實現(xiàn)了燃油鍋爐的自動化控制。為今后繼續(xù)完善燃油鍋爐的功能提供了基礎(chǔ)。實習(xí)體會通過PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我們熟悉了PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計工作的流程。通過本課題的設(shè)計，使我們了解了用