基于PLC的鍋爐供暖輸煤電氣控制設計

1、論文某大型鍋爐供暖輸煤電氣控制 徐興 北京燕山石化煉油廠摘 要 燃煤輸送是鍋爐運行的一個重要環(huán)節(jié)，如何保證設備運行的可靠性、減少操作人員與維護人員勞動強度、提高經(jīng)濟效益，成為一個值得研究的課題. 可編程控制器（PLC）是近年來發(fā)展極為迅速，應用面極廣，以微處理器為核心，集微機技術、自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置。它具有功能齊全、使用方便、維護容易、通用性強、可靠性高、性能價格比高等優(yōu)點，已在工業(yè)控制的各個領域得到了極為廣泛的應用，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力工具。本文基于OMRON公司的CPMIA PLC，設計了某大型鍋爐供暖輸煤控制電氣系統(tǒng)。各機械之間均設計安全的聯(lián)鎖保護控制

2、功能：系統(tǒng)中的輸煤電機啟停是有嚴格控制順序的，彼此間有相應的聯(lián)鎖互動關系，當啟動某臺輸煤設備時，從該設備下面流程的最終輸煤設備開始向上逐級啟動，最后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開始向下逐級停車，最后才能使該臺設備停止。這樣，就保證了上煤傳輸?shù)恼＿\行在線控制煤流量，避免了皮帶上煤的堆積，也保護了皮帶。PLC控制系統(tǒng)硬件設計布局合理，工作可靠，操作、維護方便，工作良好。用 PLC輸煤程控系統(tǒng)，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)的可靠性和安全性，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電氣控制系統(tǒng)具有一定的

3、工程應用和推廣價值。 關鍵詞：鍋爐； PLC電氣控制系統(tǒng)； 在線控制煤流量 “Abstract” It is an important link that on-line control of coal flow, how guarantee the credibility that equipments circulate and reduce to operate the personnel and support the personnel the labor strength, raise the economic performance, become a deserve resea

4、rch of topic. Programmable Logic Controller(PLC) is a kind of universal industrial control apparatus which is developed rapidly and used widely in recent years, taking microprocessor as its core , integrating microcomputer technology ,automation technology and communication technology. It is applied

5、 very diffusely in varied field of industrial control with the characteristics such as all-around functions. Flexible application, well reliability, high ratio of capability and price and maintenance and so on, having become a robust tool to realize automation.This paper takes OMRON CPM1A PLC as des

6、igning the some large boiler provide warm losing the coal control electricity system.The system can work reliably with property of easy operation and maintenance. The safety locks protection control function:In the system of losing the coal electrical engineering have the strict control in moving an

7、d stopping, each other has the homologous lock interaction relation, being start some set to lose the coal equipments, from that equipments below process of end lose the coal equipments start heading up pursue class start, then can make finally that set equipments start;When the stop some set loses

8、the coal equipments or some set equipmentses to break down, from that equipments up the source head of the process starts get down for the coal equipments to pursue the class to park the car, then can make that set equipments stop finally.Thus, guaranteed the normal movement that last coal deliver,

9、avoid the leather belt up the pile up of coal, also protected the leather belt. Lose the coal distance to control the system with the PLC, not only carried out the automation management that equipments circulate and supervision, raise the credibility and safeties of the system, but also improved the

10、 work environment, raise the business enterprise economic performance and work efficiencies. therefore the system bears certain practical applying significance and popularizing value . Key words: Boiler； PLC Electrical Control System； On-line control of coal flow 目錄緒論.5第一章 工藝要求. .71.1鍋爐系統(tǒng)概況. 71.2輸煤系

11、統(tǒng)工藝簡介.10 1.3控制原理.11第二章 控制器部分.12 2.1控制方式論證.12 2.2PLC選型.15第三章 執(zhí)行器部分.16 3.1輸煤機的選擇.16 3.2破碎機的選擇.173.3皮帶機的選擇.183.4熔斷器、電纜截面的選擇.183.5接觸器的選擇.223.6低位煤發(fā)生器，壓力傳感器.23第四章 PLC控制設計.24第五章 總結.38第六章 結束語.39參考文獻.39附錄.40緒論鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)或生活采暖的供熱源，按其供熱的方式分為蒸汽和熱水兩種。前者主要用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及間接供熱；后者主要用于生活供暖和生活熱水，多用于集中供暖地區(qū)及賓館、飯店。從80年代石橫工程全套引進第一

12、臺300MW機組到至今，鍋爐廠房控制系統(tǒng)、控制思路發(fā)生了很大的變化，其設計己基本成熟。由原來的繼電器實現(xiàn)控制功能轉化為用PLC實現(xiàn)控制功能。隨著電力系統(tǒng)市場的開放，減人增效越來越得到工廠包括各級領導的重視，如何優(yōu)化車間的控制已成為每個工程所必須面臨的問題。大型鍋爐輸煤控制系統(tǒng)的主要任務就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達到按時保質(zhì)保量為機組（原煤倉）提供燃煤的目的。整個輸煤控制系統(tǒng)是鍋爐安全可靠運行十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件?；谳斆嚎刂葡到y(tǒng)在整個鍋爐控制中心中的重要性，且煤場面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用現(xiàn)代成熟技術PLC和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡通訊實現(xiàn)其控制功能

13、?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是八十年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設備。由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊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：可靠性高，適應性廣，具有通信功能，編程方便，結構模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領域中應用前景極其廣泛。在筆者參與開發(fā)的某鍋爐供暖輸煤自控系統(tǒng)中用于聯(lián)鎖控制的程序設計，系統(tǒng)要求在遠離輸煤廊的主廠房控制室里，對輸煤線的8臺設備進行控制，并實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)等情況。輸煤系統(tǒng)設備多，工作環(huán)境惡劣。為保證系統(tǒng)運行

14、的安全性和可靠性，選用高可靠性的繼電器、接觸器等組件，通過優(yōu)化設計，大大減少了接點數(shù)，從而減少了故障點，使設備的可靠性、安全性和可擴展性都大大提高，實現(xiàn)了系統(tǒng)安全可靠的運行。本系統(tǒng)有程序控制、聯(lián)鎖手動、解鎖手動三種控制方式。在現(xiàn)場設備狀態(tài)正常的情況下，程序控制為系統(tǒng)的最佳控制方式，在此方式下，設備的空載運行時間最短，操作員的操作步序最少。聯(lián)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，設備的保護動作處理均同自動控制方式。解鎖手動是在設備間解除了聯(lián)鎖關系的情況下，一對一啟動設備，此方式絕不可帶負載運行，因設備已經(jīng)不存在聯(lián)跳功能?？紤]到設備帶負載停機等因素，流程

15、啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動，聯(lián)鎖手動方式下啟動流程也須遵循此原則。流程按順煤流方向逐臺停機，在故障停機情況下，各設備均立即聯(lián)跳，故障解除后，可將停掉的設備以自動控制再次啟動。緊急情況下，可操作上位機的急停按鈕或同時按控制臺右側紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場所有運行中的受控設備立即停機。某大型鍋爐供暖輸煤電氣控制第一章 工藝要求1.1鍋爐系統(tǒng)概況1.1.1分類鍋爐的燃料多分為煤和燃油，還有天然氣等。按其蒸發(fā)能力大小可分為三類： （1） 小型鍋爐 蒸發(fā)量在10t/h及以下，多用于工業(yè)生產(chǎn)及采暖。主要是火箭或火箭管組合及小型水管式。（2） 中型鍋爐 蒸發(fā)量為1075t/h，多用于發(fā)電廠。國內(nèi)生產(chǎn)多為

16、“II”型。（3） 大型鍋爐 蒸發(fā)量大于75t/h，多用于發(fā)電廠。國內(nèi)生產(chǎn)多為“II”型。1.1.2設備配置 共有六大系統(tǒng)：（1）點火系統(tǒng)。鍋爐點火，保護及控制。（2）燃料配給系統(tǒng)。給煤機、碎（粉）煤機、煤倉及輸煤皮帶運輸機，燃油（汽）輸送泵。（3）燃煤系統(tǒng)。爐排電動機（有些類鍋爐不用），除渣機。（4）水循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)水泵往往是多臺，且有備用。（5）補水系統(tǒng)。補水泵，往往為備用設置，以防斷水。有時還有水處理系統(tǒng)的系列水泵，攪拌電動機。（6）送引風系統(tǒng)。送風機（有時還有一次、二次送風之分）又稱配風機、引風機又稱抽風機1.1.3特點及注意事項 從控制角度有下述特點需引起重視：（1） 設備相互之間往

17、往有一定時間限制的控制順序。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，最后停給水泵。（2） 設備間往往有聯(lián)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可靠供電。（5）配電宜以鍋爐機組為單元，放射式配電。蒸發(fā)量為6.5t/h及以下的鍋爐宜設低配室。鍋爐房內(nèi)就地配電，起動設備宜用保護、防水，防塵型。（6）每臺鍋爐宜單獨設置控制屏，宜由鍋爐

18、配套、宜設集控室，并將其置與室內(nèi)。（7）線纜宜穿金屬管及金屬橋架，必須注意敷設時與高溫設備的間距。（8）鍋爐間、除氧間、水處理和風機間，頂層料倉等的檢修照明，宜采用12V安全電壓。對就地指示儀表，宜設局部照明。1.1.4鍋爐發(fā)展史及展望我國的發(fā)電設備從50年代初自行建造6MW機組開始，經(jīng)過40年左右的努力，電力工業(yè)取得了巨大的發(fā)展，我國火電裝備已接近世界先進水平。其主要標志為：（1）1992年底全國發(fā)電設備總裝機容量達165GW，年發(fā)電量為7447億KWh，其中火電占84。1993年底裝機容量提高到178GW，年發(fā)電量達8150億kWh，火電占82.3。而這些火電裝備中，國產(chǎn)機組約占80。（2

19、）1991年到1993年，我國發(fā)電裝備都以每年超過13GW的速度增長，成為世界上同期電力最快的國家。（3）“七五”期間我國成套引進了美國西屋公司（CE）DE的300MW和600MW火電亞臨界機組技術，考核機組均投產(chǎn)運行。第一臺具有世界80年代中期水平的超臨界600MW火電機組已于1992年7月在上海石洞口二廠投入運行。我國鍋爐已從高壓、超高壓鍋爐發(fā)展到亞臨界和超臨界壓力大容量鍋爐作為主力機組。但在技術經(jīng)濟指標上與國外進口機組相比，還有相當差距。特別是我國電力的平均供電供煤耗，從1990年的427g/(kW·h)下降到1993年的419g/(kW·h).因此，如何提高電站鍋爐

20、的性能和質(zhì)量、提高設計制造和運行控制水平，是一項十分艱巨的任務。1.2輸煤設備工藝要求1.2.1供暖鍋爐輸煤系統(tǒng)設計示意圖如下：1、給煤間；2、1皮帶；3、轉運間；5、破碎機；6、除鐵器；7、3皮帶；8、受煤坑；9、給煤機，電磁鐵門，堵煤振動器；10、受煤斗由于控制對象使用環(huán)境的特殊性和運行的長期連續(xù)性根據(jù)供煤系統(tǒng)要求，流程啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動， 聯(lián)鎖開車順序：1皮帶機破碎機除鐵器3皮帶機給煤機電磁鐵門堵煤振動器。當系統(tǒng)停車時，流程按順煤流方向逐臺停機，聯(lián)鎖停車順序：與開車順序相反，延時時間按要求設定。另有一套上述設備備用。  1.3、輸煤系統(tǒng)控制原理 由控制器運

21、算并控制執(zhí)行器件進行輸煤動作，且由傳感器件反饋信號，控制器、執(zhí)行器、傳感器構成控制回路。原理圖如下：傳感器件執(zhí)行器件輸煤控制器（原理圖）第二章 控制器部分2.1控制方式論證目前，就系統(tǒng)控制要求來講。） 可以應用繼電器控制來實現(xiàn)。其特點是價格便宜，電路簡單，但是由于受外界環(huán)境的影響較嚴重，壽命短易誤動作，且不易維護。以前工業(yè)中多采用此方案。） 一種是PLC來做控制器。PLC即可編程控制器（Programmable Controller 簡稱PLC或PC）：它以微處理器為核心，有機地將微型機計算機技術、自動化技術及通信技術融為一體?？删幊炭刂破髯鳛橐环N通用的工業(yè)控制器，它可以用于所有的工業(yè)領域。當

22、前國內(nèi)外已廣泛地將可編程控制器（PLC）成功的應用到機械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、紡織、交通、電力、電信、造紙、軍工、家電等各個領域，并取得了相當可觀的技術經(jīng)濟價值。與以往繼電器控制系統(tǒng)相比，由于PLC具有性能好、環(huán)境適應強，性能可靠。高可靠性、能適應惡劣環(huán)境、運行時間長、速度極快，可直接應用于工業(yè)環(huán)境具有很強的的抗干擾能力廣泛的適應能力和應用范圍，這也是區(qū)別一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。所以當今大多大數(shù)中型企業(yè)都是使用。PLC與以往所講的鼓式、機械式的順序控制器以及繼電式的程序控制器在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬件接線的變更來改變程序，而PLC引入了微處理半導體存儲

23、器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的目的。PLC出現(xiàn)后就受到普遍重視，其應用發(fā)展也十分迅速，原因在于與現(xiàn)有各種控制方式相比，它有一系列的手用戶歡迎的特點，主要是：（1）可靠性高，抗干擾能力強 在惡劣的工作環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對控制設備的可靠性提出很高的要求。PLC是專為工業(yè)控制而設計，由于采用一系列措施，使PLC控制系統(tǒng)的平均無故障間隔時間的一般能達到四五萬h，遠遠超過傳統(tǒng)繼電器控制和計算機控制系統(tǒng)。可以說，到目前為止尚五任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能達到和超過PLC。保證PLC工作可靠性高、抗干擾能力的主要措施是：采用循環(huán)掃描、集中采樣，集中

24、輸出的工作方式。硬件設計采用模塊式結構并采取屏蔽、濾波、隔離、聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術，同時增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境檢測與故障診斷等提高可靠性電路。軟件設計中設置事時監(jiān)控、自診斷、信息保護與恢復等程序與硬件電路配合實現(xiàn)各種故障診斷、處理、報警顯示及保護功能。因此PLC優(yōu)于微機控制的首要特點是它能適應惡劣的工作環(huán)境。例如能在下列條件下可靠工作。電源電壓： AC220 ±15%抗振強度： 1055Hz 0.5mm 3軸方向各2h抗沖擊強度：10g 3軸方向各3次抗干擾強度：1000Vpp、脈寬1×10-6s,30100Hz噪聲。工作溫度： 055存放溫度： -20+70濕度： 35%9

25、0%（不結霧）耐壓： AC1500V 1min（各端子與接地端之間）（2）編程簡單，易于掌握 這是PLC優(yōu)于微機的另一個特點。梯形圖編程方式是PLC最常用的編程語言，它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點，即使未掌握專門計算機知識的人也能很快熟悉掌握，因而受到廣大現(xiàn)場技術人員和操作者的歡迎。這種面向問題、面向控制過程的編程語言，即使PLC內(nèi)部增加了解釋程序，延長執(zhí)行時間，但對大多數(shù)機電設備而言是無關緊要的。（3）組合靈活使用方便 盡管PLC內(nèi)部是一臺專用計算機，但由于它采用標準化的通用模塊結構，其I/O電路設計又采用一系列抗干擾措施，因而用戶無需進行硬件的二次開發(fā)，能

26、靈活方便地組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)接線簡單，工作量小，使用、維護方便。（4）功能強，通用性好 現(xiàn)代PLC運用了計算機、電子技術和集成工藝的最新技術，在硬件和軟件上兩方面不斷發(fā)展，使其具備很強的信息處理能力和輸出控制能力。適應各種控制需要的智能I/O功能模塊，如溫度控制、位置控制模塊，高速計數(shù)、高速模擬量轉換，遠程I/O及各種通信模塊等不斷涌現(xiàn)，PLC與PLC，PLC與上位機的通信與聯(lián)網(wǎng)功能不斷提高，是現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、步進等功能，而且還能完成A/D、D/A轉換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它即可以對開關量進行控制又可以對模

27、擬量進行控制；即可以控制一臺單機、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個機群，多條生產(chǎn)線；即可以現(xiàn)場控制，又可遠距離控制；即可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)，其控制規(guī)模和應用領域不斷擴大。5開發(fā)周期短，成功率高 大多數(shù)工業(yè)控制裝置的開發(fā)研制包括機械、液壓、氣動、電氣控制等部分，需要一定的研制的研制時間，也包含著各種困難與風險。大量實踐證明采用以PLC為核心的核心的控制方式，控制方式具有開發(fā)周期短、風險小和成功率高的優(yōu)點。其主要原因之一是只要正確、合理選用各種各樣模塊組成系統(tǒng)無需大量硬件配置和管理軟件二次開發(fā)，其二是PLC采用軟件控制方式，控制系統(tǒng)一旦構成便可在機械裝置研制之前根據(jù)技術要求獨立進行應用程序開

28、發(fā)并可以方便地通過模擬調(diào)試反復修改直至達到系統(tǒng)要求，從而保證最終配套聯(lián)試的一次成功。（6）體積小，重量輕，功耗低 由于PLC采用了半導體集成電路，其體積小、重量輕、結構緊湊、功耗低，因而是機電一體化的理想控制器。2.2PLC選型OMRON公司是世界著名的幾大PLC生產(chǎn)與開發(fā)的廠家之一，其大、中、小、微型機各有特色所長，在中國市場的占有率居前列。特別是它的小型P型機、中型機C200H，在用戶中享有很高聲譽。國內(nèi)很多以P型機或C200H為背景機的教材。近年來，OMRON公司推出了P型機的后續(xù)機型CPM1A。本設計正是選用OMRON公司CPM1A型PLC。CPM1A系列PLC是OMRON公司生產(chǎn)的小

29、型整體式PLC，其在一小單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設定和時鐘大亨功能。CPM1A CPU單元能處理廣泛圍的機械控制應用，所以是設備內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。另外，完整的通信功能保證了與個人計算機和OMRON可編程終端的通信。這些通信功能使用戶能設計一個經(jīng)濟的分布式生產(chǎn)控制系統(tǒng)。而基于CPM1A和個人計算機的PC/PLC機電控制系統(tǒng)也具有一定的通用性。所以本文考慮設備數(shù)量及應用場合，選擇CPM1A。因為它具有可靠性高、體積小、擴展方便，使用靈活的特點。選其型號為CPM1A-30CDR-A。I/O點為30點；電源類型為AC型，范圍100V240V；輸出方式為繼

30、電器輸出型。性能如下：2048程序存儲器；2048數(shù)據(jù)存儲器；18點輸入，12點輸出；可擴展3個模塊；對于大型控制工程，18點輸入不能滿足點數(shù)要求時，可以通過I/O擴展模塊進行行輸入點數(shù)的擴展。CPM1A最多可擴展到54個輸入點。第三章 執(zhí)行器部分3.1輸煤機的選擇選用GZG系列自同步慣性振動輸煤機是一種經(jīng)濟技術先進的給煤設備，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著，與普遍采用的傳統(tǒng)的電磁振動給料機比較：（1）生產(chǎn)率提高50。（2）節(jié)電59以上。（3）整機功率因數(shù)可達0.98。（4）維修工時減少30。（5）噪聲由180分貝減少到80分貝。（6）設備重量減少50以上。（7）提高工藝自動化水平、煤炭、電力、輕

31、工等部門普遍推廣這一高效節(jié)能型變頻調(diào)速慣性振動給料機，以取代目前普遍采用的效率低、能耗大、維修困難的電磁振動給料機。（8）本設備在遠超共振狀態(tài)下工作，因而振幅穩(wěn)定，運行可靠，對各種物料適應性較強。3.2破碎機的選擇選用我國電力部推廣RP型婉式中中速磨，其優(yōu)點是粉碎電耗低、鋼材耗量少、設備緊湊和噪聲小。RP粉碎機的磨盤為碗形，有電動機帶動旋轉，粉碎軸繞固定軸在磨盤上滾動。磨棍用液壓加載，在研煤表面之間產(chǎn)生所需要的壓力。其出粉細度能滿足煙煤或劣質(zhì)煙煤著火與吻燃做需的細度。在粉碎機出力范圍內(nèi)其出粉細度與給煤速度無關。采用機械和空氣雙重密封，適用于鍋爐制粉系統(tǒng)正負運行。其出力是給煤量和進風量來控制的，

32、調(diào)節(jié)范圍大，對載流大，對載荷變化反應迅速。RP碗式粉煤機配有完整的溫度、壓力檢測和控制元件，在出現(xiàn)異常時能夠及時報警并自動進行控制。RP碗式粉煤機具有連續(xù)作業(yè)率高、出力和細度穩(wěn)定及研煤廣泛等特點，被廣泛應用在鍋爐輸煤系統(tǒng)中。3.3皮帶機的選擇選用大傾角擋邊膠帶輸煤機，它是一種新型帶式輸煤機，即是在平型膠帶輸送帶的兩側粘有潑型擋邊，中間部按需要加上橫隔板，使物料在一個匣狀的容器中進行輸送，與普通的膠帶輸送相比，輸送能力提高22.5倍，輸送傾角最大可達90°，70°以下最好。使用該設備可減少占地，提高運送量，且易變向輸送、不灑落煤。波形擋邊高度從60至240mm共八種。裝在波形

33、擋板邊之間的橫隔板有T型、C型兩種基本形式，在輸送機傾角小于40°，使用T型橫隔板；傾斜角大于40°，使用C型橫隔板。具體選哪種型號橫擋板視實際現(xiàn)場而定。3.4熔斷器、電纜截面積的選擇3.4.1熔斷器選擇熔斷器分為RM10系列、RT0系列，RL1系列和RC1A系列。在直接向電動機供電的電力支線中，由于要躲開電動機的啟動電流，熔斷器熔體的額定的電流Ier（或自動開關脫扣器的整定電流）往往選得較大。各種熔斷器都是由熔管和熔體兩部分組成。熔管的作用一是安裝和固定熔體，二是使熔體斷開的電弧的過程在管內(nèi)完成，以保護人身安全。為了加快滅弧的速度，有些型號熔斷器在管內(nèi)還裝有滅弧填料（如石

34、英砂等）。熔體也有兩種類型：一種是高導電率的金屬如銅或銀制成，截面較小，稱為小熱容量熔斷器；另一種是用電阻率較大的金屬如鉛、鉛錫合金或鋅制成，截面較大，稱之為大熱容量熔斷器。注： 特點：只用于大容量線路，短流能力高，性能很好，但價格高，熔片熔斷后更換不方便。特點：體積小，安全可靠，用于容量不大的電路，更換方便，熔體熔斷后有指示。熔斷器熔體的額定電流Ier的選擇必需滿足下列條件：（1）熔體在線路中或電動機正常工作時不應熔斷需滿足：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）；對于干線，Ier = I30（A）（2）熔體在電動機啟動時

35、不應熔斷。對于單臺電動機支線，電動機的啟動情況一般有兩種，一是輕載啟動，又稱正常啟動，其啟動時間為610S，其平均啟動時間為8S。另一種是重載啟動，又稱困難啟動，其啟動時間為1520S。對于輕載啟動的電動機（其平均電動機啟動時間為8S）來講，若它在用的小容量（60A以下）RM10系列熔斷器，只要滿足Iqd 2.5Ier（Iqd為電動機啟動電流），或Ier ，那么，熔體在電動機啟動時間就不會熔斷。因為熔體必需歷時8S才能熔斷，而此時電動機已經(jīng)啟動完畢。對于一般情況，上式可以改寫成： 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情況（輕載或重載啟動）、熔斷器的型號特性及熔體的額定

36、電流Ier值得大小因數(shù)有關。由于所選中型鍋爐 蒸發(fā)量為30t/h，根據(jù)實際考察估算，所選設備技術參數(shù)表如下：設備名稱型號功率（KW）IN（A）UN（V）皮帶機Y225M-24583.9380破碎機Y132S1-25.511.1380給煤機Y132S1-25.511.1380堵煤振動器Y100L2-436.8380解： 根據(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如下表：設備名稱IN（A）尖峰電流（A）相應熔斷器皮帶機83.9587.3RT0 200/150破碎機11.177.7RL1 50/30給煤機11.177.7RL1 50/30堵煤振動器6.86.8

37、RL1 50/203.4.2電纜截面積選擇按導線或電纜的選擇內(nèi)容包括兩方面，一是確定其結構、型號使用環(huán)境和敷設方式等，二是選擇導線和電纜截面。在實際中跟據(jù)具體要求，選擇原則考慮因素包括：（?。┌l(fā)熱問題；（2）電壓損失問題；（3）架空線路機械強度；（4）經(jīng)濟條件選擇導線和電纜時，有按導線或電纜的允許載流量來選擇其截面；有根據(jù)線路的允許電壓損失來選擇導線或電纜截面的；有根據(jù)架空線路的機械強度來選擇截面的；也有按經(jīng)濟條件來選擇導線或電纜截面積的。在本系統(tǒng)中，結合考慮鍋爐房特定應用場合，選擇電纜敷線方式。按發(fā)熱條件選擇電纜的截面積。在按發(fā)熱條件選擇導線或電纜的截面必需滿足下列條件：（1）導線或電纜正常

38、運行時，必須保證它不致因溫度過高而燒毀，因此要滿足： IY Ijs式中 IY導線或電纜的長期允許電流 Ijs通過線路的計算電流（2）導線或電纜的允許持續(xù)電流與熔斷器熔體的額定電流或自動開關脫扣器的動作電流之間的配合關系。一般來說，對于支線，為了安全，必需考慮過載保護。此時導線或電纜的允許持續(xù)電流應大于熔體的額定電流，即要求2.5IY Ier經(jīng)計算驗證，結合電力工程電氣設計手冊所選單臺設備對應電纜型號如下表：電機設備名稱電機Ijs（A）熔斷器型號電纜型號電纜IY（A）皮帶機83.9RT0 200/150VLV29-132破碎機11.1RT0 50/30VLV29-30給煤機11.1RT0 50/

39、30VLV29-30堵煤振動器6.8RT0 50/20VLV29-30 VLV29-是鋁芯聚氯乙烯絕緣及護套電力電纜，：芯數(shù);：面積mm23.5接觸器選擇接觸器選擇SUNWORLD CJ20系列220V交流接觸器，其正常工作條件為：（1） 海拔高度不超過2000m（2） 周圍空氣溫度-5+40（3） 空氣最大濕度不大于90%（4） 污染為三級安裝類別為類（5） 安裝面與垂直面的傾角度不大于±5°，但攻煤礦下用產(chǎn)品在按±15°考核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如下表電機設備名稱電機IN(A)接觸器型號接觸器約定發(fā)熱電流（A）

40、皮帶機83.9CJ20-100125破碎機11.1CJ20-2532給煤機11.1CJ20-2532堵煤振動器6.8CJ20-25323.6低位煤發(fā)生器，壓力傳感器低位煤發(fā)生器位置示意圖如下地位煤發(fā)生器與PLC獨立，自配電源，當受煤斗中的煤達到地位線時，地位煤發(fā)生器立即得電其自身警報鈴立即發(fā)出報警，提醒工作人員進行相應操作。在集中控制室的控制面板也設有該設備相應控制及狀態(tài)顯示。壓力傳感器選用指針式電接點壓力傳感器，其輸出信號為開關信號。按實際要求設定好預定壓力值后即可。第四章 PLC控制設計4.1.1PLC型號輸煤設備電動機的電壓多為280/220V，其動力控制設備一般均采用磁力啟動器或接觸器

41、，對它們控制出口回路可用可孔硅元件或繼電器。本節(jié)介紹的接線重點為PLC出口方式。本設計選用CPM1A-30EDR PLC機型，輸出形式繼電器形。此設計功能強大之處在于，可對整套系統(tǒng)中的每臺裝置都可監(jiān)視，哪臺設備出了故障，集中控制室的面板上都有相應顯示。保護設施齊全。 4.1.2輸煤系統(tǒng)控制要求輸煤系統(tǒng)輸煤線，包括給煤機、皮帶機、振動篩、破碎機、除鐵器、堵煤振動器、電磁鐵門、低位煤發(fā)生器，受煤斗共九臺設備，在鍋爐生產(chǎn)中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作，供暖就會受到影響。為了保證生產(chǎn)運行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）控制方式。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主廠房的集中控制室里進行，儀

42、表盤上設有各個設備的狀態(tài)顯示指示器以監(jiān)測設備狀態(tài)并設相應控制按鈕，還有為PLC提供輸入信號的控制開關。輸煤設備控制功能由PLC實現(xiàn)，由傳感器件反饋信號做系統(tǒng)輸煤運行信號。設備狀態(tài)監(jiān)視為了保證輸煤系統(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)，各輸煤皮帶上無剩余煤；（3）運行過程中，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（指供料

43、方向）設備也立即停車。此外在現(xiàn)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。控制系統(tǒng)在上位機操作現(xiàn)場及集中控制室均可控制。在故障停機情況下，各設備均立即聯(lián)跳，故障解除后，可將停掉的設備以自動控制再次啟動。緊急情況下，可操作集中控制室中控制面板上的急停掉電按鈕，它將使現(xiàn)場所有運行中的受控設備立即停機。4.1.3 I/O點分配輸入點作用輸出點作用00000皮帶機M5熱保護01000KM000001破碎機M4熱保護01001

44、KM100002除鐵器M0熱保護01002KM200003皮帶機M3熱保護01003KM300004給煤機M2熱保護01004KM400005電磁鐵門M6熱保護01005KM500006堵煤振動器M1熱保護01006KM600007急停掉電開關01007系統(tǒng)故障指示燈L100008壓力傳感器信號00009啟動開關00010停止開關4.1.4輸煤系統(tǒng)流程圖如下圖，是延10s停止運行皮帶機M5起動否壓力傳感器破碎機M4起動初始狀態(tài)除鐵器開啟MO皮帶機M3起動給煤機M2起動電磁鐵門得電M7開堵煤振動器M1得電待機狀態(tài)壓力傳感器到指定壓值堵煤振動器M1掉電電磁鐵門關給煤機M2停止皮帶機M3停止除鐵器M

45、0關破碎機M4停止皮帶機M5停止延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s4.1.5輸煤系統(tǒng)設備的接線如上圖根據(jù)實際安全需要，啟動，停止，急停掉電每一項均并聯(lián)兩個按鈕，一個為集中控制室控制面板上的按鈕，另一個為實際現(xiàn)場控制面板上的按鈕。即集中控制室面板上位機現(xiàn)場控制面板啟動按鈕SB2啟動按鈕SB5停止按鈕SB3停止按鈕SB6急停掉電SB1急停掉電SB4此外，每臺設備均有熱保護裝置以防止過載，過電流過電壓等，在集中控制室的控制面板上對系統(tǒng)運行情況是否異常均有相應顯示，即系統(tǒng)中有設備運行異常時，系統(tǒng)立即自動停車，集中控制室控制面板上顯示正常運行的綠燈L1迅速熄

46、滅發(fā)出報警，提示工作人員該系統(tǒng)中設備發(fā)生異常屬于故障停機。指示燈L1在正常運行時為常亮，它受PLC輸出繼電器控制，外部電源經(jīng)變壓整流后輸出直流電壓36V，變壓器TC采用型號BK-100，整流器VC采用型號QL5A，100V。接線圖如下集中控制室中輸煤系統(tǒng)控制面板設計簡圖如下上位機現(xiàn)場控制面板設計簡圖如下本設計通過多種方案的比較和對照，完成對PLC及輸煤機，破碎機等的選擇。4.1.6應用程序根據(jù)流程圖設計的輸煤系統(tǒng)梯形圖4.1.7主接線圖及繼電控制控制設計接線圖：設備名稱對應接觸器皮帶機M5KM5破碎機M4KM4除鐵器M0KM0皮帶機M3KM3給煤機M2KM2電磁鐵門M6KM6 堵煤振動器M1KM1KT1KT6，KT1KT5為通電延時繼電器。針對具體實際設計，由上面繼電器系統(tǒng)接線圖與PLC控制系統(tǒng)接線圖對比再次證明，繼電器控制系統(tǒng)接線復雜在頻繁工作中可靠性低易誤動作，驗證了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性先進性發(fā)展?jié)摿薮?。第五?總結 通過本次畢業(yè)設計，令我學到了很多東西受益匪淺，仿佛又經(jīng)歷了一次系統(tǒng)學習，在作畢業(yè)設計前，一直認為沒有什么困難，但在實際運作過程中才清楚地認識到自己的不足和短練，端正了學習態(tài)度。我之所以選擇此設計題目一是它與我國工業(yè)發(fā)展