基于PLC控制的鍋爐自動輸煤系統(tǒng)設計

摘要本論文主要是以鍋爐的自動輸煤系統(tǒng)為探討對象，自動輸煤系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅僅解決了在鍋爐輸煤過程中只能運用人力的現(xiàn)狀，也解決了工作強度大、工作時間長的問題。論文首先簡述了鍋爐概況，對自動輸煤系統(tǒng)的工藝流程進行分析設計，然后對輸入輸出點進行安排,設計了主電路，對PLC進行分析選擇，最終畫出梯形圖。通過對原有鍋爐輸煤系統(tǒng)限制方面存在的問題進行分析，采納PLC限制系統(tǒng)選用日本三菱F1-30MR型PLC，通過硬件選取，軟件調(diào)試，實現(xiàn)整體限制系統(tǒng)結構合理，運轉(zhuǎn)良好的目的。個機械之間均涉與平安連鎖愛護限制共嫩：系統(tǒng)的輸煤電機啟停有嚴格限制依次，彼此間有相應的聯(lián)鎖互動關系，當啟停某臺輸煤系統(tǒng)設備時。從該設備下面流程的最終輸煤設備起先向上逐級啟用，最終才能使該臺設備啟動；當停止某臺輸煤設備或某臺設備故障時，從該設備上面流程的源頭給煤設備起先向下逐級停機，左后才能使該臺設備停止。這樣就保證了上煤傳輸?shù)恼＿\行在線限制煤流量，避開了皮帶上煤的積累，也愛護了皮帶。PLC限制系統(tǒng)硬件設計布局合理，工作牢靠，操作，維護便利，工作良好。用PLC輸煤程控系統(tǒng)。用PLC來對鍋爐輸煤系統(tǒng)進行限制。鍋爐輸煤系統(tǒng)，是指從卸煤起先，始終到將合格的煤塊送到煤倉的整個工藝過程，它包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：卸煤生產(chǎn)線、煤場、輸煤系統(tǒng)、破裂與篩分、配煤系統(tǒng)以與一些協(xié)助生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本設計中主要探討的是其中的輸煤系統(tǒng)部分，即煤塊從給煤機傳輸?shù)皆簜}的過程。采納了依次限制的方法。不但實現(xiàn)了設備運行的自動化管理和監(jiān)控。提高了系統(tǒng)的牢靠性和平安性，而且改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益和工作效率。因此PLC電氣限制系統(tǒng)具有肯定的工程引用和推廣價值。關鍵詞：PLC；自動輸煤系統(tǒng)；煤料自動限制目錄緒論…………………4第1章輸煤電控系統(tǒng)的概況………51.1鍋爐的概述………………51.2自動輸煤系統(tǒng)的工藝過程………….5第2章輸煤系統(tǒng)硬件電路設計………………72.1輸入和輸出點地址安排與設備選擇……...72.2主電路設計………….…102.3PLC限制電路設計…………………..11第3章輸煤系統(tǒng)軟件限制設計………………123.1系統(tǒng)限制流程圖………...123.2梯形圖…………………133.3指令表………….16總結…………..18致謝………………..19參考文獻………….20緒論鍋爐自動輸煤系統(tǒng)的主要任務就是實現(xiàn)對煤料的輸送、除雜、破裂、提升等工作過程，以達到按時保質(zhì)保量為機組（原煤倉）供應原煤的目的。整個輸煤限制系統(tǒng)是鍋爐平安牢靠運行非常重要的支持系統(tǒng)，它是保證系統(tǒng)正常運行的重要條件。由于輸煤限制系統(tǒng)在整個鍋爐限制中心中的重要性，且工作時間長、煤場面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用現(xiàn)代技術可編程邏輯限制器（PLC）和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡通訊實現(xiàn)其限制功能。PLC是八十年頭發(fā)展起來的新一代工業(yè)限制裝置，是自動限制、計算機和通信技術相結合的產(chǎn)物，是一種特地用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動限制的現(xiàn)場設備。由于限制對象的困難性，運用環(huán)境的惡劣性和運行的長期連續(xù)性，使PLC在設計上有自己明顯的特點：牢靠性高，適應性廣，具有通信功能，編程便利，結構模塊化。自動輸煤限制系統(tǒng)有程序限制、連鎖手動、解鎖手動三種限制方式。程序限制為系統(tǒng)的最佳限制方式，設備的空載運行時間最短，操作員的操作步序最少。連鎖手動方式是對要啟動的流程中設備按逆煤流方向一對一的啟動，按順煤流方向一對一停車，設備的愛護動作均同自動限制方式。解鎖手動是在設備間解除了連鎖關系的狀況下，一對一啟動設備，此方式絕不行帶負載運行，因設備已經(jīng)不存在聯(lián)跳功能。鍋爐輸煤限制系統(tǒng)各主要任務就是卸煤，堆煤、上煤和配煤。已達到按時保質(zhì)保量為機組供應燃煤的目的。整個輸煤系統(tǒng)是鍋爐平安牢靠運行非常重要的支持系統(tǒng)，他是保證機組滿發(fā)的重要條件?；谳斆合拗葡到y(tǒng)過載整個鍋爐限制中心的重要性，且煤場面積大，工作環(huán)境惡劣，人工作業(yè)通訊難以通暢，在故障停機狀況下，可操作上位機的急停按鈕或同時按空盒子臺右側(cè)紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場全部運行中格的收控設備馬上停機。第1章輸煤電控系統(tǒng)的概況1.1鍋爐概況鍋爐的燃料多分為煤和燃油，還有自然氣等。按其蒸發(fā)實力大小可分為三類：小型鍋爐、中型鍋爐、大型鍋爐。鍋爐共有六大系統(tǒng)：點火系統(tǒng)、燃料配給系統(tǒng)、燃煤系統(tǒng)，水循環(huán)系統(tǒng)，補水系統(tǒng)，送引風系統(tǒng)。從限制角度，鍋爐的特點與留意事項如下：(1)設備相互之間往往有肯定時間限制的限制依次。如點火時，給水泵先啟動，然后除渣；引風機起動數(shù)秒后鼓風機啟動；停爐時，先停鼓風和爐排，數(shù)秒后停引風和和除渣，最終停水泵。(2)設備間往往有連鎖如給煤機和運輸機、碎煤機；又如鼓風和引風機。(3)設備間往往有聯(lián)動，如鍋爐故障時，汽泡極低水位；蒸汽壓力過高時，應自動停止排風、爐排，起停給水泵等。(4)一般鍋爐屬于二級負荷，無起動給水的蒸汽鍋爐，以補水定壓的高溫熱水鍋爐的給水泵應保證牢靠供電。(5)每臺鍋爐宜單獨設置限制屏，宜由鍋爐配套、宜設集控室，并將其置與室內(nèi)。(6)線纜宜穿金屬管與金屬橋架，必需留意敷設時與高溫設備的間距。(7)鍋爐間、除氧間、水處理和風機間，頂層料倉等的檢修照明，宜采納12V平安電壓。1.2自動輸煤系統(tǒng)的工藝過程1)輸煤系統(tǒng)組成輸煤系統(tǒng)的組成如圖1-1所示煤料經(jīng)人工或者抓煤機構送給給料器。給料器將煤料送到送煤機P1上的皮帶上，煤料隨送煤機的皮帶進去破裂機上，皮帶上有磁選料器，磁選料器的目的是將煤料中的雜質(zhì)鐵去除掉。送入破裂機中的大塊煤被破裂機打碎變成可以簡單運用的小快煤，經(jīng)過破裂的煤料在經(jīng)提升機運到高處，在經(jīng)過送煤機P2將煤送至卸煤倉或者干脆送入鍋爐中。限制系統(tǒng)對整個流程進行限制，通過現(xiàn)場的采樣反饋和報警系統(tǒng)確定系統(tǒng)的啟停。圖1-1輸煤系統(tǒng)組成示意圖1、給煤間；2、提升機；3、送煤機P2；4、運轉(zhuǎn)間;5、破裂機；6、磁選料器；7、送煤P1；8、受煤坑；9、給料器、電磁鐵門、堵煤振動器；10、受煤斗2)輸煤機工作過程由于被限制對象運用環(huán)境的特殊性和運行時間的長期連續(xù)性，據(jù)供煤系統(tǒng)要求，流程啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動開車依次：送煤機P2→提升機→破裂機→送煤機P1→給煤器→電磁鐵門→堵煤振動器。當系統(tǒng)停車時，過程按順煤流方向如圖1-2逐臺停機，停車依次與開車依次相反。圖1-2輸煤機工作過程示意圖第2章輸煤系統(tǒng)硬件限制設計2.1輸入和輸出點地址安排與設備選擇1)輸入點確定輸煤系統(tǒng)中分為自動和手動兩個部分，分別由旋轉(zhuǎn)開關SA1-1、SA1-2限制，在整個過程中還須要有自動開車按鈕、自動停車按鈕、緊急停車按鈕，分別用SB1、SB2、SB3表示。在手動限制中限制電動機的按鈕分別由SB4、SB5、SB6、SB7、SB8表示。在系統(tǒng)中有正常運行信號和過載愛護信號裝置分別由KM、FR表示。綜上所述自動輸煤系統(tǒng)輸入端點須要12個。2)輸出點確定在輸煤系統(tǒng)中有五臺電動機分別由五個接觸器限制，分別由KM1、KM2、KM3、KN4、KM5表示。在系統(tǒng)中各個電動機的運行又有相對應的單機運行指示燈HL1、HL2、HL3、HL4、HL5來指示。當系統(tǒng)起先運行或者停止時報警電鈴示警，報警電鈴由HA表示。當按下自動開車按鈕、自動停車按鈕、緊急停車按鈕時,相對應的緊急停車指示燈、正常運行指示燈、故障指示燈指示，其分別由HL7、HL8、HL9表示。綜上所述自動輸煤系統(tǒng)輸出端點須要15個。3)PLC的選擇三菱公司FN系列PLC汲取了整體式和模塊式可編程序限制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬度相同。它們相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。其體積小，很適合用于在機電一體化產(chǎn)品中。在FX系列中，F(xiàn)X2N是其中功能最強、速度最快的微型可編程序限制器。FX2N有3000多點協(xié)助繼電器，1000點狀態(tài)繼電器、200多點定時器、200點16位加計數(shù)器、35點32加/減計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針、15點中斷指針。這位應用程序的設計供應了豐富的資源。所以本文選擇FX2N系列的可編程限制器。在選擇PLC中FX2N是FX系列中功能最強，速度最快的微型可編程序限制器。在輸煤系統(tǒng)中確定運用13個輸入端口和15個輸入端口，又考慮到須要備用端口，所以選用三菱FX2N-48MS-001來完成硬件結構配置。4)I/O安排表由上述內(nèi)容分析可知,共須要輸入端點12個和輸出端點15個,詳細PLC安排如表2-1所示：自動輸煤系統(tǒng)是由五臺三相異步電動機M1~M5和一臺磁選料器YA組成,SA1為自動/手動轉(zhuǎn)換開關,SB1和SB2為自動開車/停車按鈕,SB3為事故緊急停車按鈕,SB4~SB8為五個限制按鈕。HA為開車/停車電鈴示警,用來提示在輸煤機旁邊的工作人員留意平安。八個指示燈HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL7、HL8、HL9，主要用于各電動機運行或停止指示。表2-1自動輸煤系統(tǒng)輸入/輸出點地址安排表輸入輸出1SA1-1系統(tǒng)手動限制開關X0KM1給料器和磁選料器接觸器Y02SA1-2系統(tǒng)自動限制開關X1KM2送煤機P1接觸器Y13SB1自動開車按鈕X2KM3破裂機接觸器Y24SB2自動停車按鈕X3KM4提升機接觸器Y35SB3緊急停車按鈕X4KM5送煤機P2接觸器Y46SB4給料器和磁選料器手動按鈕X5HL1給料器和磁選料器接觸器運行指示Y57SB5送煤機P1手動按鈕X6HL2送煤機P1運行指示Y68SB6破裂機手動按鈕X7HL3破裂機運行指示Y109SB7提升機手動按鈕X10HL4提升機運行指示Y1110SB8送煤機P2手動按鈕X11HL5送煤機P2運行指示Y1211KA磁選料器運行正常信號X12HA報警電鈴Y1312FR1-FR5電機過載愛護信號X13HL6手動運行指示燈Y1413HL7緊急停車指示燈Y1514HL8正常運行指示燈Y1615HL9故障指示燈Y175)主要設備的選擇A、電動機的選擇依據(jù)實際考察估算，選擇電動機的型號為：給料器、破裂機選擇Y132S1-2，功率5.5KW，額定電壓380V、額定電流11.1A。送煤機P1、送煤機P2，提升機選擇Y225M-2,功率為45KW，額定電壓380V、額定電流83.9A。B、熔斷器選擇熔斷器熔體的額定電流Ier的選擇必需滿意下列條件：熔體在線路中或電動機正常工作時不應熔斷需滿意：Ier≥Ijs式中Ijs為正常運行時流經(jīng)熔體的工作電流。對于單臺電動機支線，Ijs就是電動機的額定電流（A）；熔體在電動機啟動時不應熔斷需滿意：Ier≧式中為躲開電動機啟動電流的計算系數(shù)，其值與電動機的啟動狀況（輕載或重載啟動）、熔斷器的型號特性與熔體的額定電流Ier值得大小因數(shù)有關。依據(jù)上述條件，經(jīng)查《工業(yè)企業(yè)供電》中表3-3，《電力工程電氣設備手冊》經(jīng)計算所選相應熔斷器。愛護給料器、破裂機相應熔斷器為RL150/30，愛護送煤機P1、提升機、送煤機P2相應熔斷器為RL1200/150。C、接觸器選擇依據(jù)要求接觸器選擇SUNWORLDCJ20系列220V溝通接觸器，接觸器適用于不間斷工作制，斷續(xù)周期工作制，各設備所選對應接觸器為給料器、破裂機對應接觸器為CJ20-25型號，送煤機P1、提升機、送煤機P2對應的接觸器為J20-100型號。D、繼電器選擇電動機M1、M2、M3、M4、M5分別由繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5來實現(xiàn)過載愛護，運用中應當考慮電動機的工作環(huán)境、啟動狀況、負載性質(zhì)等因素詳細應按以下幾個方面來選擇。（1）依據(jù)被愛護電動機的實際啟動時間選取6倍額定電流下具有相應可返回時間的熱繼電器。一般熱繼電器的可返回時間大約為6倍額定電流下動作時間的50%~70%。(2)熱元件額定電流一般可按式2-1確定In=(0.95~1.05)Imn（2-1）式中：In為熱元件額定電流，Imn為電動機的額定電流依據(jù)電動機的額定電流可選擇給料器、破裂機所對應的熱繼電器選擇TR16-20/3D型號，送煤機P1、提升機、送煤機P2對應的熱繼電器選擇TR16-150/3型號。E、電鈴與指示燈的選擇其中指示燈功率選擇為0.25KW，電鈴HA選擇為8W,電源都為溝通電220V。2.2主電路設計依據(jù)系統(tǒng)須要設計出電路如圖2-1所示圖2-1鍋爐車間運煤機組系統(tǒng)主電路圖1)給料器、送煤機P1、破裂機、提升機、送煤機P2的電動機分別為M1、M2、M3、M4、M5，它們分別由繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5來限制實現(xiàn)電路的過載愛護。2)QF為電源總開關，電源總開關既可以完成主電路的短路愛護，又起到分段三相溝通電源的作用，而且電源總開關運用和維護也很便利。3)熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5分別實現(xiàn)系統(tǒng)中各負載回路的短路愛護。當發(fā)生過載時熔斷器斷掉，使系統(tǒng)不能工作。4)主電路中接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分別限制三相異步電動機M1、M2、M3、M4、M5。2.3PLC限制電路繪制PLC限制電路接線圖如下圖2-2所示:圖2-2PLC限制電路接線圖第3章輸煤系統(tǒng)軟件限制設計3.1系統(tǒng)流程圖依據(jù)輸煤系統(tǒng)限制要求，建立自動輸煤系統(tǒng)流程圖，如下圖所示，表達出各限制對象的動作依次，相互的制約關系。在明確PLC寄存器空間安排，進行限制的程序設計，包括主程序編制，其它各功能子程序編制，其它協(xié)助程序的編制等。圖3-1系統(tǒng)自動限制流程圖1)正常開車當按下系統(tǒng)自動開車按鈕X2，報警電鈴運行10S，送煤機P2電動機運行，對應的單機運行指示燈HL1點亮，并延時10S；10S后，提升機電動機運行，對應的單機運行指示燈HL2點亮，并延時10S；10S后，破裂電動機運行，對應按鈕的單機運行指示燈HL3點亮，并延時10S;10S后，送煤機P2電動機運行，對應的單機運行指示燈HL4點亮，并延時10S；10S后，給料器和磁選料器電動機運行，對應的單機運行指示燈HL5點亮，并延時10S；10S后，點亮系統(tǒng)正常運行指示燈HL6，輸煤系統(tǒng)正常運行。2)正常停車當按下系統(tǒng)自動停車按鈕X3,報警電鈴運行10S,延時10S后，給料器和磁選料器電動機停車，對應的單機運行指示燈HL5熄滅，并延時10S。10S后，送煤機P2電動機停車，對應的單機運行指示燈HL4熄滅，并延時10S。10S后，破裂電動機停車，對應的單機運行指示燈HL3熄滅，并延時10S。10S后，提升機電動機停車，對應的單機運行指示燈HL2熄滅，并延時10S。10S后，送煤機P2電動機停車，對應的單機運行指示燈HL1熄滅，并延時10S，輸煤機組全部正常停機。3)過載愛護輸煤系統(tǒng)中有三相異步電動機M1~M5，每臺電動機都有相對應的過載愛護裝置熱繼電器，在系統(tǒng)中電動機假如發(fā)生故障必需馬上全線停車，來愛護電動機不被損害，停車后系統(tǒng)故障指示燈HL9，HA電鈴連續(xù)報警20S，HL9始終亮到故障處理完畢后，接著正常開車，復原正常生產(chǎn)。4)緊急停車在輸煤系統(tǒng)中，可能會有許多事故發(fā)生，假如不與時處理的話，會造成很大的損失，因此在系統(tǒng)中還須要設置緊急停車按鈕，防止事故的擴大化。當按下緊急停止按鈕時，整個系統(tǒng)必需馬上停止運行，HA報警電鈴連續(xù)10S停止，相對應的指示燈HL7連續(xù)閃亮，輸煤系統(tǒng)停止。5)系統(tǒng)正常運行指示輸煤系統(tǒng)假如正常運行時HL8點亮。3.2梯形圖依據(jù)自動輸煤系統(tǒng)的要求，畫出梯形圖如圖3-2所示：0~44為主程序，45~80為愛護程序，81~222為自動程序。圖3-2梯形圖3.3指令表0LDX0011CJP04LDX0005OUTY0146MPS7ANDX0058OUTY0009OUTY00510MRD11ANDY00612OUTY00113OUTY00614MRD15ANDX00716OUTY00217OUTYO1018MRD19ANDX01020OUTY00321OUTY01122MPP23ANDX01124OUTY00425OUTY01226LDY00027ORY00128ORY002 29ORY00330ORY00431PLSM033PLFM135LDM036ORM137SETY01338LDY01339OUTT2K10042LDT2043RSTY01344FEND45LDX01346ANIT1247ANDM800248LDX00049ANIT1350ORBS51OUTY01452LDX01353ZRSTS20S2558OUTY01759OUTT12S2562LDX00063ZRSTS20S2568MPS69ANIT1370OUTT13K10073MRD74ANIT1475ANDM800276OUTY01577MPP78OUTT14K10081LDX00282PLSM084LDM085SETS087STLS088ZRSTS20S2593LDX00294ANIX00095ANIX01396SETS2098STLS2099OUTY013100OUTT1K100103LDT1104SETS21106STLS21107SETY004108SETY012109OUTT2K100112LDT2113SETS22115STLS22116SETY003117SETY011118OUTT3K100121LDT3122SETS22124STLS23125SETY002126SETY010127OUTT4K100130LDT4131SETS24133STLS24134SETY011135SETY006136OUTT5K100139LDT5140SETS25142STLS25143SETY000144SETY005145OUTT6K100148LDT6149SETS26151STLS26152LDY004153ANDY003154ANDY002155ANDY001156ANDY000157SETY016158LDY016159OUTY017160LDY017161ZRSTS20S25166LDX003167ANIY016168SETS27170STLS27171OUTY013172OUTT7K100175LDT7176SETS28178STLS28179RSTY000180RSTY005181RSTY016182OUTT8K100185LDT9186SETS29188STLS29189RSTY001190RSTY006191OUTT9K100194LDT9195SETS30197STLS30198RSTY002199RSTY010200OUTT11K100203LDT10204SETS31206STLS31207RSTY003208RSTY011209OUTT11K100212LDT11213SETS32215STLS32216RSTY004217RSTY012218LDT12219OUTS0220RSTY016221RET222END總結經(jīng)過幾個月的艱苦努力，畢業(yè)論文就要告一段落，通過本次設計,令我學到了許多的學問,仿佛又再次經(jīng)驗了一次系統(tǒng)學習。在畢業(yè)設計前始終認為沒有什么困難，但在實際運作過稱中才清晰的相識到自己的不足和短練，端正了學習看法。本次設計使我加深鞏固了理論學問,更深刻的意識到理論學問的重要性,了解了詳細應用范圍和應用方法。提高了動手和實際解決問題的實力,提高了對問題系統(tǒng)解決的意識。能夠把握畢業(yè)論文的核心,而且還提高了自己對資料的查詢實力。也相識到了人際交往在工作學習中的重要性。自動輸煤系統(tǒng)是鍋爐上重要的組成部分,自動輸煤系統(tǒng)中原煤經(jīng)過給料器、送煤機P1、磁選料器、破裂機、提升機、送煤機P2送到工作地點,實現(xiàn)了煤料的自動輸送。解決了工作時間長、環(huán)境惡劣、工作強度大的問題?？删幊滔拗破魇且环N將計算機、自動限制技術和通信技術相互結合在一起的新型工業(yè)自動限制設備。它是把繼電器限制的優(yōu)點，與計算機的功能齊全、敏捷性、通用性相結合，用計算機編程軟件邏輯代替繼電器接線邏輯的通用性自動限制備。是一種較志向的新型工業(yè)限制裝置。 通過本次畢業(yè)設計的熬煉，使我更加自信，更加才智。使我更快的融入到將來的社會。經(jīng)過兩個多月的努力，最終有了一個較成型的設計呈現(xiàn)在了我面前，加深了對PLC限制系統(tǒng)的了解，更加清晰的相識到其在現(xiàn)代化工業(yè)中起到的巨大作用。由于本人水平有限，難免有考慮不足之處，所以懇請老師和同學指責指正。致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在南通廣播電視高校的四年的學習生活既將結束?；厥准韧约阂簧钫滟F的時間能于這樣的校內(nèi)之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和摯友的關切、支持和激勵是分不開的論文的寫作是枯燥艱辛