PLC控制鍋爐輸煤系統(tǒng)設計（單片機論文）

1、；.JIU JIANG UNIVERSITY 畢業(yè)論文設計題 目： PLC控制鍋爐輸煤系統(tǒng)設計 院 系： 電子工程學院 專 業(yè)： 自 動 化 姓 名： 邱 濤 班 級： 電 A0631 指導教師： 蔡 苗 苗 二零一零年五月前言本設計論文是自動化專業(yè)畢業(yè)論文，主要是利用FX2N系列可編程序控制器來設計鍋爐（熱電廠）輸煤控制系統(tǒng)。此次畢業(yè)設計的課題內容即為PLC在鍋爐（熱電廠）輸煤傳送帶控制系統(tǒng)中的應用. 其設計內容和要求是：輸煤系統(tǒng)分卸煤與上煤兩大部分。料斗和1#3#皮帶負責把煤由鐵路從煤場輸送到配煤場。煤在配煤場經碾碎去渣和鐵硝石，由給煤機給煤經4#A7#A到0#或者4#B7#B到0#送進鍋

2、爐，共12條皮帶，配煤場靠近鐵路，與發(fā)電房側的電控室相距1000M. 方案要求用一臺PLC控制卸煤、給煤。系統(tǒng)具備很多自動化控制的功能：(1)系統(tǒng)啟動前各臺設備預警;(2)地面輸煤生產線上各設備按逆煤流方向順序延時起動,按順煤流方向順序延時停車;(3)輸煤線上任一設備因故障或其它原因停車時,來煤方向各設備立即停車,順煤方向順序延時停車,以避免堆煤,減少皮帶壓煤;(4)在緊急情況下,任一設備都可通過現(xiàn)場急停按鈕實現(xiàn)緊急停車;(5)對各臺設備的運轉狀態(tài)實時自動檢測,并將信息傳輸給PLC;(6)各臺設備的運轉情況及故障報警等信息都可以在總控室由顯示燈顯示出來。輸煤系統(tǒng)是熱電廠中較為龐大的一個公用系統(tǒng)

3、，現(xiàn)階段的大多數(shù)熱電廠中，其輸送過程是通過皮帶輸送機來完成，整個輸煤系統(tǒng)由多臺輸送距離較長的皮帶輸送機組成。輸煤系統(tǒng)的主要任務是由料斗和皮帶的傳遞將煤由貯煤場輸送到配煤場，由給煤機給煤，再經由皮帶機傳送到鍋爐。在此次設計中主要概述了輸煤系統(tǒng)的卸煤和上煤的皮帶傳輸控制。該系統(tǒng)用三菱公司的FX2N系列PLC作為控制核心，整個系統(tǒng)采用了一臺PLC控制12臺皮帶機，整個控制系統(tǒng)設一個控制室。利用PLC控制皮帶輸煤機，實現(xiàn)了逆煤啟動、順煤停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式， 從而實現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動化功能。熱電廠輸煤系統(tǒng)大都使用皮帶機輸送，實際生產系統(tǒng)中設備多，任務繁重

4、，系統(tǒng)戰(zhàn)線長，環(huán)境惡劣，噪聲和粉塵污染嚴重，運行人員勞動強度強，現(xiàn)場工作人員身體受到嚴重危害。因而為了減輕運行人員的勞動強度，減輕惡劣環(huán)境對現(xiàn)場工作人員身體危害，提高工作效率和安全經濟運行水平，加裝卸煤上煤整體自動化控制裝置勢在必行。摘 要：本篇文章介紹了一種利用先進的PLC技術對熱電廠(鍋爐)自動輸煤系統(tǒng)進行技術改造的方案；并且敘述了皮帶機的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程設計步驟。輸煤系統(tǒng)是熱電廠中較為龐大的一個公用系統(tǒng)，現(xiàn)階段的大多數(shù)熱電廠中，其輸送過程是通過皮帶輸送機來完成，整個輸煤系統(tǒng)由多臺輸送距離較長的皮帶輸送機組成。輸煤系統(tǒng)的主要任務是由料斗和皮帶的傳遞將煤由貯煤場輸送到

5、配煤場，由給煤機給煤，再經由皮帶機傳送到鍋爐。在此次設計中主要概述了輸煤系統(tǒng)的卸煤和上煤的皮帶傳輸控制。該系統(tǒng)用三菱公司的FX2N系列PLC作為控制核心，整個系統(tǒng)采用了一臺PLC控制12臺皮帶機，整個控制系統(tǒng)設一個控制室。利用PLC控制皮帶輸煤機，實現(xiàn)了逆煤啟動、順煤停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式， 從而實現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動化功能。關鍵詞：可編程序控制器；輸煤自動控制系統(tǒng) ；皮帶輸送機；單機控制；聯(lián)動控制ABSTRACT：This article introduces the advanced technique of PLC in a kind of t

6、he exploitation to transport to the hot power station the coal control system proceeds the project that technique reforms;And described the belt conveyer basic theory,PLC basic theory,PLC engineering design step.The coal system is a comparatively huge public system in the heat and power plant to fai

7、l, in most present heat and power plants, to send course to come and finish through belt conveyer, fail coal system send and make up by many set from the longer belt conveyer entirely it. Fail coal main task of system to store from hopper and transmission of belt coal yard send to buy the coal yard,

8、 give the coal by the coal giving machine, and then convey to the boiler via the belt machine. Prove and fail coal system unload coal and belt to pay coal transmitted and controlled mainly in design this. It's time and fail coal belt control system use FX2N series PLC of Mitsubishi Company as co

9、re of controlling, Whole system adopt a PLC control 12 belt machines, the whole control system sets up a control room.It make use of the machine that PLC control leather belt transport coal in this design,on the original basic ,execute reflux start,downstream stops and obstacle stops,the function of

10、 the urgent ceasing,and have the handicraft move the control with control two kinds of controls method automatically,so realize automation function that transport the coal system.KEYWORDS: Programmable logic computer; Coal strop transporting; Belt conveyer; The unit controlling; Link and control系統(tǒng)總體

11、設計在確定控制系統(tǒng)的總體設計方案之前，要先進行生產實際和生產設備的調查研究，現(xiàn)有系統(tǒng)信息、設備原始資料是進行系統(tǒng)設計的先提條件。熱電廠輸煤系統(tǒng)大都使用皮帶機輸送，實際生產系統(tǒng)中設備多，任務繁重，系統(tǒng)戰(zhàn)線長，環(huán)境惡劣，噪聲和粉塵污染嚴重，運行人員勞動強度強，現(xiàn)場工作人員身體受到嚴重危害。因而為了減輕運行人員的勞動強度，減輕惡劣環(huán)境對現(xiàn)場工作人員身體危害，提高工作效率和安全經濟運行水平，加裝卸煤上煤整體自動化控制裝置勢在必行。本次設計的思路就是熱電廠輸煤系統(tǒng)的PLC自動控制。輸煤系統(tǒng)有兩條輸煤線，包括料斗、給煤機、0#、1#7#等12條皮帶機，在電廠中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作，發(fā)電就會

12、受到影響。為了保證生產運行的可靠件，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）、手動（單機）兩種控制方式，自動、手動方式由開關進行切換。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主廠房的主控制室里進行，儀表盤上設有各個設備的啟、停按鈕，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)，設備狀態(tài)監(jiān)測和皮帶跑偏監(jiān)測以及故障紀錄功能則由上級工業(yè)控制計算機完成。在我的設計方案中其設計要求是：起動設備時先起動最后一臺皮帶機或者設備，經過5S延時后，再依次起動其他的皮帶機；停機時先停止最前一臺設備，待料運送完畢后再依次停止其他設備；當某臺設備發(fā)生故障時，該設備前面的設備立即停止，而該設備以后的皮帶機待料運送完后才

13、停止。系統(tǒng)的自動化控制功能：(1)系統(tǒng)啟動前各臺設備預警;(2)地面輸煤生產線上各設備按逆煤流方向順序延時起動,按順煤流方向順序延時停車;(3)輸煤線上任一設備因故障或其它原因停車時,來煤方向各設備立即停車,順煤方向順序延時停車,以避免堆煤,減少皮帶壓煤;(4)在緊急情況下,任一設備都可通過現(xiàn)場急停按鈕實現(xiàn)緊急停車;(5)對各臺設備的運轉狀態(tài)實時自動檢測,并將信息傳輸給PLC與總控機;(6)各臺設備的運轉情況及故障報警等信息都可以在總控室屏幕上顯示。整套輸煤系統(tǒng)的控制由一臺PLC控制，由0#7#等12條輸送帶完成輸煤工作，整個控制系統(tǒng)分為卸煤和上煤兩個部分，由一個控制室控制。1#，2#，3#

14、皮帶輸煤帶完成卸煤工作，0#，4#，5#，6#，7#等皮帶輸送帶完成上煤工作。上煤工作分AD、BD兩種方式運行，卸煤部分與上煤部分都具有單機和聯(lián)機控制、手動和自動方式供選擇，都具有聯(lián)機起動、聯(lián)機停止、急停、故障停止和報警功能。當運行方式為聯(lián)機時，按下啟動按鈕，由預備鈴響對各崗位發(fā)出預告信號，卸煤部分首先啟動3#皮帶輸送帶，上煤部分首先啟動0#皮帶輸送帶，然后都按著逆煤流方向逐一啟動每臺聯(lián)鎖電機，最后一臺電機啟動完畢后，各臺設備正常運行。正常停機時，按下停止按鈕，卸煤部分料斗停止下煤，經一定延時后，各輸送帶按順煤流方向依次延時停機；上煤部分給煤機停止給煤，經一定延時后，各輸送帶也按順煤流方向依次

15、延時停機。當需要緊急停止時，按下急停按鈕，系統(tǒng)的各個運行設備同時斷電，使正在運行的皮帶機或設備同時停機。如果設備故障，該設備及其前面的設備立即停機，而該輸送帶以后的皮帶待料運完后停機。上煤部分有兩種工作方式。AD的工作方式為：給煤機4#A5#A6#A7#A0#鍋爐；BD的工作方式為：給煤機4#B5#B6#B7#B0#鍋爐。在生產實踐中設計成兩種工作方式就是為了有多種輸煤途徑供選擇，不耽誤為機組保質、保量提供燃煤的目的，當一種發(fā)生故障，還有另一種輸煤方式可供選擇，使系統(tǒng)可以保質、保量的照常提供燃煤。整個系統(tǒng)可顯示各皮帶輸送帶和輸煤設備的運行狀況，并對整個輸煤過程的所有情況做出實時記錄。使用可編程

16、序控制器構成控制系統(tǒng)的設計步驟如圖3.1所示，與常用的繼電器控制工藝過程分析硬件設計分析控制要求軟件設計確定I/O設備選擇PLC分配I/O點數(shù)繪制流程圖I/O接線圖的設計控制面板的設計主電路的設計設計梯形圖繪制程序指令表輸入程序并檢測調試選擇外部設備 控制系統(tǒng)設計步驟邏輯設計比較，組件的選擇代替了原來的部件選擇，程序設計代替了原來的硬件邏輯設計。在本設計中的輸煤控制系統(tǒng)的設計中應考慮的因素有：（1）系統(tǒng)組成方案與網絡通信方式；（2）系統(tǒng)總的I/O點數(shù)?？紤]適當余量，以此選擇PLC框架個數(shù)和I/O模塊數(shù)量；（3）控制系統(tǒng)的工藝流程，復雜程度。根據控制的復雜程度選定存儲器容量；（4）輸入/輸出設備

17、規(guī)格。包括控制信號類型、大小，負載設備的性質。以此確定輸入/輸出模塊類型；（5）CPU選擇。由存儲器容量、輸入/輸出點數(shù)和模塊類型、運算功能和運算速度等因素選擇合適的PLC機型；（6）根據輸入信號和輸出控制設備類型，選擇合適的I/O模塊；（7）按照模塊化、結構化設計方法設計系統(tǒng)程序；（8）充分考慮系統(tǒng)的抗干擾性能；在保證系統(tǒng)性能和可靠性的前提下，組成性能價格比高的控制系統(tǒng)。硬件設計PLC工作可靠，抗干擾能力強，各功能模塊配套方便，可減少大量的繼電器，實現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器控制難以實現(xiàn)的復雜控制，可充分利用PLC軟件，使電器控制嚴格執(zhí)行互鎖，對許多涉及安全問題或比較重要的互鎖不易采用軟件互鎖而應盡量采用

18、硬件互鎖，提高系統(tǒng)的可靠性。PLC硬件應用的要求：要應用好PLC，防止產生不應有的損壞，其硬件必須符合和滿足如下應用的要求：（1） 物理環(huán)境 1、環(huán)境溫度：060，最好40，在PLC安裝處，要安裝一個通風排氣扇散熱。2、環(huán)境濕度：一般在3585以下并無凝結現(xiàn)象。3、防止空氣中含有金屬粉塵或腐蝕性氣體以及太陽紫外線直射，將控制柜進行封閉。4、避免PLC主機直接受到震動或撞擊，遠離震動、沖擊源。（2）電氣環(huán)境1、防噪音措施：采取屏蔽電纜線、屏蔽層和遠離帶噪音的電磁開關等。2、磁波干擾：采取可靠接地和封閉方法?？删幊绦蚩刂破鱌LC的選型從以上PLC的出現(xiàn)到PLC的發(fā)展過程，以及其自身的特點和與繼電器

19、控制邏輯的比較，都充分體現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)代替繼電器控制的必然。在實際中適用于工程應用的可編程序控制器種類繁多，性能各異，可編程序控制器PLC的選用在應用設計的開始即可根據工藝提供的資料及控制要求等預先進行。一般可以從以下幾個方面來考慮：可編程序控制器物理結構及控制方式的選擇根據物理結構，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式。整體式每一I/O點的平均價格比比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。模塊式的可編程序控制器的功能擴展方便靈活，I/O點數(shù)的多少、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I/O模塊的種類和塊數(shù)等的選擇，比整體式可編程序控制器靈活的多，模塊式可編程序控制器還具備多種特

20、殊I/O模塊供用戶選用，可完成各種特殊的控制任務，在判斷故障范圍和維修時更換模塊等也很方便。因此較復雜，要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式可編程序控制器。系統(tǒng)如有模擬量閉環(huán)控制、快速響應、高速計數(shù)、通信聯(lián)網和運動控制等特殊要求，可以選用有相應特殊I/O模塊的可編程序控制器計數(shù)，也可以選用內置相應功能的整體式可編程序控制器?？刂品绞娇煞譃楠毩⑹?、集中式和分布式等，而在本次輸煤系統(tǒng)的設計中采用了兩臺PLC控制，按其所要完成的任務，設計中采用的是集中式控制方式。 CPU的能力CPU的能力是可編程序控制器最重要的性能指標，也是機械選擇時首要考慮的問題。實際上I/O點數(shù)，響應速度和軟件功能都屬于CPU的能力，

21、后面分點提出，這里只說明除此之外的CPU能力?？删幊绦蚩刂破鞯腃PU能力還應包括處理器的個數(shù)，根據處理器的個數(shù)和位數(shù)就可粗略了解該可編程序控制器的基本特征；CPU的存儲器的性能，存儲器是存放程序和數(shù)據的地方，從使用角度考慮存儲器的性能主要是可供用戶使用的存儲器能力。它應包括存儲器的最大容量，可擴展性，存儲器的種類。存儲器的容量選擇在下一點將單獨提出，存儲器擴展性和種類多少則體現(xiàn)了系統(tǒng)構成的方便和靈活；中間標志，計時器和計數(shù)器的能力，這一性能實際上也體現(xiàn)了軟件功能。中間標志的多少和類型對系統(tǒng)的使用性能具有一定關系，如果構成的系統(tǒng)龐大，控制功能復雜，就需要較多的中間標志。對于計時器和計數(shù)器不但要知

22、道它們的多少，還要知道它們的計時和計數(shù)范圍。其它的性能參數(shù)，包括電流消耗，工作環(huán)境要求，壽命時間等?？傊?，CPU的能力是一種綜合的性能指標，而且要根據實際需要進行選擇，以滿足工作應用的要求。I/O點數(shù)的確定I/O點數(shù)是可編程序控制器的一個簡單明了的性能參數(shù)，也是應用計算機賽最直接的參數(shù)。在機型選擇時必須注意一下問題：產品手冊上給出的最大I/O點數(shù)的確卻含義，由于各公司的習慣不同，所給出的最大I/O點數(shù)含義并不完全一樣，有的給出的時I/O總點數(shù)，即包括輸入也包括輸出，也就是手冊上給出的點數(shù)是輸入點數(shù)和輸出點數(shù)之和，有的則分別給出最大輸入點數(shù)和最大輸出點數(shù)。要分清模擬量I/O點數(shù)和數(shù)字量I/O點的

23、關系。有的產品模擬量I/O點數(shù)要占數(shù)字量I/O點數(shù)，有的產品則分別獨立給出且互相并無影響。遠程I/O的考慮，對于較大的控制系統(tǒng)，控制對象較為分散，一般都要采用遠程I/O，在選擇機型時，要注意可編程序控制器是否具有遠程I/O的能力和能驅動遠程I/O點數(shù)。智能I/O的考慮，在機型選擇考慮I/O點數(shù)的同時，還要考慮智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解決高速計數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制功能。I/O點數(shù)的余量，無論如何，在系統(tǒng)硬件設計中要留有充分的I/O點數(shù)作為備用，這主要時基于二方面的考慮，一是系統(tǒng)設計的更改，如果不留有充分的余量，一旦系統(tǒng)設備調整，控制功能增加，就要全部推翻原有設計好的系統(tǒng)，

24、造成不必要的損失；二是手冊上給出的最大I/O點數(shù)都是在理想情況下獲得的參數(shù)，一旦滿負荷運行，就要影響整個系統(tǒng)的響應速度和可靠性，給系統(tǒng)帶來不良的影響，為了保證所設計的控制系統(tǒng)的正常運行，在系統(tǒng)硬件設計時，建議根據實際I/O點數(shù)留有2030的余量。響應速度對于數(shù)字量控制為主的工程應用項目，可編程序控制器的響應速度都可滿足實際需要，不必給以特殊的考慮。對于模擬量控制的系統(tǒng)，特別是具有較多閉環(huán)控制的系統(tǒng)則必須考慮可編程序控制器的響應速度?？紤]響應速度主要是從二個方面考慮。一是可編程序控制器程序的語句處理時間，另一個是可編程序控制器的掃描周期。一般手冊上都給出語句處理時間，而且是以處理1K的語句所需時

25、間計算的。在實際應用中要注意邏輯處理指令和字處理主令所需時間是不同的，有的產品中給出每條指令的處理時間。在PLC中給出的掃描周期都是最大的掃描周期時間，而系統(tǒng)中實際運行的掃描周期則與系統(tǒng)所連接設備的多少和應用軟件的多少及復雜程序有關。在機型選擇時還應該注意最大的掃描周期是否可以重新設定，如果可以重新設定，適應性則更強。在有個特殊響應速度要求的情況下，還要考慮系統(tǒng)中斷處理和直接控制I/O功能，這些功能可以隨時處理，而不變掃描周期的限制，當然這些功能都是有一定的具體要求的，有的也與系統(tǒng)硬件配置有關。整個系統(tǒng)的響應速度還與輸入輸出有關，因為任何輸入輸出模板都有一定的時間滯后。總之，不同的控制對象對響

26、應速度有不同的要求，要根據實際需要選擇可編程序控制器，控制對象信號變化速度快，則要求響應速度快，控制對象信號變化速度慢，則要求響應的速度就不同。存儲器容量的選擇在初步估算時，對于僅需開關量控制的系統(tǒng)，將I/O點數(shù)乘以8，就是所需的存儲器的字數(shù)，這一要求一般都能滿足，在只有模擬量輸入，沒有模擬量輸出的系統(tǒng)中，一般要對模擬量信號作數(shù)據傳送，數(shù)據濾波和比較運算等操作。估算時可為每路模擬量準備100個存儲器字，在既有模擬量輸入又有模擬量輸出的系統(tǒng)中，一般要對模擬量作閉環(huán)控制，涉及的運算相當復雜，需要的用戶存儲器比只有模擬量輸入時要多一些，估算時可為每路模擬量準備200個存儲器字，當模擬量路數(shù)較少時，應

27、將系統(tǒng)適當增大，反之則應將系統(tǒng)適當減小。由于本人編程水平有限，在考慮存儲器的容量時，多留了一些裕量。在自動測量，自動存儲和對系統(tǒng)補償?shù)日龊?，對存儲器的要求是很大的，有時甚至要求可編程序控制器有十幾K字的甚至幾十K字的存儲容量。在選擇可編程序控制器的型號是不應盲目追求過高的性能指標，在I/O點數(shù)和存儲器容量方面應留有一定的裕量。作為單機小規(guī)?？刂剖褂玫膱龊?，由于工藝簡單、程序固定，多數(shù)使用EPROM存儲器或EPROM+RAM存儲器。對于大、中規(guī)模的可編程序控制器，往往用于工藝比較復雜且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOS RAM存儲器，且有后備電池，以便關機時存儲信息。存儲器的選

28、擇有兩種方法：一種是根據編程實際使用的節(jié)點數(shù)計算，這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，缺點是要編完程序之后才能計算；另一種方法，也是我們常用的方法是估算法，用戶可根據控制規(guī)模和應用目的，按下面給出的公式進行估算。代替繼電器： M=Km(10*DI)+(5*DO) （4.1)模擬量控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI) (4.2)多路采樣控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)+1+采樣點*0.25 (4.3)需開關量控制：M=I/O點數(shù)*8 (4.4)式中，DI數(shù)字（開關量）輸入信號 DO數(shù)字（開關量）輸出信號 AI模擬量輸入信號 Km每個節(jié)

29、點所占有存儲器字節(jié)數(shù) M存儲器容量可編程序控制器的指令系統(tǒng)由于可編程序控制器應用的廣泛性，各種機型所具備的指令系統(tǒng)也不完全相同，現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來越強，內部元件的個數(shù)也越來越多。任何一種可編程序控制器都可以滿足開關量控制系統(tǒng)的要求，如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉換，PID閉環(huán)控制，運動控制等工作，可編程序控制器應有算術運算，數(shù)據傳送等功能，有時甚至要求有開方、對數(shù)運算和浮點數(shù)運算等功能。在機型選擇時，從指令系統(tǒng)方向應注意下述內容：指令系統(tǒng)的總語句數(shù)，這一點反映了整個指令所包括的全部功能；指令系統(tǒng)的種類，主要應包括邏輯指令，運算指令和控制指令，具體的要求則與實際要完成的控制功

30、能有關；指令系統(tǒng)的表達方式，指令系統(tǒng)的表達方式有多種；應用軟件的程序結構圖，程序結構有模塊化的程序結構，有子程序式的程序結構；軟件開發(fā)手段。在考慮指令系統(tǒng)這一性能時，還要考慮到軟件的開發(fā)手段，一般的廠家對可編程序控制器都配有專用的編程器，提供較強的軟件開發(fā)手段，有的廠家在此基礎上還開發(fā)了專用軟件，可利用通用的微型機作為軟件開發(fā)手段，這樣就更加方便了用戶的需要。機型選擇的其他考慮在考慮上述性能后，還要根據工程應用實際考慮其它一些因素，包括：性能價格比，毫無疑問，高性能的機型必然需要較高的價格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據工作的投資狀況來確定機型；備品備件的統(tǒng)一考慮，無論什么樣的設備，投入生產

31、以后都要具有一定數(shù)量的備品備件，在系統(tǒng)軟件設計時，對于一個工廠來說應盡量與原有設備統(tǒng)一機型們這樣就可減少備品備件的種類和資金積壓，同時還有考慮備品備件的來源，所選機型要有可靠的訂貨來源；計數(shù)支持，選定機型時還要考慮有可靠的計數(shù)支持，這些支持包括必要的技術培訓，設計指導，系統(tǒng)維修等內容?？傊谶x擇系統(tǒng)機型時要依據前面所述的根據，按照可編程序控制器本身的性能指標對號入座，選擇合適的系統(tǒng)。以此為依據，我選用三菱公司的FX2N系列可編程序控制器。FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設計的要求。由以上的系統(tǒng)設計分析可知：熱電廠PLC輸煤自控系統(tǒng)共有33個輸入點，20個

32、輸出點，所以根據它的輸入輸出點數(shù)我選用FX2N-80MR型號的PLC。電動機的選型電機根據系統(tǒng)的要求選擇Y系列三相異步電動機。電動機的定子饒阻為接法，采用B級絕緣，采用全壓啟動。電動機的額定電壓為380V，額定頻率為50HZ，額定功率分別為：M1：卸煤部分1#輸送帶電動機 Y200L-4（30KW）M2：卸煤部分2#輸送帶電動機 Y160M-4（11KW）M3：卸煤部分3#輸送帶電動機 Y200L-4（30KW）M4：上煤部分4#A輸送帶電動機 Y132S-4（5.5KW）M5：上煤部分5#A輸送帶電動機 Y225S-4（37KW）M6：上煤部分6#A輸送帶電動機 Y225M-4（45KW）M

33、7：上煤部分7#A輸送帶電動機 Y160L-4（15KW）M8：上煤部分4#B輸送帶電動機 Y132S-4（5.5KW）M9：上煤部分5#B輸送帶電動機 Y225S-4（37KW）M10：上煤部分6#B輸送帶電動機 Y225M-4（45KW）M11：上煤部分7#B輸送帶電動機 Y160L-4（15KW）M12：上煤部分0#輸送帶電動機 Y160M-4（11KW）M13：上煤部分給煤機電動機 Y132S-2（7.5KW）其電機型號的選擇如表4.1所示。表4.1 電機型號參數(shù)對照表電 機型 號額定功率（KW）額定電流（A）同步轉速（r/min）效率（%）功率因數(shù)堵轉電流堵轉轉矩電機臺數(shù)Y112M-

34、248.2289085.50.87702.21Y132S-25.511.1290085.50.887.02.02Y132S-27.515290086.20.887.02.01Y160M-21122.5150087.50.857.01.42Y160M-21529.53000880.887.01.72Y180M-23057.2300089.50.897.01.72Y180M-23769.8300090.50.897.01.92Y200M-24584.53000910.897.01.92按鈕及保護裝置的選型刀開關開關和小容量電機非頻繁啟動的操作開關。由操作手柄、刀片、觸頭座和底板等組成。刀開關安裝時

35、，手柄要向上，不得倒裝或平裝。接線時，應將電源接在上端，負載接在下端，作用在電弧上的電動力和熱空氣的上升方向一致，就能使電弧迅速拉長而且熄滅， 這樣拉閘后刀片與電源隔離，可防止意外事故的發(fā)生。適用于各皮帶機、破碎機、給煤機、通風機的電源開關。根據系統(tǒng)的工作情況選用HR1-60型膠刀開關。按鈕按鈕是一種結構簡單、應用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號。按鈕是由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸頭和外殼組成，通常做成復合式，即具有常閉觸點和常開觸點。按鈕在系統(tǒng)中有啟動停止復位清零選擇等作用。一般性的按鈕可選用LA18-22型，其中-常開-常閉觸頭各兩個；緊急按鈕可選用LA18-22J型；

36、當按鈕作為選擇開關時可選用帶指示燈的按鈕，可選用LA19-11B/D。接近開關接近開關是一種傳感器元件，可分為電感式、電容式兩種。其電壓等級有：直流型10V到60V不等；交流型的由24V到250V。其型號可根據實際情況合理選用，而且輸出電流最大為200mA。交流型又有二線、三線、四線等幾種。三線、四線又有NPN、PNP兩種。廣泛使用的PLC輸入模板，輸入信號是以負極為參考點，此時只能選用PNP型接近開關。在本設計中，選用LXJ8（3SG）3234-ONR01，允許輸入電壓范圍AC30250V，動作距離8mm.，輸出電流20300mA，動作頻率15HZ。在系統(tǒng)的實際工作過程中，犁煤機是不受PLC

37、的控制的，而且也不帶電操作，完全由現(xiàn)場工作人員現(xiàn)場操作，當需要用的時候才用，但是在整個設計的要求中要有犁煤機的工作顯示，于是在每臺犁煤機上裝有一個接近開關即交流接觸器和一個顯示燈，以反映它的工作情況，當犁煤機工作其接近開關就會動作，顯示燈亮，為了工作的安全，對犁煤機的顯示接110V的電壓。熱繼電器熱繼電器的種類很多，應用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其主要由熱元件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機械輾壓而成。熱繼電器是利用電流的熱效應原理工作的保護電器，在電路中作電動機的過載保護。電動機在實際運行中，常遇到過載情況，過載時間長時，繞組溫

38、升超過了允許值是將會加劇繞組絕緣老化，縮短電機的使用年限，嚴重時甚至會使電機繞組燒壞。因此，凡電機長期運行時，都需要對其過載提供保護裝置。選用熱繼電器主要應考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應大于被保護電路或設備的正常工作電流。作為電動機保護時，要考慮其型號、規(guī)格和特性、正常啟動時的啟動時間和啟動電流、負載的性質等。在接線時對星型聯(lián)結的電動機，應選擇帶斷相保護的熱繼電器。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動機的額定電流相等。在此系統(tǒng)中選用JR16-20型的熱繼電器。 熔斷器熔斷器是一種簡單而有效的保護電器。在使用時，熔斷器串接在所保護的電路中，作為電路及用電設備的短路和嚴重過載保護

39、，主要用做短路保護。熔斷器的容體與被保護的電路串聯(lián)，當電路正常工作時，容體允許通過一定大小的電流而不熔斷。當電路發(fā)聲短路或嚴重過載時，熔體中流過很大的故障電流，當電流產生的熱量達到熔體的熔點時，熔斷器斷切電路，從而達到保護電路的目的。（1） 熔器類型的選擇 其類型應根據線路的要求、使用場合和安裝條件來選擇。例如用于電動機過載保護設時，一般要求熔斷器容量不大，也不要求限流，但希望其安秒特性平穩(wěn)；用于配電時，如短路電流較大，則選高分斷能力或要求帶限流作用的，如RT0系列；在經常發(fā)生故障的地方，最好選用可折式，如RC1A、RL1、RM10等系列；在易燃品的地方，當然禁止選用敞開式的，并且其快速性應該

40、很好等。（2） 熔斷器額定電壓的選擇 其額定電壓應大于或等于線路的工作電壓。（3） 熔斷器的額定電流的選擇 其額定電流必須大于或等于所裝的熔體的額定電流。（4）熔體的額定電流的選擇 熔體的額定電流可按以下幾種情況選擇：1）、對于電爐、照明等阻性負載的短路保護，應使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流，即 IfuI （4.5）式中，Ifu為熔體的額定電流；I為電路的工作電流。2）、保護一臺電動機時，考慮到電動機啟動沖擊電流的影響，應按下式計算 Ifu（1.52.5）IN （4.6）式中，IN為電動機的額定電流 。3）、保護多臺電機時，則應按下式計算 Ifu（1.52.5）INmax+IN （

41、4.7）式中，INmax為容量最大的一臺電機的額定電流；IN為其余電動機的額定電流的總和。4）、要依據動作特性校驗所選擇熔斷器以及上下級的配合，前者是熔斷器自身特性于保護對象的匹配問題，后者是熔斷器之間的配合問題，在要求時才進行校驗。由公式得：4KW的電機8.2×2=16.4A可選用NGT00 20A型的電機；11KW的電機22.5×2=45A可選用NGT00 50A型的熔斷器；15KW的電機29.5×2=59A 可選用NGT00 63A型的熔斷器；同理30KW的電機可選用NGT1 125A型的熔斷器、37KW的電機可選用NGT1 160A型的熔斷器、45KW的電

42、機84.5×2=169A 可選用NGT1 160A型、5.5KW的電機可選用NGT00 25A、7.5KW的電機可選用NGT00 35A的熔斷器；對于總的電路的熔斷器選擇，可根據公司計算的，可選擇NGT4 1000A型的熔斷器。電機主電路圖的設計MFL3NL2L1由于所有的皮帶電機和給煤機的工作方式和工作環(huán)境是一樣的，只是功率有所不同，所以它們的主電路的接線方式是類似的。其主電路接線圖如圖4.1所示：FRKMFL3NL2L1M圖4.1 主電路接線圖軟件設計熱電廠輸煤皮帶控制系統(tǒng)主要是通過皮帶運輸機完成卸煤及上煤任務，本設計采用以PLC為核心控制12臺皮帶運輸機，其中1#3#皮帶機完成

43、卸煤任務；4#7#（有A、B兩條輸送線）皮帶機完成上煤任務。12臺皮帶運輸機、給煤機分別用13臺電動機（M1M13）帶動。系統(tǒng)軟件控制要求為：（1）起動。起動時，為了避免在前段運輸皮帶上造成煤料堆積而造成事故，系統(tǒng)要求逆煤料的流動方向按一定時間間隔順序起動，即先起動該段的最后一臺皮帶機或設備，經過5S延時后，再依次延時起動該段的其它皮帶機和設備。卸煤部分：先起動3#皮帶機，經5S延時，2#皮帶機起動，經過5S延時，起動1#皮帶機，再經過5s延時，起動料斗。卸煤部分的起動過程完成。上煤部分：先起動0#皮帶機，經5S延時，7#皮帶機起動，經過5S延時，6#皮帶機起動，經過5S延時，5#皮帶機起動，

44、經過5S延時，4#皮帶機起動，再經過5S延時，給煤機起動，上煤部分的起動過程完成。（2）停止。停止時為了使運輸皮帶上不殘留煤料而造成事故，系統(tǒng)要求順煤料流動方向按一定時間間隔順序停止，即先停止最前一臺皮帶機或設備，待30S延時后，在依次停止其它皮帶機和設備。卸煤部分：先停止料斗，經過30S延時后，1#皮帶機停止，經30S延時后，2#皮帶機停止，再經305S延時，3#皮帶機停止。卸煤部分的停止過程完成。上煤部分：先停止給煤機，經過30S延時后，4#皮帶機停止，經過30S延時后，5#皮帶機停止，經過30S延時后，6#皮帶機停止，經過30S延時后，7#皮帶機停止，再經過30S延時后，0#皮帶機停止。

45、上煤部分的停止過程完成。（3）緊急停止。當整個系統(tǒng)遇有緊急情況時，這種情況下，系統(tǒng)將無條件地把全部皮帶機停止。（4）故障停止。當某臺皮帶機或設備發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待煤料運完后才停止。如2#皮帶機遇有故障時，2#、1#皮帶機和料斗立即停止，經30S延時，3#皮帶機上無煤料時，3#皮帶機停止。整個熱電廠輸煤控制系統(tǒng)由一臺PLC控制，而在實際的運行過程中，整個輸煤系統(tǒng)的卸煤部分和上煤部分是兩個不同的工作過程，其工作的過程互不受干擾和影響。此輸煤系統(tǒng)的卸煤部分和上煤部分分別有單機和聯(lián)機控制、手動和自動控制的方式供選擇。在熱電廠的實際現(xiàn)場，在每一臺皮帶機

46、或設備上都裝有一個選擇轉換開關，以供其選擇自動控制方式或是單機（手動）控制方式，綜合考慮實際操作的方便性和工廠設備投資成本的高低（可編程序控制器輸入輸出點數(shù)越多價格就會越昂貴），單機（手動）控制方式的設計與PLC的控制和犁煤機的工作顯示沒有關系，即在每一臺設備或皮帶機的繼電器線圈之間串接一顯示燈，在犁煤機的接近開關線路上串接一顯示燈，顯示其工作狀態(tài)即可。所以軟件部分的設計主要是自動程序的設計，將其分為公共程序、卸煤部分和上煤部分的自動程序設計，其系統(tǒng)程序的示意框圖如圖5.1所示。公 用 程 序卸煤部分自動程序上煤部分自動程序 圖5.1 系統(tǒng)程序示意框圖因為整個熱電廠輸煤控制系統(tǒng)由一臺PLC控制

47、，共有0#7#等12條輸送帶，由一個控制室控制，將這一臺PLC放在此控制室，對其說明如下： （1）控制要求整個控制系統(tǒng)可以分為卸煤部分和上煤部分。1#、2#、3#輸送帶主要完成卸煤工作，即卸煤部分，此部分具有單機控制和聯(lián)動控制，手動和自動方式供選擇且具有急停和報警功能。當運行方式確定為聯(lián)動后，按下起動按鈕，電鈴響對各崗位發(fā)出預告信號，電鈴響一分鐘后自動停止，然后起動3#輸送帶，再按逆煤流方向逐一起動每臺聯(lián)鎖電機，最后一臺電機起動完后，各臺設備正常運行。正常停機按下停止按鈕，料斗停止下煤，經一定延時后，各輸送帶按順煤流方向依次延時停機。如果遇其設備故障，該設備及其前面的設備立即停機，而該輸送帶以

48、后的皮帶待料運完后停機。0#、4#、5#、6#、7#輸送帶主要完成上煤工作，即上煤部分，其與卸煤部分的要求一致，只是分AD、BD兩種方式運行。（2）控制對象卸煤部分：a、料斗電磁閥1個b、1#輸送帶皮帶傳動電動機1臺拉繩開關1個c、2#輸送帶皮帶傳動電動機1臺拉繩開關1個d、3#輸送帶皮帶傳動電動機1臺拉繩開關1個犁煤機3臺，每臺裝設1個接近開關，共3個。卸煤部分的輸入、輸出點數(shù)如下：1）輸入信號。自動/手動方式的選擇需要1個輸入點；聯(lián)鎖啟動、停車、急停車需要3個輸入點；給煤機、13號皮帶機的熱繼電器觸點需要4個輸入點；1#3#號皮帶機的拉繩開關需要3個輸入點。 共需11個輸入點。2）輸出信號

49、。聯(lián)鎖啟動預告電鈴和故障報警電鈴需要2個輸出點；控制料斗電磁閥和1#3#號皮帶機的3個交流線圈需要4個輸出點；共需要6個輸出點。上煤部分：a、給煤機1臺，包括電機1臺b、4#輸送帶（A）、（B）皮帶傳動電動機2臺拉繩開關2個c、5#輸送帶（A）、（B）皮帶傳動電動機2臺拉繩開關2個d、6#輸送帶（A）、（B）皮帶傳動電動機2臺拉繩開關2個e、7#輸送帶（A）、（B）皮帶傳動電動機2臺拉繩開關2個A、B每條輸送帶需犁煤機1臺，共需接近開關2個 f、0#輸送帶皮帶傳動電動機1臺拉繩開關1個犁煤機3臺，需接近開關3個。卸煤部分的輸入、輸出點數(shù)如下：1）輸入信號。聯(lián)鎖啟動、停車、急停車需要3個輸入點；

50、給煤機、4#7#和0#號皮帶機的熱繼電器觸點需要10個輸入點；4#7#和0#號皮帶機的拉繩開關需要9個輸入點。 共需22個輸入點。2）輸出信號。聯(lián)鎖啟動預告電鈴和故障報警電鈴需要2個輸出點；AD和BD的工作方式的顯示需要2個輸出點；控制給煤機和1#3#號皮帶機的10個交流線圈需要10個輸出點；共需要14個輸出點。綜上所述，共需要33個輸入點，20個輸出點，我選擇在設計中，首先將根據輸入輸出將PLC的輸入輸出端確定，分配所對應的觸點，其I/O分配如表5.1所示：表5.1 系統(tǒng)I/O分配表輸入設備輸入點分配輸出設備輸出點分配手動/自動選擇開關卸煤部分啟動按鈕卸煤部分停止按鈕卸煤部分急停按鈕上煤部分

51、啟動按鈕上煤部分停止按鈕上煤部分急停按鈕料斗YV0熱繼電器動斷觸點1#皮帶熱繼電器動斷觸點2#皮帶熱繼電器動斷觸點3#皮帶熱繼電器動斷觸點AD/BD運行方式轉換開關給煤機熱繼電器動斷觸點4#A皮帶熱繼電器動斷觸點5#A皮帶熱繼電器動斷觸點6#A皮帶熱繼電器動斷觸點7#A皮帶熱繼電器動斷觸點4#B皮帶熱繼電器動斷觸點5#B皮帶熱繼電器動斷觸點6#B皮帶熱繼電器動斷觸點7#B皮帶熱繼電器動斷觸點0#皮帶熱繼電器動斷觸點1#皮帶拉繩開關動斷觸點2#皮帶拉繩開關動斷觸點3#皮帶拉繩開關動斷觸點4#A皮帶拉繩開關動斷觸點5#A皮帶拉繩開關動斷觸點6#A皮帶拉繩開關動斷觸點7#A皮帶拉繩開關動斷觸點4#B

52、皮帶拉繩開關動斷觸點5#B皮帶拉繩開關動斷觸點6#B皮帶拉繩開關動斷觸點7#B皮帶拉繩開關動斷觸點0#皮帶拉繩開關動斷觸點X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27X30X31X32X33X34X35X36X37X40X41料斗YV0電磁閥1#皮帶機(M1)交流線圈2#皮帶機(M2)交流線圈3#皮帶機(M3)交流線圈給煤機電機(M13)交流線圈4#A皮帶機(M4)交流線圈5#A皮帶機(M5)交流線圈6#A皮帶機(M6)交流線圈7#A皮帶機(M7)交流線圈4#B皮帶機(M8)交流線圈5#B帶機(M9)交流線圈6

53、#B帶機(M10)交流線圈7#B帶機(M11)交流線圈0#皮帶機(M12)交流線圈卸煤啟動預告電鈴卸煤故障電鈴上煤啟動預告電鈴上煤故障電鈴上煤部分AD工作方式顯示上煤部分BD工作方式顯示Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23控制系統(tǒng)的公共程序在SA0處于自動狀態(tài)（X0接通）時，功能繼電器M8002將中間繼電器M0和M1初始化，利用M0和M1使卸煤部分和上煤部分的狀態(tài)初始化。另外存在著上煤系統(tǒng)和卸煤系統(tǒng)故障電鈴的處理情況，發(fā)生故障有兩種可能：皮帶機或設備過載；皮帶機的拉繩開關作用。不管是什么時候發(fā)生故障，都會發(fā)出報警鈴聲。其梯形圖

54、及指令表見附圖二卸煤部分自動程序卸煤部分的自動程序分為起動、停止、緊急停止、故障停止四大部分。起動：按下起動按鈕SB1，X1接通，Y16接通發(fā)出預告電鈴信號，同時定時器T33接通開始定時，一分鐘后，T33的常開觸點閉合，電鈴聲停止，為防止皮帶打滑或橫向斷裂造成落煤管堵煤和跑煤事故發(fā)生，系統(tǒng)按逆煤流方向起動最后一臺皮帶機即Y3接通，M3起動，3#皮帶機起動運行。T3開始計時，在此時間段內若停止按鈕SB2動作，則系統(tǒng)轉入停止程序；若停止按鈕SB2不動作，5S后T3的常開觸點閉合，Y2接通，M2起動，2#皮帶機運。T2開始計時，在此時間段內若停止按鈕SB2動作，則系統(tǒng)轉入停止程序；若停止按鈕SB2不動作，5S后T2的常開觸點閉合，Y1