plc鍋爐車間輸煤機組控制課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　第1章 PLC控制系統(tǒng)設計3</p><p>　　1.1  PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則3</p><p>　　1.2 PLC機型選擇4</p><p&

2、gt;　　第2章 鍋爐車間輸煤機組控制PLC電氣控制系統(tǒng)7</p><p>　　2.1 鍋爐車間輸煤機組控制系統(tǒng)設計任務7</p><p>　　2.1.1 鍋爐車間輸煤機組控制7</p><p>　　2.1.2 輸煤機組控制要求8</p><p>　　2.2 鍋爐車間輸煤機組控制系統(tǒng)總體方案設計9</p>&l

3、t;p>　　2.3鍋爐車間輸煤機組控制原理圖設計9</p><p>　　2.4 PLC硬件控制電路設計11</p><p>　　2.5 PLC控制程序設計13</p><p>　　2.6 梯形圖程序調試19</p><p>　　第三章 心得體會19</p><p><b>　　參考文獻20

4、</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　作為通用工業(yè)控制計算機，30年來，可編程控制器從無到有，實現了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制、及集散控制等各種任務的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領域的主

5、流控制設備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。 個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現在，仍常常將PLC簡稱PC。 可編程控制器的定義可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在198

6、7年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，</p><p>　　PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工

7、業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。</p><p>　　第1章 PLC控制系統(tǒng)設計</p><p>　　1.1  PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：</p><p&g

8、t;　　1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。</p

9、><p>　　2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。</p><p>　　3. 力求簡

10、單、經濟、使用及維修方便</p><p>　　一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p>

11、;<p>　　4. 適應發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　1.2 PLC機型選擇</p><p>　　隨著PLC的推廣普

12、及，PLC產品的種類和型號越來越多，功能日趨完善。從美國，日本、德國等國家引進的PLC產品及國內廠商組裝或自行開發(fā)的PLC產品已有幾十個系列。上百種型號。其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法、價格等各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選擇PLC產品，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標起著重要作用。一般來說，各個廠家生產的產品在可靠性上都是過關的，機型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費機器容量。PLC的選擇主要

13、包括機型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、電源模塊選擇等幾個方面。</p><p>　　1、可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點數估算</p><p>　　I/O點數是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標。根據被控對象的輸入信號與輸出信號的總點數，選擇相應規(guī)模的可編程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。估算出被控對象上I/O點數后，就可選擇點數相當的可編程控制器。如果是為了單機自動化或機電一體化

14、產品，可選用小型機，如果控制系統(tǒng)較大，輸入輸出點數較多，被控制設備分散，就可選用大、中型可編程控制器。</p><p><b>　　2、內存估計</b></p><p>　　用戶程序所需內存容量要受到下面幾個因素的影響：內存利用率；開關量輸入輸出點數；模擬量輸入輸出點數。</p><p>　?。?）內存利用率  用戶編的程序通過編程器

15、鍵入主機內，最后是以機器語言的形式存放在內存中，同樣的程序，不同廠家的產品，在把程序變成機器語言存放時所需要的內存數不同，我們把一個程序段中的接點數與存放該程序段所代表的機器語言所需的內存字數的比值稱為內存利用率。高的利用率給用戶帶來好處。同樣的程序可以減少內存量，從而降低內存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時間，從而提高系統(tǒng)的響應。</p><p>　　（2）開關量輸入輸出的點數  可編程控制器開關量

16、輸入輸出總點數是計算所需內存儲器容量的重要根據。一般系統(tǒng)中，開關量輸入和開關量輸出的比為6：4。這方面的經驗公式是根據開關量輸入、開關量輸出的總點數給出的。</p><p>　　所需內存字數=開關量（輸入+輸出）總點數*10   </p><p>　　（3）模擬量輸入輸出總點數  具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數字傳送和運算的功能指令，這些功能指令內存利用率較低

17、，因此所占內存數要增加。 </p><p>　　在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對模擬量進行讀入、數字濾波、傳送和比較運算。在模擬量輸入輸出同時存在的情況下，就要進行較復雜的運算，一般是閉環(huán)控制，內存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內存大大減少，特別是在模擬量路數比較多時。每一路模擬量所需的內存數會明顯減少。下面給出一般情況下的經驗公式：

18、</p><p><b>　　只有模擬量輸入時：</b></p><p>　　內存字數=模擬量點數*l00</p><p>　　模擬量輸入輸出同時存在時：</p><p>　　內存字數＝模擬量點數*200</p><p>　　這些經驗公式的算法是在10點模擬量左右，當點數小于10時，內存字數要適當

19、加大，點數多時，可適當減小。</p><p>　　綜上所述，推薦下面的經驗計算公式：</p><p>　　總存儲器字數＝（開關量輸人點數+開關量輸出點數）*l0+模擬量點數*150。然后按計算存儲器字數的25%考慮裕量。</p><p><b>　　3、響應時間</b></p><p>　　對過程控制，掃描周期和響應時間

20、必須認真考慮。可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地接收持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。例如某產品有效檢測寬度為5cm，產品傳送速度每分鐘50m，為了確保不會漏檢經過的產品，要求可編程控制器的掃描周期不能大于產品通過檢測點的時間間隔60ms（T＝5cm ／50m／60s）。</p><p>　　系統(tǒng)響應時間是指輸入信號產生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔。系統(tǒng)響應時間＝輸入濾波時間+輸出濾波

21、時間+掃描周期.</p><p>　　4、輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　可編程控制器輸入模塊是檢測并轉換來自現場設備（按鈕、限位開關；接近開關等）的高電平信號為機器內部電平信號，模塊類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。由現場設備與模塊之間的遠近程度選擇電壓的大小。一般5、12、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠，例如5V的輸入模塊最遠不能超過10

22、m，也就是說，距離較遠的設備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外高密度的輸入模塊如32點、64點，同時接通點數取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般講，同時接通點數不得超過60%。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻（接通電平與關斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強，傳輸距離也就越遠。</p><p>　　輸出模塊的任務是將機器內部信號電平轉換為外部過程的控制信號。對于開關頻繁、電感性、低功率因數的負載，推薦

23、使用晶閘管輸出模塊，缺點是模塊價格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點是適用電壓范圍寬，導通壓降損失小，價格便宜，缺點是壽命短，響應速度慢。輸出模塊同時接通點數的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負載電流的額定值。</p><p><b>　　6、結構型式的考慮</b></p><p>　　PLC的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結

24、構把PLC的I/O和CPU放在一塊大印刷電路板上，節(jié)省了插接環(huán)節(jié)，結構緊湊，體積小，每一I/O點的平均價格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統(tǒng)多采用整體式結構。模塊式PLC的功能擴展，I/O點數的增減，輸入與輸出點數的比例，都比整體式方便靈活。維修時更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對于較復雜的要求較高的系統(tǒng)，一般選用模塊式結構。</p><p>　　7、是否需要通訊聯(lián)網的功能</p>&

25、lt;p>　　大部分小型PLC都是以單機自動化為目的，一般沒有和上位計算機通訊的接口。如果用戶要求將PLC納入工廠自動化控制網絡，就應選用帶有通訊接口的PLC。一般大、中型PLC都具有通訊功能。近年來，一些高性能的小型機（如FX、C40H、S5-100U等）也帶有通訊接口，通過RS-232串行接口，與上位計算機或另一臺PLC相連，也可以連接打印機、CRT等外部設備。</p><p>　　以上簡要地介紹了PL

26、C選型的依據和應考慮的幾個問題，用戶應根據生產實際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價格比合適的產品，使被控對象的控制要求得到完全滿足，也使PLC的功能得到充分發(fā)揮。</p><p>　　第2章 鍋爐車間輸煤機組控制PLC電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　2.1 鍋爐車間輸煤機組控制系統(tǒng)設計任務</p><p>　　2.1.1 鍋爐車間輸煤機組控制 </p

27、><p>　　輸煤機組控制系統(tǒng)示意圖如圖11-10所示，輸煤機組控制信號說明見表11-6。</p><p>　　圖11-10 輸煤機組控制系統(tǒng)示意圖</p><p>　　表11-6 輸煤機組控制信號說明</p><p>　　輸煤機組的拖動系統(tǒng)由6臺三相異步電動機M1～M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉換開關，SB1和SB2為自動

28、開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4～SB9為6個控制按鈕，手動時單機操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機組附近的工作人員物煤機準備起動請注意安全。HL1～HL6為Ml～M6電動機運行指示，HL7為手動運行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統(tǒng)運行正常指示，HL10為系統(tǒng)故障指示。</p><p>　　2.1.2 輸煤機組控制要求</p><p>　　(1) 手

29、動開車/停車功能 SA1手柄指向左45º時，接點SA1-1接通，通過SB4～SB9控制按鈕，對輸煤機組單臺設備獨立調試與維護使用，任何一臺單機開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調試時人身和設備安全。</p><p>　　(2) 自動開車/停車功能 SA1手柄指向右45º時，接點SA1-2接通，輸煤機組自動運行。</p><p>　　1) 正常開車 按下自動開車按

30、鈕SB1，音響提示5s后，回收電動機M6起動運行并點亮HL6指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機起動運行并點亮HL5指示燈；10s后，提升電動機M4起動運行并點亮HL4指示燈；10s后，破碎電動機M3起動運行并點亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動機M2起動運行并點亮HL2指示燈；10s后，給料器電動機M1和磁選料器YA起動運行并點亮HL1指示燈；10s后，點亮HL9系統(tǒng)正常運行指示燈，輸煤機組正常運行。</p>

31、<p>　　2) 正常停車 按下自動開車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動機M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時，熄滅HL9系統(tǒng)正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動機M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動機M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動機M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機組全部正常

32、停車。</p><p>　　3) 過載保護 輸煤機組有三相異步電動機M1～M6和磁選料器YA的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤生產中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報警指示。系統(tǒng)故障指示燈HL10點亮，HA電鈴斷續(xù)報警20s，HL10一直點亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復生產。</p><p>　　4) 緊急停車 輸煤機組正常生產過程中，可能會突發(fā)各種事件，因此

33、需要設置緊急停車按鈕，實現緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時，輸煤機組立即全線停車，HA警報聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈HL8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復正常生產。</p><p>　　5) 系統(tǒng)正常運行指示 輸煤機組中，拖動電動機M1～M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后，HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統(tǒng)

34、故障指示燈HL10點亮，輸煤機組停車。</p><p><b>　　(3) 相關參數</b></p><p>　　1) M1～M6及磁選料器YA功率如圖11-11中所示。</p><p>　　2) 指示燈HL：0.25W，DC24V。</p><p>　　3) 電鈴HA：8W，AC220V。</p><

35、;p>　　2.2 鍋爐車間輸煤機組控制系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運行，該系統(tǒng)應滿足以下要求：（1）供煤時，各設備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設備進行聯(lián)鎖控制； （2）各設備啟動和停止過程中，要合理設置時間間隔（延時）。啟動，停車延時統(tǒng)一設定為10s。啟動延時是為保證無煤堆積以發(fā)生故障；停車延時是為保證停車時破碎機等為空載狀態(tài)；（3）運行過程

36、中，某一臺設備發(fā)生故障時，應立即發(fā)出報警并自動停車，其整個輸煤設備也立即停車。此外在現場也有控制系統(tǒng)裝置運行的按鈕； （4）可在線選擇啟動備用設備。在特殊情況下可開啟另一套備用設備，由兩條輸煤線的有關設備組成交叉供煤方式； （5）可顯示各機電設備運行狀況，在集中控制室即可控制系統(tǒng)設備啟停。</p><p>　　2.3鍋爐車間輸煤機組控制原理圖設計</p><p>&

37、lt;b>　　主電路設計 </b></p><p>　　鍋爐車間運煤機組系統(tǒng)主電路圖如圖2-3所示</p><p>　　圖2-3 鍋爐車間運煤機組系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　1) 主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM5分別控制三相異步電動機M1～M6</p><p>　　2) 電動機M

38、1、M2、M3、M4、M5、M6由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6實現過載保護。 </p><p>　　3) QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。</p><p>　　4) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分別實現各負載回路的短路保護。 </p&

39、gt;<p>　　2.4 PLC硬件控制電路設計</p><p>　　硬件結構設計。了解各個控制對象的驅動要求，如：驅動電壓的等級為DC24~V；分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數量；輸入端口13個輸出端口17個，確定所控制參數的精度及類型，選擇適合的PLC機型及外設，PLC選擇三菱FX2N-6OMT-D完成PLC硬件結構配置。

40、 </p><p>　　2) 根據上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路接線圖，編制I/O接口功能表。</p><p><b>　　圖 2-4</b></p><p>　　3) PLC輸入回路中，信號電源由PLC本身的24V直流電源提供

41、，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（＋）端。輸入口如果有有源信號裝置，需要考慮信號裝置的電源等級和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號質量。 </p><p>　　表2-1和表2-2分別為輸煤機組控制系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。</p><p>　　表2-1 輸煤機組控制系統(tǒng)PLC輸入接口功能表<

42、/p><p>　　表2-2 輸煤機組控制系統(tǒng)PLC輸出接口功能表</p><p>　　2.5 PLC控制程序設計</p><p>　　1) 程序設計。根據控制要求，建立輸煤機組控制系統(tǒng)流程圖，如圖2-5所示，表達出各控制對象的動作順序，相互間的制約關系。在明確PLC寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎上，進行控制系統(tǒng)的程序設計，包括主程序編制、各功能子程序編制、其他

43、輔助程序的編制等。</p><p>　　圖2-5 車間運煤機組系統(tǒng)控制流程圖</p><p>　　鍋爐車間運煤機組系統(tǒng)PLC控制程序如圖2-6所示</p><p>　　圖2-6 車間運煤機組系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序</p><p>　　2.6 梯形圖程序調試</p><p>　　實驗室沒有相應的實物控制模型，因此

44、，在調試系統(tǒng)控制程序時，所有的輸入信號均用開關信號來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。由于實驗室的PLC輸出端口過少，不能完全滿足我們的要求，所有我們將程序分開調試。調試時，首先按控制系統(tǒng)PLC接線圖完成硬件接線，并仔細檢查接線是否有誤。 </p><p>　　首先首先我們進行手動部分的調試，按下X1，下面就可以進行手動控制了。接著按下X3

45、則Y0和Y6燈亮。同樣，按下其它手動開關相應的燈會亮。再次按下手動開關即按下停止按鈕，相應的燈就熄滅。</p><p>　　下一步我們進行了自動部分的調試。按下X2，選擇到程序的自動部分，接著按下X11，自動部分開始運行，5秒后，第一個燈亮，10秒后第二個燈亮，直到最后一個燈亮。當燈全部亮時，正常運行指示燈Y17亮；如果又一個或幾個燈不亮，那么系統(tǒng)故障指示燈就會亮。按下手動停止按鈕X12，5秒后，第一個燈熄滅，1

46、0秒后第二個燈熄滅，按此直到最后一個燈熄滅。</p><p>　　接著我們將手動和自動部分聯(lián)合起來調試，因為電動機的運動時相似的，所以我們選擇6臺電動機。調試結果和分開調試一樣。</p><p><b>　　第三章 心得體會</b></p><p>　　通過兩周的課設，使我對PLC有了更加深刻的理解。我做的是鍋爐車間輸煤機組控制，理解了鍋爐車間

47、輸煤機組的基本工作原理，對梯形圖，狀態(tài)轉移圖，接口電路等有了進一步的理解，在學習過程中提高了動手和實際解決問題的能力，提高了對問題整體規(guī)劃的意識。能把握重點設計的核心，并提高查閱資料的能力，培養(yǎng)了團隊合作精神和人際交往能力，認識到人際交往在工作學習中的重要性。雖然時間很緊，有的時候為了一個問題絞盡腦汁、冥思苦想，但是當問題解決的那一剎那還是很高興的。希望以后有更多的機會接觸PLC，因為它和日常生產更貼近，更有實踐性。同時也感謝老師兩周的

48、辛勤輔導。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、PLC電氣控制技術 漆漢宏 主編 機械工業(yè)出版社 </p><p>　　2、小型可編程控制器實用技術 王兆義 主編 機械工業(yè)出版社</p><p>　　3、可編程控制器教程 王兆義 主編 機械工業(yè)出