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输煤机组控制系统

电气控制技术

课程设计

题目:

输煤机组控制系统

院系名称：

电气工程学院

专业班级：

电气F1206班

学生姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

指导老师签名：

日期：

1系统描述与控制要求

1.1系统描述

输煤机组控制示意图如下图示。

输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。

图1.1输煤机组控制示意图

SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮。

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。

警报电铃PB。

1.2控制要求

具体要求如下：

1.正常启动，当按下启动按钮SB1后，讯响器HA峰鸣5秒，提醒在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。

回收电机M6启动并点亮HL6指示灯；10秒后，2号送煤机M5启动并点亮HL5指示灯；10秒后，提升机M4启动并点亮HL4指示灯；10秒后，破碎机M3启动并点亮HL3指示灯；10秒后，1号送煤机M2启动并点亮HL2指示灯；10秒后，给料器电机M1和磁选料器YA启动并点亮HL1指示灯；10秒后，系统运行正常指示灯HL9点亮。

输煤机组正常运行。

2.正常停车，按下停止按钮SB2后，讯响器HA峰鸣5秒，提醒在输煤机组附近的工作人员物煤机准备停车请注意安全。

给料器电机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时系统运行正常指示灯HL9熄灭。

10秒后，1号送煤机M2停车并熄灭HL2指示灯；10秒后，破碎机M3停车并熄灭HL3指示灯；10秒后，提升机M4停车并熄灭HL4指示灯；10秒后，2号送煤机M5停车并熄灭HL5指示灯；10秒后，回收电机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组停止运行。

3.过载保护，当输煤机组的6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA发生过载事，相应的热继电器动作，所有电机停车，系统故障指示灯HL10点亮。

电铃PB响20秒，在故障结束之前，故障指示灯HL10一直点亮。

直到故障结束。

4.紧急停车，按下紧急停车按钮SB3，输煤机组的6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA所有电机停车，系统故障指示灯HL8点亮。

电铃PB响20秒，在故障结束之前，故障指示灯HL8一直点亮。

直到故障结束。

5.参数电机见图，指示灯HL：

0.25W，DC24V。

电铃HA：

8W，AC220V。

2方案论证

2.1PLC控制系统设计的原则和方法

对于电气控制设备，任何PLC控制系统的设计都是在控制方式和电动机技术数据确定以后进的是设备控制要求和工艺流程的具体化。

PLC控制系统设计应该遵循以下原则：

1）应最大限度地满足生产机械的工艺要求，并能根据需要方便地进行修改。

2）整个PLC控制系统及控制电路安全可靠，简单，具有较高的性能价格比。

3）合理地选择PLC机型及电器元件。

4）容易掌握，便于操作和维修。

2.2系统的动作过程

以输煤机组启动为例，当按下启动按钮（X0）时，系统启动，讯响器HA峰鸣5秒，即Y19闭合5秒，回收电机M6启动并点亮HL6指示灯，即Y5，Y13得电。

10秒后，2号送煤机M5启动并点亮HL5指示灯,即Y4，Y12得电；10秒后，提升机M4启动并点亮HL4指示灯，即Y3，Y11得电；10秒后，破碎机M3启动并点亮HL3指示灯，即Y2，Y10得电；10秒后，1号送煤机M2启动并点亮HL2指示灯，即Y1，Y7得电；10秒后，给料器电机M1和磁选料器YA启动并点亮HL1指示灯，即Y0，Y6得电；10秒后，系统运行正常指示灯HL9点亮，即Y16得电。

输煤机组正常运行。

2.3系统各节点的时序图

输煤机组启动的一个工作循环时序图如图2.3所示。

图2.3输煤机组启动时序图

3硬件设计

3.1系统原理方框图

3.2主电路

锅炉车间运煤机组系统主电路图如图3.2所示

图3.2锅炉车间运煤机组系统主电路图

1） 主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别控制三相异步电动机M1～M6 

2） 电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6实现过载保护。

3） QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。

4） 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分别实现各负载回路的短路保护。

3.3I/O分配

根据系统工作要求，进行I/O分配如表3.3.1和表3.3.2所示。

3.3.1输入口

序号

工作名称

文字符号

输入口

1

自动开车按钮

SB1

X0

2

自动停车按钮

SB2

X1

3

事故紧急停车按钮

SB3

X2

4

M1~M6，YA运行正常信号

KM

X3

5

M1~M6，YA过载保护信号

FR

X4

表3.3.1输入端分配表

3.3.2输出口

序号

工作名称

文字符号

输出口

1

给料器和磁选料器接触器

KM1

Y0

2

1#选煤机接触器

KM2

Y1

3

破碎机接触器

KM3

Y2

4

提升机接触器

KM4

Y3

5

2#送煤机接触器

KM5

Y4

6

回收机接触器

KM6

Y5

7

手动运行指示灯

HL7

Y14

8

紧急停车指示灯

HL8

Y15

9

系统正常运行指示灯

HL9

Y16

10

系统故障指示灯

HL10

Y17

11

报警电铃

PB

Y20

12

讯响器

HA

Y19

13

M1电动机运行指示灯

HL1

Y6

14

M2电动机运行指示灯

HL2

Y7

15

M3电动机运行指示灯

HL3

Y10

16

M4电动机运行指示灯

HL4

Y11

17

M5电动机运行指示灯

HL5

Y12

18

M6电动机运行指示灯

HL6

Y13

表3.3.2输出端分配表

3.4I/O接线图

系统I/O接线图如图3.4所示。

图3.4I/O接线图

3.5元器件选型

电机根据系统的要求选择爪极式永磁同步电动机。

电动机采用B级绝缘，采用全压启动。

电动机的额定电压为380V，额定频率为50HZ，额定功率分别为：

M1：

给料器电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min 

M2：

1#送煤器电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min 

M3：

破碎机电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min 

M4：

提升机电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min 

M5：

2#送煤器电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min 

M6：

回收机电动机KMS60-04（6KW）        3000r/min

YA：

磁选料器电动机  60KTYZ-03（6KW）3000r/min 

PLC选型,系统共有开关量输入点6个，开关量输出点18个，所以选用S7-200CPU216，不需要扩展单元PLC，参照西门子S7-200系列特性.

4软件设计

4.1主流程

根据控制要求，建立输煤机组系统主流程，如图4.1所示，表达出各控制对象的动作顺序，相互间的制约关系。

图4.1系统主流程图

4.2梯形图

根据系统工作要求，编写梯形图如图4.2所示。

图4.2车间运煤机组系统PLC控制梯形图程序

4.3系统指令表

图4.3梯形图对应指令表

5系统调试

大体思路流程如下：

1、硬件调试：

硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。

硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。

①静态调试

静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。

第一步：

目测。

检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。

第二步：

用万用表测试。

先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。

第三步：

加电检测。

给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值

第四步：

是联机检查。

因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。

②动态调试

实验室没有相应的实物控制模型，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号来代替，所有的输出均用指示灯来表示。

由于实验室的PLC输出端口过少，不能完全满足我们的要求，所有我们将程序分开调试。

调试时，首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误。

首先我们进行了自动的调试。

按下X0，自动部分开始运行，5秒后，第一个灯亮，10秒后第二个灯亮，直到最后一个灯亮。

当灯全部亮时，正常运行指示灯Y16亮；如果又一个或几个灯不亮，那么系统故障指示灯就会亮。

按下手动停止按钮X1，5秒后，第一个灯熄灭，10秒后第二个灯熄灭，按此直到最后一个灯熄灭。

2、软件调试：

软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。

程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。

如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。

设计心得

通过本次设计，我学到了不少东西，我做的是锅炉车间输煤机组控制，首先通过这次课程设计,我把PLC的内容重新复习了下，这对以后的学习是很有帮助的。

其次也学到了不少新东西，学会了如何用编程软件来编写梯形图，刚学PLC时，感觉很陌生，现在感觉梯形图和指令表不是那么难了。

在用Visio画主电路和接线图时，又把Visio仔细学习了一下，总之这次设计不仅学到了新东西，也复习了以前的很多旧知识，很有意义。

 在设计过程中通过同一控制对象两种控制方式的对比，再一次直观地证明了PLC控制的优越性先进性，在实践中探索答案，具有极强地说服力。

这次课程设计使我加深巩固了基础知识，更加深刻的把握到基础知识的重要，了解了本专业的具体应用范围和未来工作中应用方法措施。

提高了动手和实际解决问题的能力，提高了对问题整体规划的意识。

能把握重点设计的核心，并提高查阅资料的能力，培养了团队合作精神和人际交往能力，在学习知识的同时也培养了同学间的感情，在即将毕业的时刻，这是很有意义的一次课程设计。

 通过本次课程设计的锻炼，使我更加自信，更加积极，这会对我更快的融入到将来的社会，出色地完成工作任务有不可估量的积极作用。

经过两个星期的努力，终于有了一个较成型的设计展现在了我面前，加深了对PLC控制系统的进一步了解，更加清楚地认识到其在现代化工业中所起的巨大作用。

由于本人水平有限，难免有考虑不足之处，所以恳请老师同学们批评指正。

参考文献

[1]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：

机械工业出版社，2004.

[2]弭洪涛.PLC应用技术要点与题解[M].北京：

中国电力出版社，2006

[3]于庆广.可编程控制其原理与系统设计．北京：

清华大学出版社，2004：

36-45． 

[4]程子华．PLC原理与实例分析．北京:

国防工业出版社，2006：

26-30． 

[5]廖常初．PLC编程及应用．北京:

 机械工业出版社，2005：

67-87． 

[6]付家才.PLC实验与实践[M].北京：

高等教育出版社，2006