锅炉车间输煤机组控制.docx

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锅炉车间输煤机组控制

锅炉车间输煤机组控制

　　　　　　　　现代控制技术及PLC控制课程设计　　　　姓　　名　　　　　　学　　号　　　　　　班　　级　　机电　　　　院　　别　　机械工程学院　　　　专　　业　　机械电子工程　　指导教师　　　　　　2013年7月5日　　　　　　　　内文摘要　　本设计首先阐述了锅炉自动输煤系统的基本构成及特点，然后通过对基于　　继电器锅炉输煤系统和基于PLC的锅炉输煤系统对比论证，根据控制要求，本设计　　采用PLC控制，实现自动化控制。

　　在硬件方面，着重对PLC、继电器、电动机等选型进行了设计，同时给出了各高级单元的使用及设定情况；在软件方面，提供了原理图、接线图和梯形图。

除此之外，也充分考虑了实际应用中的要求，设计时考虑到了成本、功耗、安全性、稳定性、等诸多问题，具有一定的合理性和可行性。

　　用PLC输煤程控系统，不但实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。

因此PLC电气控制系统具有一定的工程应用和推广价值。

　　PLC不仅能实现自动化控制，还具有快速响应，便于维修等诸多特点，比一般的继电器接触器控制系统优越了很多，而且单机运行时都有音响提示，因此安全性也较好，程序设计也不是十分复杂。

　　关键词：

锅炉自动输煤系统；PLC；自动化；可靠性　　　　　　　　　　　　　　　　目录　　第一章引言　　研究意义与研究目的…………………………………………………………1研究意义……………………………………………………………………1研究内容……………………………………………………………………1设计内容及要求………………………………………………………………1输煤机组控制要求……………………………………………………………1输煤机组控制内容……………………………………………………………2锅炉车间输煤机组控制总体方案设计………………………………………3　　第二章PLC系统设计　　硬件系统设计…………………………………………………………………4控制系统主电路图设……………………………………………………4　　电器元件的选择…………………………………………………………5　　　　软件系统设计…………………………………………………………………6I/O地址分配表……………………………………………………………6PLC控制电路接线图………………………………………………………7程序流程图…………………………………………………………………8硬件接线图…………………………………………………………………8梯形图………………………………………………………………………9语句表………………………………………………………………………17设计总结……………………………………………………………………………19

　　　　　　　　SF0-0SF0-1SF1SF2SF3SF4SF5SF6SF7SF8SF9KMBB输煤机组手动控制开关输煤机组自动控制开关输煤机组自动开车按钮输煤机组自动停车按钮输煤机组紧急停车按钮给料器和磁选料器手动按钮1#送煤机手动按钮破碎机手动按钮提升机手动按钮2#送煤机手动按钮回收机手动按钮M1～M6，YA运行正常信号M1～M6，YA过载保护信号QA1QA2QA3QA4QA5QA6HL7HL8HL9HL10HAHL1～6给料器和磁选料器接触器1#送煤机接触器破碎机接触器提升机接触器2#送煤机接触器回收机接触器手动运行指示灯紧急停车指示灯系统正常运行指示灯系统故障指示灯报警电铃输煤机组单机运行指示输煤机组的拖动系统6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。

SF1为手动/自动转换开关，SF1和SF2为自动开车/停车按钮，SF3为事故紧急停车按钮，SF4～SF9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。

HA为开车/停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。

HL1～HL6为Ml～M6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系统运行正常指示，HL10为系统故障指示。

　　输煤机组控制要求　　

（1）手动开车/停车功能SF1手柄指向左45o时，接点SF1-1接通，通过SF4～SF9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。

（2）自动开车/停车功能SF1手柄指向右45o时，接点SF1-2接通，输煤机组自动运行。

　　1）正常开车按下自动开车按钮SF1，音响提示5s后，回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯；10s后，破碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。

　　2）正常停车按下自动开车按钮SF2，音响提示5s后，给料器电动机M1和　　　　第2页　　　　磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯；10s后，提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组全部正常停车。

　　3）过载保护输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示。

系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。

　　4）紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。

紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SF3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。

　　5）系统正常运行指示输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA按照程序全部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。

如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则视为故障，系统故障指示灯HL10点亮，输煤机组停车。

　　（3）相关参数　　1）M1～M6及磁选料器YA功率如图11-11中所示。

　　2）指示灯HL：

，DC24V。

　　3）电铃HA：

8W，AC220V。

　　锅炉车间输煤机组控制系统总体方案设计　　为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下要求：

　　供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；　　各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔。

启动，停车延时统一设定为10s。

启动延时是为保证无煤堆积以发生故障；停车延时是为保证停车时破碎机等为空载状态；　　运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车，其　　　　第3页　　　　整个输煤设备也立即停车。

此外在现场也有控制系统装置运行的按钮；　　可在线选择启动备用设备。

在特殊情况下可开启另一套备用设备，两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；　　可显示各机电设备运行状况，在集中控制室即可控制系统设备启停。

　　PLC控制系统设计　　硬件系统设计　　控制系统主电路图设计　　主电路图见图2-1.　　　　　　　　图2-1主电路图　　1）主回路中交流接触器QA1、QA2、QA3、QA4、QA5、QA6分别控制三相异步电动机M1给料电动机，M2送煤电动机，M3破碎电动机，M4提升电动机，M5送煤电动机，M6回收电动机。

　　2）热继电器BB1、BB2、BB3、BB4、BB5、BB6的作用是对电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6实现过载保护。

　　3）熔断器FA1、FA2、FA3、FA4、FA5、FA6分别实现各负载回路的短路保护。

　　　　第4页　　　　电器元件的选择　　该控制系统于控制输入点数较多，有2个输入开关分别控制手动控制，9个输入按钮分别为SF1和SF2为自动开车/停车按钮，SF3为事故紧急停车按钮，SF4～SF9分为6个电动机控制按钮。

输出点数也较多，有6个输出接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别控制三相异步电动机M1给料电动机，M2送煤电动机，M3破碎电动机，M4提升电动机，10个输出指示灯其中HL7手动运行指示灯、HL8为紧急停车指示灯、HL9为系统正常运行指示灯、HL10为统故障指示灯、HL1-6为输煤机组单机运行指示灯和1个输出HA电铃。

继电-接触器系统虽然有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复杂，且触电在开闭是易受电弧的危害，寿命短，系统可靠性差；所以如果采用继电-接触器控制方式，控制电路将会很复杂，而且可靠性难以保证。

而且按照本课题的控制要求，控制过程主要采用逻辑和顺序控制，而PLC恰能满足此控制要求。

所以，用PLC进行控制，不仅能满足控制要求、控制方便简单，而且具有较高的可靠性。

因此，本设计应采用PLC进行控制。

　　输入/输出接口数量；输入端口14个，输出端口10个，SIMATICS7-200系列PLC硬件配置灵活，既可以用一个单独的S7-200CPU构成一个简单的数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量I/O模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。

西门子S7-200CUP224/AC/DC/RLY有输入端口14个，输出端口10个，符合要求;所以采用西门子S7-200CUP224/AC/DC/RLY完成PLC硬件结构配置。

　　因为负载有直流供电有交流供电，所以采用输出形式为继电器。

　　对于CPU224模块，本机输入地址为和,输出地址为和。

因为基本单元自带的I/O接口不能满足控制系统要求，因此需要数字量I/O扩展单元。

，与基本的单元相连，并使基本单元的寻址功能对模块上的I/O接口进行控制。

S7-200系列PLC目前可以提供的有3种类型的数字量输入/输出模块，即EM221，EM222，EM223，查阅数字量输入/输出模块各类型型号特点，首先采用一个EM222的8继电器输出；扩展模块EM222的I/O地址范围是,满足系统控制要求。

故采用CPU224和EM222两个模块共同控制。

　　　　第5页　　　　软件系统设计I/O地址分配表　　I/O信号在PLC接线图端子的地址分配是进行PC控制系统设计的基础。

对软件设计来说，分配I/O点地址以后才可以进行编程；对控制柜和PLC的外围接线来说，只有I/O点地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据接线图和安装图安装控制柜。

　　上硬件系统的选择可知控制系统一个CPU224及一个扩展模块EM222,各模块各分配地址如下:

　　CPU224基本单元的I/O地址如下：

　　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、　　扩展模块EM222的I/O地址：

　　、、、、、、、PLC输入输出接口地址分配表见表2-1输入接口地址：

　　序号　　1　　2345678910111213工作名称输煤机组手动控制开关输煤机组自动控制开关输煤机组自动开车按钮输煤机组自动停车按钮输煤机组紧急停车按钮给料器磁选料器手动按钮1#送煤机手动按钮破碎机手动按钮提升机手动按钮2#送煤机手动按钮回收机手动按钮M1-M