鍋爐點(diǎn)火系統(tǒng)PLC課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:自動(dòng)化工程學(xué)院班 級(jí):測(cè)控102班題 目:PLC課程設(shè)計(jì)鍋爐點(diǎn)火系統(tǒng)指導(dǎo)教師：職 稱: 2013年6月27日 目錄1.課題背景和意義12.設(shè)計(jì)題目介紹13.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案23.1系統(tǒng)組成23.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)23.2.1 I/O地址分配23.2.2 點(diǎn)火流程圖33.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.3.1 西門(mén)子S7-300可編程控制器介紹44.系統(tǒng)仿真調(diào)試54.1主畫(huà)面54.2系統(tǒng)畫(huà)面54.3變量設(shè)定64.4用戶登錄畫(huà)面64.4.1用戶登錄界面相關(guān)組件設(shè)置74.5報(bào)警畫(huà)面84.6趨勢(shì)視圖畫(huà)面85.結(jié)論96.參考文獻(xiàn)9附錄101.課題背景和意義 火力發(fā)電廠的鍋爐

2、點(diǎn)火控制系統(tǒng)原來(lái)多采用 常規(guī)繼電器組成回路進(jìn)行控制。在系統(tǒng)中使用 了 大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，使控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。由于中間環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的故障點(diǎn)增多，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。隨著 P L C ( 可 編程控制器) 在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)實(shí) 用、可靠性高、易編程和便于維護(hù)等特點(diǎn)，在自動(dòng) 控制系統(tǒng)中越來(lái)越發(fā)揮著重要作用，為廣大用戶所接受。本文以鍋爐一個(gè)角的點(diǎn)火控制為例，著重探討 P L C在鍋爐點(diǎn)火控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)題目介紹 利用西門(mén)子S7-300PLC ，組態(tài)軟件WINCC Flexible， 觸摸屏，交換機(jī)及外圍的相關(guān)低壓電器，組成控制系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目要求，編寫(xiě)

3、相關(guān)程序，完成相應(yīng)的功能，組態(tài)人機(jī)界面，能夠進(jìn)行模擬仿真。具體要求：（1）制作畫(huà)面模板，在模板畫(huà)面中顯示“火電廠鍋爐點(diǎn)火模擬項(xiàng)目”和日期時(shí)鐘。（2）先組態(tài)兩個(gè)畫(huà)面，一個(gè)為主畫(huà)面，一個(gè)為系統(tǒng)畫(huà)面。兩畫(huà)面之間能進(jìn)行切換。（3）在系統(tǒng)畫(huà)面中作出鍋爐點(diǎn)火的系統(tǒng)圖。（4）爐膛火焰的模擬量數(shù)值0100進(jìn)行設(shè)置。（5）通過(guò)外圍的開(kāi)關(guān)及信號(hào)的操作，模擬鍋爐在點(diǎn)火過(guò)程中各個(gè)閥門(mén)及推進(jìn)器的狀態(tài)，以二級(jí)點(diǎn)火的四角噴燃鍋爐的1角為對(duì)象，編寫(xiě)程序，程序順控為進(jìn)油槍 進(jìn)點(diǎn)火槍開(kāi)吹掃閥吹掃15秒關(guān)吹掃閥開(kāi)油閥，同時(shí)點(diǎn)火器打火15秒判斷火焰是否著火，火焰數(shù)值大于60，顯示點(diǎn)火成功，并退點(diǎn)火槍，點(diǎn)火不成功，則顯示點(diǎn)火失敗，點(diǎn)火

4、失敗后程序順控為關(guān)油閥開(kāi)吹掃閥吹掃15秒關(guān)吹掃閥退油槍退點(diǎn)火槍，閥門(mén)及推進(jìn)器的位置開(kāi)關(guān)通過(guò)外圍開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，在人機(jī)界面上動(dòng)畫(huà)顯示。（6）爐膛火焰可動(dòng)畫(huà)顯示，并通過(guò)棒圖刻度標(biāo)記當(dāng)前數(shù)值。（7）為了顯示流暢的爐膛火焰動(dòng)畫(huà)，可通過(guò)PLC計(jì)數(shù)器編寫(xiě)程序，然后把PLC與flexible做好連接（模擬顯示）。（8）組態(tài)若爐膛火焰的數(shù)值低于20時(shí)產(chǎn)生一個(gè)燃燒不穩(wěn)的報(bào)警。（9）組態(tài)報(bào)警畫(huà)面，并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)畫(huà)面之間的切換。（10）組態(tài)一個(gè)用戶組“班組長(zhǎng)”和一個(gè)用戶名“user1“，“user1”屬于“班組長(zhǎng)”用戶組，“user1”的密碼為“000”?！鞍嘟M長(zhǎng)”用戶組的權(quán)限為操作和“輸入爐膛火焰設(shè)定值”。然后在系統(tǒng)畫(huà)面

5、中的爐膛火焰設(shè)定值設(shè)定安全權(quán)限。即一般用戶不能進(jìn)行爐膛火焰設(shè)定值的設(shè)定，用戶“user1”可以進(jìn)行設(shè)定。（11）組態(tài)一個(gè)用戶視圖畫(huà)面，要求該用戶名作登錄按鈕與注銷按鈕，能顯示當(dāng)前用戶名。能與系統(tǒng)畫(huà)面進(jìn)行切換。（12）組態(tài)趨勢(shì)視圖畫(huà)面，能顯示爐膛火焰的數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線。能與系統(tǒng)畫(huà)面進(jìn)行切換。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1系統(tǒng)組成 點(diǎn)火系統(tǒng)的核心是1 臺(tái)可編程控制器(PLC) ,它主要完成鍋爐點(diǎn)火時(shí)系統(tǒng)所需的各種邏輯控制和運(yùn)算。由點(diǎn)火設(shè)備發(fā)出的每一個(gè)位置信號(hào)均接入 PLC ,此位置信號(hào)除參與邏輯控制以外 ,還將通過(guò) PLC梯形圖輸出為點(diǎn)火設(shè)備到位指示燈信號(hào):一路用于就地操作面板位置顯示;另一路則送至集控室作為

6、遠(yuǎn)程控制時(shí)的依據(jù)。驅(qū)動(dòng)電路接受 PLC輸出的控制信號(hào) ,經(jīng)交流接觸器或繼電器驅(qū)動(dòng)后控制點(diǎn)火設(shè)備的電磁閥。無(wú)論是就地控制方式或遠(yuǎn)程控制方式 ,點(diǎn)火設(shè)備只接受由 PLC控制器發(fā)出的控制指令。3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.2.1 I/O地址分配 表1 I/O地址分配表輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動(dòng)按鈕I0.0進(jìn)油槍Q0.0點(diǎn)火成功開(kāi)關(guān)I0.1進(jìn)點(diǎn)火槍Q0.1點(diǎn)火失敗開(kāi)關(guān)I0.2開(kāi)吹掃閥Q0.2進(jìn)油槍到位開(kāi)關(guān)I0.4開(kāi)油閥Q0.3進(jìn)點(diǎn)火槍到位開(kāi)關(guān)I0.5點(diǎn)火器打火Q0.4退點(diǎn)火槍到位開(kāi)關(guān)I0.6退油槍到位開(kāi)關(guān)I0.73.2.2 點(diǎn)火流程圖以二級(jí)點(diǎn)火的四角噴燃鍋爐的1角為對(duì)象的程序順控流程圖 按點(diǎn)火開(kāi)關(guān)

7、進(jìn)油槍 退油槍 關(guān)吹掃閥 吹掃延遲 關(guān)油閥 退點(diǎn)火槍火焰數(shù)值大于60？ 開(kāi)吹掃閥 關(guān)吹掃閥開(kāi)油閥同時(shí)點(diǎn)火 器打火15S 進(jìn)點(diǎn)火槍 開(kāi)吹掃閥 吹掃延遲NY 退點(diǎn)火槍圖1點(diǎn)火流程圖3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1 西門(mén)子S7-300可編程控制器介紹 SIMATIC S7-300是一種通用型的PLC，能適合自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。模塊化、無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點(diǎn)，使得S7-300在各種工業(yè)領(lǐng)域中實(shí)施各種控制任務(wù)時(shí)，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。SIMATIC S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)，其主要功能如下：

8、 (1) 高速的指令處理。0.10.6 us的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開(kāi)辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 (2)人機(jī)界面(HMI)。方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。(3)診斷功能。CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件。(4)口令保護(hù)。多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改 SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖7.1所示。它的主要組成部分有導(dǎo)軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(C

9、PU)、接口模塊(IM)、信號(hào)模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過(guò)MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7 PLC相連。3.3.2各模塊組態(tài)（1）電源模塊：PS 307 5A(2)CPU模塊：CPU 315F-2PN/DP(3)輸入口模塊：DI16/DO16 24V/0.5A(4)輸出口模塊：AI4/AO2 8/8Bit(5)信號(hào)模塊：SM-300 圖2 各模塊組態(tài)圖4.系統(tǒng)仿真調(diào)試4.1主畫(huà)面從工具視圖拖入一個(gè)文本域，修改文本內(nèi)容為主畫(huà)面，后期建立幾個(gè)子畫(huà)面，為了實(shí)現(xiàn)畫(huà)面間的相互切換，要分別將左側(cè)項(xiàng)目視圖中對(duì)應(yīng)的畫(huà)面拖入主畫(huà)面即可，系統(tǒng)主畫(huà)面如下： 圖2 系統(tǒng)主畫(huà)面4.2

10、系統(tǒng)畫(huà)面系統(tǒng)畫(huà)面為整個(gè)系統(tǒng)的主體部分，包括鍋爐組態(tài)，進(jìn)點(diǎn)火槍，打火裝置，閥門(mén)等組態(tài)。這些可在工具視圖庫(kù)中找到。 圖3系統(tǒng)畫(huà)面 4.3變量設(shè)定 雙擊項(xiàng)目視圖下的變量，進(jìn)行變量定義。與PLC相關(guān)量的變量其鏈接設(shè)為PLC，組態(tài)軟件的變量則設(shè)定為內(nèi)部變量，具體如下圖。 圖4變量設(shè)置4.4用戶登錄畫(huà)面 圖5 用戶登錄畫(huà)面4.4.1用戶登錄界面相關(guān)組件設(shè)置 用戶管理畫(huà)面主要是對(duì)用戶，管理員等口令及權(quán)限的設(shè)置。首先進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，在項(xiàng)目視圖下有運(yùn)行系統(tǒng)用戶管理，點(diǎn)開(kāi)后有組和用戶項(xiàng)，雙擊組，進(jìn)行組的設(shè)置，添加一個(gè)班組長(zhǎng)，另外在權(quán)限欄添加一個(gè)權(quán)限，改為輸入爐膛火焰設(shè)定值，然后將班組長(zhǎng)的權(quán)限設(shè)為操作和輸入爐膛火焰設(shè)定值。 圖6組件設(shè)置 雙擊用戶，添加一個(gè)新用戶，用戶名為User1，口令為000，用戶組設(shè)定為班組長(zhǎng)，將管理員Admin的密碼改為111。 圖7組件設(shè)置 4.5報(bào)警畫(huà)面 圖8 報(bào)警畫(huà)面4.6趨勢(shì)視圖畫(huà)面 圖9趨勢(shì)視圖畫(huà)面5.結(jié)論 PLC在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制方面得到了廣泛應(yīng)用 ,文章以鍋爐點(diǎn)控制系統(tǒng)為例 ,著重介紹了鍋爐點(diǎn)火的步驟 ,PLC控制器的軟、硬件設(shè)計(jì)及其功能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用說(shuō)明了鍋爐點(diǎn)控制系統(tǒng)由于采用了以PLC為核心的可編程控制器 ,使點(diǎn)火系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化 ,可靠性大為增強(qiáng)。6.參考文獻(xiàn)(1)柴瑞娟 孫承志 孫書(shū)芳 陳海霞 熊天忠