PLC电气控制技术课程设计.docx

PLC电气控制技术课程设计.docx

《PLC电气控制技术课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC电气控制技术课程设计.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC电气控制技术课程设计

重庆大学

课程设计报告

课程名称：

PLC电气控制技术

设计题目：

发电厂输煤机组控制系统

院系：

电气信息学院

班级：

2007级

姓名：

学号：

指导教师：

设计时间：

2009年1月10号

一、系统概述

输煤机组如图1所示，

图1输煤机组示意图

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。

SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮。

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。

二、控制要求

1、手动开车/停车功能 SA1手柄指向左45o时，接点SA1-1接通，通过SB4～SB9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 SA1手柄指向右45o时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。

1）正常开车 按下自动开车按钮SB1，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SB2，音响提示5s后，给料器电动机M1和磁选料器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SB3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。

输入

输出

文字符号

说明

文字符号

说明

SA1-1

输煤机组手动控制开关

KM1

给料器和磁选料器接触器

SA1-2

输煤机组自动控制开关

KM2

1#送煤机接触器

SB1

输煤机组自动开车按钮

KM3

破碎机接触器

SB2

输煤机组自动停车按钮

KM4

提升机接触器

SB3

输煤机组紧急停车按钮

KM5

2#送煤机接触器

SB4

给料器和磁选料器手动按钮

KM6

回收机接触器

SB5

1#送煤机手动按钮

HL7

手动运行指示灯

SB6

破碎机手动按钮

HL8

紧急停车指示灯

SB7

提升机手动按钮

HL9

系统正常运行指示灯

SB8

2#送煤机手动按钮

HL10

系统故障指示灯

SB9

回收机手动按钮

HA

报警电铃

KM

M1～M6，YA运行正常信号

HL1～6

输煤机组单机运行指示

FR

M1～M6，YA过载保护信号

表1输煤机组控制信号说明

三、相关设备参数

指示灯HL：

0.25W，DC24V。

电铃HA：

8W，AC220V。

其余参数见图1。

四、设计任务

1、各种相关器材和设备的技术资料。

（1）给料器的结构：

给料机由五大部分组成，给料机的给料斗上法兰与料仓的出口法兰连接，物料从料仓口流出到给料机的给料斗中，当闸板开启后物料通过出料筒到运出皮带上，皮带的运动将物料带到下一个流程。

给料斗坐在给料座上，在给料斗与出料筒之间有闸板，闸板由丝杠带动，丝杠通过丝母与回转闸门电动装置连接，当电动机启动正转时，丝杠向前推进，闸板向前运动给料口打开；反之则闸板向后运动，给料口关闭

（2）磁选机：

是在产业界使用最广泛的、通用性高的机种之一，使用于再利用粉状粒体中的除去铁粉等，磁选机广泛用于资源回收，木材业、矿业、窑业、化学、食品等其他工场。

磁选机适用于粒度3mm以下的磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧矿、钛铁矿等物料的湿式磁选，也用于煤、非金属矿、建材等物料的除铁作业。

磁选机的磁系，采用优质铁氧体材料或与稀土磁钢复合而成，筒表平均磁感应强度为100-600mT。

（3）碎石机：

是指排料中粒度大于三毫米的含量占总排料量50％以上的粉碎机械。

破碎作业常按给料和排料粒度的大小分为粗碎、中碎和细碎。

常用的砂石设备有颚式破碎机、鄂式破碎机，反击式破碎机，冲击式破碎机，复合式破碎机，单段锤式破碎机，立式破碎机，旋回破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、双辊式破碎机等几种。

（4）该类提升设备具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，其主要性能及参数符合JB3926----85《垂直斗式提升机》（该标准等效参照了国际标准和国外先进标准），牵引圆环链符合MT36----80《矿用高强度圆环链》,本提升机适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料，如：

煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此允许输送温度较高的材料。

（5）其他简单一点的设备在实验中我们会简要分析和介绍。

2、主电路的设计及说明

图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FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6的作用是对电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6实现过载保护。

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

4）QF为电源总开关（低压断路器，俗名：

空开），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。

3、控制电路的设计及说明

（1）了解各个控制对象的驱动要求，对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；输入端口14个输出端口10个，确定所控制参数的精度及类型，选择适合的PLC机型及外设，为适合课程设计和学校的仪器配置，我们选用PLC选择西门子S7-200CUP224/AC/DC/RLY完成PLC硬件结构配置。

2）根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路接线图，编制I/O接口功能表。

图3煤机组装置交流控制电路原理图

4、设备及元器件的选型及计算并编制设备及元器件明细表

因为实验器材无法在实验室中实验，所以我们在测试了一些器件的选取

给料电动机：

型号

最大进料

　　度（mm）

处理能力

　　（t/h）

电动机功

　　率（kw）

安装倾

　　角（℃）

总重量

　　（kg）

槽体尺寸

　　（mm）

外形尺寸（长×宽×高）（mm）

ZSW-380×96

500

96-160

11

0

4082

3800×960

3920×1640×1320

表2

磁选机：

型号

筒径mm

筒长mm

圆筒转速r/min

给料粒度mm

处理量t/h

功率KW

CTB6012

600

1200

<35

2-0

10-20

1.5

表3

破碎机：

复合破碎机是从国外的某机型为参考而独立研发出来的立轴式的锤击破碎机，效果非常好，破碎粒度完全能控制在0-5MM，非常适合在建材、矿业、冶金、化工工业破碎石灰石、熟料、煤|、化肥及其它矿石，其抗压强度不超过250MP湿度不大于15%的应用。

复合破碎机特点：

生产能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，运转平稳；维护方便。

　斗式提升机用来垂直提升经过破碎机的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等块粒状物料以及生料、水泥、煤粉等粉状物料。

斗式提升机主要技术参数：

规格

提升最大高度（m）

输送量（m/h）

斗距（mm）

电机功率（kw）

160型

28

3-8

500

3-7.5

表4

5、PLC的选型及扩展配置

为适合课程设计和学校的仪器配置，我们选用PLC选择西门子S7-200CUP224/AC/DC/RLY完成PLC硬件结构配置。

图4PLC的扩展配置

6、PLC的I/O接口功能表

图5PLC的I/O接口功能表

7、PLC的控制电路

8、编制PLC控制程序

STL指令

LDS0.0

AI0.0

SS0.1

RS0.0

LDS0.1

TONT37

SQ0.0

LDS0.0

AI1.1

RS0.0

LDS0.1

ANI0.2

ANI0.3

ANI3.0

AT37

SS0.2

RS0.1

LDS0.1

AI0.3

ANI0.2

ANI3.0

SS2.1

RS0.1

LDS0.1

AI0.2

ANI0.3

SS2.0

RS0.1

LDS2.0

RQ0.0

LDS0.1

AI3.0

SS2.2

RS0.1

LDS0.2

ANI3.0

ANI0.3

ANI0.2

AT38

RS0.2

SS0.3

LDS0.2

SQ0.6

TONT38

LDS0.2

AI0.3

ANI0.2

ANI3.0

SS2.1

RS0.2

LDS0.2

AI0.2

ANI0.3

ANI3.0

SS1.7

RS0.2

LDS0.2

AI3.0

SS2.2

RS0.2

LDS0.3

SQ1.2

SQ1.1

TONT51

LDS0.3

AT51

SS2.4

RS0.3

LDS2.4

SQ0.5

TONT39

LDS2.4

ANI0.2

ANI3.0

ANI0.3

AT39

SS0.4

RS2.4

LDS2.4

AI0.3

ANI0.2

ANI3.0

SS2.1

RS2.4

LDS2.4

AI0.2

ANI0.3

ANI3.0

SS1.1

RS2.4

LDS2.4

AI3.0

SS2.2

RS2.4

LDS0.4

SQ0.4

TONT40

LDS0.4

ANI3.0

ANI0.2

ANI0.3

AT40

SS0.5

RS0.4

LDS0.4

AI0.3

ANI3.0

ANI0.2

SS2.1

RS0.4

LDS0.4

AI0.2

ANI0.3

ANI3.0

SS1.5

RS0.4

LDS0.4

AI3.0

SS2.2

RS0.4

LDS0.5

SQ1.4

SQ1.3

TONT52

LDS0.5

AT52

SS2.3

RS0.5

LDS2.3

SQ0.3

TONT41

LDS2.3

ANI0.2

ANI0.3

ANI3.0

AT41

SS0.6

RS2.3

LDS2.3

AI0.3

AI0.2

ANI3.0

SS2.1

RS2.3

LDS2.3

AI0.2

ANI0.3

ANI3.0

SS1.4

RS2.3

LDS2.3

AI3.0

SS2.2

RS2.3

LDS0.6

SQ0.2

TONT42

LDS0.6

ANI3.0

ANI0.3

ANI0.2

AT42

SS0.7

RS0.6

LDS0.6

AI0.3

ANI0.2

ANI3.0

SS2.1

RS0.6

LDS0.6

AI0.2

ANI0.3

ANI3.0

SS1.3

RS0.6

LDS0.6

AI3.0

SS2.2

RS0.6

LDS0.7

SQ0.1

TONT43

LDS0.7

ANI3.0

ANI0.3

ANI0.2

AT43

SS1.0

RS0.7

LDS0.7

ANI3.0

ANI0.2

AI0.3

SS2.1

RS0.7

LDS0.7

AI0.2

AI3.0

ANI0.3

SS1.2

RS0.7

LDS0.7

AI3.0

SS2.2

RS0.7

LDS1.0

SQ0.7

LDS1.0

AI3.0

SS2.2

RS1.0

LDS1.0

AI0.3

SS2.1

RS1.0

LDS1.0

AI0.2

SS1.1

RS1.0

LDS1.1

SQ0.7

TONT44

LDS1.1

AT44

SS1.2

RS1.1

LDS1.2

RQ0.1

TONT45

LDS1.2

AT45

SS1.3

RS1.2

LDS1.3

RQ0.2

TONT46

LDS1.3

AT46

SS1.4

RS1.3

LDS1.4

RQ0.3

TONT47

LDS1.4

AT47

SS1.5

RS1.4

LDS1.5

RQ0.4

TONT48

LDS1.5

AT48

SS1.6

RS1.5

LDS1.6

RQ0.5

TONT49

LDS1.6

AT49

SS1.7

RS1.6

LDS1.7

RQ0.6

LDS1.7

SS0.0

RS1.7

LDS2.2

RQ1.5

SQ0.0

SQ0.7

TONT53

LDS2.2

AT53

RS2.2

SS0.0

LDS2.1

RQ0.3

SQ0.0

SQ0.7

TONT50

LDS2.1

AT50

RS2.1

SS0.0

9、调试与设计说明书

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

而且本系统在工业电厂输送煤炭的过程中是必不可少的PLC控制方式，实用性很好很不错的，这种方式的安全系数很高，采用是过电压，过电流，过载，短路等保护，但是从经济角度上有待提高，各种电动机的使用寿命都很不一样，所以各种类型都有不同，在操作上避免了以前的认为控制，造成的机器的损伤和系统的严重滞后性，为电厂的安全和经济效益都带来了影响，所以采用PLC来控制室一种相对比较成功的方式

五、总结

通过这是PLC电气控制技术的课程设计中，我们本组通过每个人积极地配合和努力，在理论上实现了电厂输煤自动控制装置，当然，我发在实验室中实验是相当遗憾的，不错欣慰的是，无论是其中的程序流程图，还是实验原理图，我们都经过多次验证与STL指令的编程基本在实验箱上实现了6台电动机的控制方式，当然其中也有很多的困难，我们很难实现的问题都在一起，比如，器材的选取，流程图的编制过程等，都很困难，我们通过询问同学，还是网上查阅的方式都逐一地解决了这些问题。

当然我们也发现PLC设计并不简单地编程，而是要结合很多方面的东西，当你设计的时候，必须要从安全，经济，操作性，用途等方面实现最大价值的体现。

器材的选取都是需要科学严谨的态度对待的，遇到问题不能逃避，也不能退缩，要敢于去面对，去解决，把书本上的知识和PLC实验的方法结合起来才能井然有序的解决问题，而把困难解决，当然，这也就是我们遇见的最大问题，如何才是把大脑中的只是在具体问题上体现出来，并解决问题，这些都是需要我们去面对的。

本次课程设计并不是简单的编程而已，而是相当有意思的思考过程，在课程设计中我们复习了PLC课程中很重要的一些知识，比如顺序流程控制，原理图的策划，STL语言的使用，无非都是让我们实现对课程的巩固复习与深入了解。