鍋爐點火系統(tǒng)PLC課程設(shè)計分解

課程設(shè)計報告學生姓名:學號：學院:自動化工程學院班級:測控102班題目:PLC課程設(shè)計鍋爐點火系統(tǒng)指導(dǎo)教師：職稱:2013年6月27日目錄TOC\o"1-3"\h\u259731.課題背景和意義 154402.設(shè)計題目介紹 1135963.系統(tǒng)設(shè)計方案 2223373.1系統(tǒng)組成 2320883.2系統(tǒng)硬件設(shè)計 2287853.2.1I/O地址分配 215943.2.2點火流程圖 3230543.3軟件系統(tǒng)設(shè)計 4142633.3.1西門子S7-300可編程控制器介紹 423684.系統(tǒng)仿真調(diào)試 5131354.1主畫面 5324014.2系統(tǒng)畫面 541394.3變量設(shè)定 6210394.4用戶登錄畫面 6299164.4.1用戶登錄界面相關(guān)組件設(shè)置 7110284.5報警畫面 8256994.6趨勢視圖畫面 8165155.結(jié)論 9446.參考文獻 916521附錄 101.課題背景和意義火力發(fā)電廠的鍋爐點火控制系統(tǒng)原來多采用常規(guī)繼電器組成回路進行控制。在系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，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)的故障點增多，降低了系統(tǒng)運行的可靠性。隨著PLC(可編程控制器)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其經(jīng)濟實用、可靠性高、易編程和便于維護等特點，在自動控制系統(tǒng)中越來越發(fā)揮著重要作用，為廣大用戶所接受。本文以鍋爐一個角的點火控制為例，著重探討PLC在鍋爐點火控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及設(shè)計。2.設(shè)計題目介紹利用西門子S7-300PLC，組態(tài)軟件WINCCFlexible，觸摸屏，交換機及外圍的相關(guān)低壓電器，組成控制系統(tǒng)，根據(jù)項目要求，編寫相關(guān)程序，完成相應(yīng)的功能，組態(tài)人機界面，能夠進行模擬仿真。具體要求：（1）制作畫面模板，在模板畫面中顯示“火電廠鍋爐點火模擬項目”和日期時鐘。（2）先組態(tài)兩個畫面，一個為主畫面，一個為系統(tǒng)畫面。兩畫面之間能進行切換。（3）在系統(tǒng)畫面中作出鍋爐點火的系統(tǒng)圖。（4）爐膛火焰的模擬量數(shù)值0～100進行設(shè)置。（5）通過外圍的開關(guān)及信號的操作，模擬鍋爐在點火過程中各個閥門及推進器的狀態(tài)，以二級點火的四角噴燃鍋爐的1角為對象，編寫程序，程序順控為進油槍→進點火槍→開吹掃閥→吹掃15秒→關(guān)吹掃閥→開油閥，同時點火器打火15秒→判斷火焰是否著火，火焰數(shù)值大于60，顯示點火成功，并退點火槍，點火不成功，則顯示點火失敗，點火失敗后程序順控為關(guān)油閥→開吹掃閥吹掃15秒→關(guān)吹掃閥→退油槍→退點火槍，閥門及推進器的位置開關(guān)通過外圍開關(guān)實現(xiàn)，在人機界面上動畫顯示。（6）爐膛火焰可動畫顯示，并通過棒圖刻度標記當前數(shù)值。（7）為了顯示流暢的爐膛火焰動畫，可通過PLC計數(shù)器編寫程序，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時產(chǎn)生一個燃燒不穩(wěn)的報警。（9）組態(tài)報警畫面，并能實現(xiàn)系統(tǒng)畫面之間的切換。（10）組態(tài)一個用戶組“班組長”和一個用戶名“user1“，“user1”屬于“班組長”用戶組，“user1”的密碼為“000”?！鞍嘟M長”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)畫面中的爐膛火焰設(shè)定值設(shè)定安全權(quán)限。即一般用戶不能進行爐膛火焰設(shè)定值的設(shè)定，用戶“user1”可以進行設(shè)定。（11）組態(tài)一個用戶視圖畫面，要求該用戶名作登錄按鈕與注銷按鈕，能顯示當前用戶名。能與系統(tǒng)畫面進行切換。（12）組態(tài)趨勢視圖畫面，能顯示爐膛火焰的數(shù)據(jù)趨勢曲線。能與系統(tǒng)畫面進行切換。3.系統(tǒng)設(shè)計方案3.1系統(tǒng)組成點火系統(tǒng)的核心是1臺可編程控制器(PLC),它主要完成鍋爐點火時系統(tǒng)所需的各種邏輯控制和運算。由點火設(shè)備發(fā)出的每一個位置信號均接入PLC,此位置信號除參與邏輯控制以外,還將通過PLC梯形圖輸出為點火設(shè)備到位指示燈信號: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遠程控制時的依據(jù)。驅(qū)動電路接受PLC輸出的控制信號,經(jīng)交流接觸器或繼電器驅(qū)動后控制點火設(shè)備的電磁閥。無論是就地控制方式或遠程控制方式,點火設(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3.2.1I/O地址分配表1I/O地址分配表輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動按鈕I0.0進油槍Q0.0點火成功開關(guān)I0.1進點火槍Q0.1點火失敗開關(guān)I0.2開吹掃閥Q0.2進油槍到位開關(guān)I0.4開油閥Q0.3進點火槍到位開關(guān)I0.5點火器打火Q0.4退點火槍到位開關(guān)I0.6退油槍到位開關(guān)I0.73.2.2點火流程圖以二級點火的四角噴燃鍋爐的1角為對象的程序順控流程圖按點火開關(guān)進油槍進油槍退油槍關(guān)吹掃閥吹掃延遲關(guān)油閥退點火槍火焰數(shù)值大于60？開吹掃閥關(guān)吹掃閥開油閥同時點火器打火15S退油槍關(guān)吹掃閥吹掃延遲關(guān)油閥退點火槍火焰數(shù)值大于60？開吹掃閥關(guān)吹掃閥開油閥同時點火器打火15S進點火槍開吹掃閥吹掃延遲吹掃延遲NNYY退點火槍圖1點火流程圖3.3軟件系統(tǒng)設(shè)計3.3.1西門子S7-300可編程控制器介紹SIMATICS7-300是一種通用型的PLC，能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。模塊化、無風扇結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點，使得S7-300在各種工業(yè)領(lǐng)域中實施各種控制任務(wù)時，成為一種既經(jīng)濟又切合實際的解決方案。SIMATICS7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：高速的指令處理。0.1～0.6us的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。(2)人機界面(HMI)。方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機對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，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。(4)口令保護。多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改SIMATICS7-300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。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(CPU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。3.3.2各模塊組態(tài)（1）電源模塊：PS3075A(2)CPU模塊：CPU315F-2PN/DP(3)輸入口模塊：DI16/DO1624V/0.5A(4)輸出口模塊：AI4/AO28/8Bit(5)信號模塊：SM-300圖2各模塊組態(tài)圖4.系統(tǒng)仿真調(diào)試4.1主畫面從工具視圖拖入一個文本域，修改文本內(nèi)容為主畫面，后期建立幾個子畫面，為了實現(xiàn)畫面間的相互切換，要分別將左側(cè)項目視圖中對應(yīng)的畫面拖入主畫面即可，系統(tǒng)主畫面如下：圖2系統(tǒng)主畫面4.2系統(tǒng)畫面系統(tǒng)畫面為整個系統(tǒng)的主體部分，包括鍋爐組態(tài)，進點火槍，打火裝置，閥門等組態(tài)。這些可在工具視圖庫中找到。圖3系統(tǒng)畫面4.3變量設(shè)定雙擊項目視圖下的變量，進行變量定義。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用戶登錄畫面圖5用戶登錄畫面4.4.1用戶登錄界面相關(guān)組件設(shè)置用戶管理畫面主要是對用戶，管理員等口令及權(quán)限的設(shè)置。首先進行權(quán)限設(shè)置，在項目視圖下有運行系統(tǒng)用戶管理，點開后有組和用戶項，雙擊組，進行組的設(shè)置，添加一個班組長，另外在權(quán)限欄添加一個權(quán)限，改為輸入爐膛火焰設(shè)定值，然后將班組長的權(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，添加一個新用戶，用戶名為User1，口令為000，用戶組設(shè)定為班組長，將管理員Admin的密碼改為111。圖7組件設(shè)置4.5報警畫面圖8報警畫面4.6趨勢視圖畫面圖9趨勢視圖畫面5.結(jié)論PLC在電力系統(tǒng)自動化控制方面得到了廣泛應(yīng)用,文章以鍋爐點控制系統(tǒng)為例,著重介紹了鍋爐點火的步驟,PLC控制器的軟、硬件設(shè)計及其功能實現(xiàn)。通過現(xiàn)場應(yīng)用說明了鍋爐點控制