基于PLC的燃油設(shè)計

1、電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計論文題目 plc在燃油鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 系 別 信息與電子工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 12電本2班 學 號 201201902245 學生姓名 謝廣鳳 指導教師（簽名） 完成時間 2015 年 6 月 27 日課程設(shè)計成績評定表評價內(nèi)容標 準分值得分1選題能體現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標，難度和工作量較大，有較強的創(chuàng)新性。102設(shè)計圓滿完成課程設(shè)計中各項要求，設(shè)計書設(shè)計科學、先進，計算準確；圖、表繪制及技術(shù)要求符合國家標準。有較大創(chuàng)新和較大實用價值；立論正確，結(jié)構(gòu)嚴謹結(jié)論明確。設(shè)計書中分析、計算、實驗正確、嚴密，對專業(yè)知識綜合訓練程度高，課程設(shè)計報告撰寫規(guī)范。6

2、03陳述回答問題有理有據(jù)，體現(xiàn)出較寬泛的知識面，思維敏捷、邏輯性強。陳述清晰、正確、邏輯性強，基本概念清楚，語言流暢、精煉。204表現(xiàn)在整個課程設(shè)計階段能夠獨立分析并解決問題，完成相關(guān)部分的設(shè)計。10總 評0摘 要隨著科技的不斷進步，自動化技術(shù)以及電力電子技術(shù)快速提高，國內(nèi)外以繼電器為基礎(chǔ)的自動化儀表工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)也得到發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程。在上個世紀60年代前期，我國鍋爐的控制系統(tǒng)開始得到迅速發(fā)展;到了60年代的中后期，我國引進了國外全自動的燃油鍋爐的控制系統(tǒng)；到了上個世紀的70年代末，我國逐漸自主研發(fā)了一些工業(yè)鍋爐的自動化儀器，同時，在工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)方面也在逐步推廣應(yīng)用自

3、動化技術(shù)。PLC是采用微電腦技術(shù)制造的通用的自動控制設(shè)備，它具有高可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫，沖擊震動等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動控制。經(jīng)過長時間的發(fā)展和完善，PLC主要具有邏輯運行功能，可以代替繼電器進行開關(guān)控制、具有定時控制的功能、記數(shù)控制功能、步進控制功能，A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)處理功能，通信，聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強的監(jiān)控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。到現(xiàn)在已出現(xiàn)越來越多的新PLC產(chǎn)品：如三菱FX2N系列PLC、三菱FX2NC系列PLC、三菱FX1N系列PLC、松下FP2松下電工可編程控制器(PLC)、三菱A/Q系列PLC、橫河FA-MA系

4、列PLC 等一系列新產(chǎn)品 最初的工廠自動化控制主要是以繼電器回路控制占主導地位，這種控制具有體積大，耗電多，壽命短，可靠性差以及運行速度慢等缺點，而可編程序控制器具有體積小，可靠性高，耗電少等優(yōu)點，在設(shè)計中可簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，降低成本，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控。 由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進口以及國產(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、報警、調(diào)節(jié)等進行控制，具有效率高、節(jié)約能源、高可靠性的安全系統(tǒng)，符合環(huán)保要求，完善的智能控制等優(yōu)點。目 錄前言4第一章 應(yīng)用PLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計51.1PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計內(nèi)容 51.2系

5、統(tǒng)總體設(shè)計方案 51.3控制要求5第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計6 2.1 PLC機型的選擇62.2 I/O設(shè)備及I/O編號的分配6第三章 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的程序設(shè)計73.1 根據(jù)系統(tǒng)要求可以設(shè)計出梯形圖 73.2 梯形圖的設(shè)計及過程分析8總結(jié)10參考文獻10 前言鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。 鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機械能，或再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)

6、生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)。 鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴重。因此，對鍋爐的材料選用、設(shè)計計算、制造和檢驗等都制訂有嚴格的法規(guī)。 18世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，包括瓦特的初期蒸汽機在內(nèi)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。PLC控制燃油鍋爐的目的和意義 鍋爐是一次性能

7、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，g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、火焰檢測器以及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，相對應(yīng)的用燃油鍋爐來代替燃

8、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及國產(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。 第一章 應(yīng)用plc實現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計1.1PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計內(nèi)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、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。通過仿真軟件的模擬和調(diào)試完成燃油鍋爐的軟件設(shè)計。預期實現(xiàn)的目標：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PLC的控制很容易實現(xiàn)工業(yè)化

9、。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準，因此實現(xiàn)燃油鍋爐的自動控制對能源消耗來說很重要。 1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 燃油鍋爐控制系統(tǒng)基本組成部分 燃油鍋爐主要組成部分： （ 1）燃油預熱器：鍋爐啟動前，將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當溫度以達到良好霧化，保證鍋爐的正常燃燒。 （2） 汽包：由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，在管簇內(nèi)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。 （3） 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。（4） 引風設(shè)備：包括引風機，

10、煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。（5） 送風設(shè)備：由鼓風機和風道組成，用它來供應(yīng)燃料燃燒所需要的空氣。（6） 燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。 燃油鍋爐控制系統(tǒng)由燃油預熱器、點火變壓器、瓦斯閥、引風機、油泵、進水閥、出水閥、水位上限開關(guān)、水位下限開關(guān)、各種檢測儀表及監(jiān)控設(shè)備組成。1.3 控制要求1) 起動：該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 間隔10s 間隔10s 間隔5s 間隔5s 送風-燃油預熱 - 子火燃燒-噴油- 母火燃燒-關(guān)閉子火、預熱器、噴油泵2) 停止：停止時，要求：停止-子火、母火、預熱器、噴油泵關(guān)閉- -送風(將廢氣、雜質(zhì)吹去)-送風停止(清

11、爐停止) 3）異常狀況自動關(guān)火：鍋爐燃燒過程中，當出現(xiàn)異常狀況時(即蒸汽壓力超過允許值，或水位超過上限，或水位低于下限)，能自動關(guān)火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。 間隔10 s。 即：異常情況-子火、母火、預熱器、噴油關(guān)閉-送風-清爐 觸發(fā)預熱器 停止-重新起燃 4) 鍋爐水位控制：鍋爐工作起動后，當水位低于下限時，進水閥打開，排水 閥關(guān)閉。當水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。燃油鍋爐系統(tǒng)工藝流程圖如圖（1）所示 （圖1）燃油鍋爐運行的示意圖如上所示，燃油經(jīng)燃油預熱器預熱，由噴油泵經(jīng)噴油口打入鍋爐進行燃燒。燃燒時，鼓風機送風；噴油口噴油；點火變壓器接通(子火燃

12、燒)；瓦斯閥打開(母火燃燒)，將燃油點燃。點火完畢，關(guān)閉子火，繼續(xù)送風、噴氣，使燃燒持續(xù)。鍋爐的進水和排水分別由進水閥和排水閥來執(zhí)行。上、下水位分別由上限、下限水位開關(guān)來檢測。蒸汽壓力由蒸汽壓力開關(guān)來檢測。 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 2.1 PLC機型的選擇由前述的燃油鍋爐示意圖及運行、控制要求可知該控制系統(tǒng)共有5個輸入（啟動X1、停止X2、蒸汽壓力X3、上限X4、下限X5），7個輸出（預熱Y1、送風Y2、子火Y3、噴油Y4、母火Y5、進水閥Y6、出水閥Y7），輸入/輸出（I/O）總點數(shù)為12，考慮到控制對象系統(tǒng)有可能有所變動或擴展以及保留1015%裕量，同時該系統(tǒng)的控制要求精度不是很高和對成本

13、的考慮，最后選擇FX1N-24MR-001機型（12個輸入點，12個輸出點）作為該系統(tǒng)的PLC機型.2.2 系統(tǒng)的I/O接口以及硬件接線圖設(shè)計 由前面所述可知該系統(tǒng)有5個輸入，7個輸出，其I/O接口如表2所視。 (表2)由上表以及所選機型FX1N-40MR-001可得該系統(tǒng)的硬件接線圖，如圖3所示 （ 圖3）第三章 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 3.1 根據(jù)系統(tǒng)要求可以設(shè)計出梯形圖 要求如下：1) 起動：該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 間隔10s 間隔10s 間隔5s 間隔5s 送風-燃油預熱 - 子火燃燒-噴油- 母火燃燒-關(guān)閉子火、預熱器、噴油泵2) 停止：停止時，要求：

14、停止-子火、母火、預熱器、噴油泵關(guān)閉- -送風(將廢氣、雜質(zhì)吹去)-送風停止(清爐停止) 3）異常狀況自動關(guān)火：鍋爐燃燒過程中，當出現(xiàn)異常狀況時(即蒸汽壓力超過允許值，或水位超過上限，或水位低于下限)，能自動關(guān)火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。 間隔10 s。 即：異常情況-子火、母火、預熱器、噴油關(guān)閉-送風-清爐 觸發(fā)預熱器 停止-重新起燃 4) 鍋爐水位控制：鍋爐工作起動后，當水位低于下限時，進水閥打開，排水 閥關(guān)閉。當水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。用PLC控制燃油鍋爐的啟動、停止、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序重新工作，3.2 梯

15、形圖的設(shè)計及分析梯形如圖（4）所示 圖（4）對系統(tǒng)控制總梯形圖的分析 ： 啟動時，按下啟動按鈕X1，鼓風機Y2開始送風并自鎖，通風10min后T0動作燃油預熱器Y1動作并自鎖，時間T1同時開始計時，60S后T1常開觸點閉合，子火Y3點燃，時間T2開始計時，5S后T2觸點閉合，接通噴油口Y4開始點燃，Y4自鎖，時間T3開始計時，5S后T3觸點閉合，母火Y5點燃，同時切斷燃油預熱Y1、子火Y3和噴油泵Y4。送風Y2、瓦斯閥(母火)噴氣持續(xù)進行，啟動完成。 停止時，在啟動燃燒后，即X1按下，母火Y5和送風Y2一直在進行，按下停止按鈕X2，瓦斯閥Y5被切斷（自鎖消失），同時啟動M2斷開燃油預熱Y1、子

16、火Y3和噴油泵Y4，T4得電并開始記時；30S后切斷送風Y2，送風停止，即清爐停止。 緊急情況時，當蒸汽壓力超過允許值，即X3動作，或水位超過上限，即X4動作，或水位低于下限即X5動作，中間繼電器M1接通并自鎖，其常閉觸點斷開，切斷燃油預熱Y1、子火Y3和噴油泵Y4，同時M1的常開觸點閉合，時間繼電器T5開始記時（自鎖），送風也在進行中，進行清爐。30S后，T5動作，中間繼電器M1被斷開，M1常閉節(jié)點恢復閉合，由T5送入一個觸發(fā)信號，使預熱Y1接通并自鎖，系統(tǒng)完成重新啟燃過程。 控制水位時，當水位低于下限時，X5動作，進水閥Y6打開，系統(tǒng)開始進水，同時由于互鎖使出水閥被斷開（關(guān)閉）；當水位高于

17、上限時，X4動作，出水閥Y7排水，同時由于互鎖斷開進水閥Y6，即進水閥關(guān)閉，水位正常后由T5關(guān)閉進出水閥門即可完成水位控制過程。 總 結(jié) 這個設(shè)計是基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計，在研究課題和設(shè)計任務(wù)中首先要解決的是PLC機型的選擇，這個任務(wù)需要去翻閱相關(guān)的書籍和網(wǎng)上查找一些新信息，翻閱和查找增加了許多新知識，包括一些PLC新產(chǎn)品等。而在整個設(shè)計過程中，不但對原有多學的知識要懂，需要一定的基礎(chǔ)，通過這次設(shè)計，讓我懂得了一些關(guān)于PLC選型，硬件電路設(shè)計，三菱編程仿真軟件的使用等。通過這次設(shè)計，既鞏固原有的PLC知識，又增加一些新知識。 通過對基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計，使我懂得了 1. PLC的發(fā)展，既是企業(yè)競爭的結(jié)果，也是現(xiàn)代工廠對控制系統(tǒng)精度要求越來越高的結(jié)果。PLC越來越多的應(yīng)用于城市和工廠。PLC應(yīng)用范圍越來越廣，學習PLC知識，更新PLC知識，對自己的發(fā)展也有好處。 2.通過PLC在燃油鍋爐上的使用，一方面，可減少成本，實現(xiàn)高質(zhì)量的控制。利用PLC編程簡單和數(shù)據(jù)格式簡單的特點，采用PLC的輸出接口，配上相應(yīng)的顯示儀表，投資少，方便快捷。另一方面，通過對PLC在燃油鍋爐的應(yīng)用，可以看出PLC的功能強大，在很多地方都有用武之地。 課程設(shè)計，