基于PLC与变频器的连续输灰改造项目

哈尔滨理工大学成人（继续）教育学院毕业设计（论文）- 0 -基于 S7-300 PLC 燃煤锅炉机组电除尘气力输灰系统设计摘 要本文介绍#5-#7 燃煤锅炉电除尘连续气力输灰改造项目，本项目共 3台锅炉 12 个灰斗，其中 240t/h 锅炉 1 台，130t/h 锅炉 2 台；每个灰斗下各配置 1 台连续输送泵，12 台连续输送泵，设 3 条管道输送至灰库内。采用低压气力连续输送系统，以罗茨风机和连续输送泵为核心设备，配套其它设备包括落灰管，输灰管道，阀门，灰库顶部的除尘器、库底的干灰加湿机、散装机，灰库流化系统和灰库料位计等，本工程一台布袋除尘器为一套独立输送系统，灰库及灰库设备共用。灰库的其他设备均可独立运行，与输送系统没有联锁关系。气力输灰系统采用较为先进的可编程序控制器（Programmable Logic Controller 简称 PLC）集中控制，分为自动控制、远方集中手动控制和就地手动控制三种控制方式，自动控制程序方式采用西门子 S7-300 PLC 结合步科 ET100 触摸屏实现设备启停、监视、运行数据和故障报警信号的采集自动化，便于运行数据自动分析和故障判断，并对系统中的故障实现分类报警。系统分为连续运行和优化运行两种自动运行方式。优化运行是指锁气器在灰斗高低料位信号时自动延时启动停止运行。连续运行是指锁气器连续运转，不受灰斗料位影响。哈尔滨理工大学成人（继续）教育学院毕业设计（论文）- 1 -关键词： 连续气力输灰系统；西门子 S7-300 PLC；步科 ET100 触摸屏；变频器- 2 -Design of pneumatic ash conveying system for coal fired boiler unit based on S7-300 PLC AbstractThe #5-#7 coal-fired boiler precipitator continuous pneumatic ash transformation project in this paper, the project a total of 3 boilers 12 ash hopper, wherein 240t/h boiler 1 units, 1 units each of 240t/h boiler; ash bucket each configuration 1 continuous conveying pump, 12 continuous pump, 3 pipeline to the ash storehouse. With the continuous low pressure pneumatic conveying system, the roots blower and continuous conveying pump as the core equipment, supporting other equipment including ash falling pipe, ash conveying pipe, valves, ash storage at the top of the dust collector, the bottom dry ash humidifying machine, bulk machine, ash storage fluidization system and ash base material level meter. The project of a dust collector for a set of independent transportation system, ash base and ash storage equipment Co. Other equipment can be run independently, and there is no interlocking relationship with the conveying system. The use of more advanced PLC pneumatic ash conveying system (Programmable Logic Controller referred to as PLC) is divided into centralized control, automatic control, remote manual control and manual control three control mode, automatic control program using SIEMENS S7-300 PLC with Eview ET100 touch screen to achieve the equipment start and stop, monitoring, and operation data fault alarm signal acquisition automation, convenient operation and automatic data analysis and fault diagnosis, and the fault alarm system in the realization of the classification. The system is divided 哈尔滨理工大学成人（继续）教育学院毕业设计（论文）- 3 -into two kinds of automatic operation mode: continuous operation and optimal operation. Optimal operation refers to the air lock on the dust level material signal automatically when the delay start stop operation. Continuous operation refers to the gas locking device for continuous operation, no material impact bucket.Key words: Continuous pneumatic ash conveying system; SIEMENS S7-300 PLC; Eview ET100 touch screen; frequency converter哈尔滨理工大学成人（继续）教育学院毕业设计（论文）- 4 -第 1 章 目 录 摘 要 .1关键词. 2Abstract.3Key words . 4第一章 绪论 .51.1 设计背景1.2 连续输灰系统简介第二章 系统软硬件设备简介 .82.1 PLC 简介2.2 触摸屏简介2.3 变频器简介2.4 传感器简介2.5 气体连续输送泵介绍2.6 罗茨风机简介第三章 系统电气回路 设计 .143.1 系统主回路设计3.2 罗茨风机电气回路设计3.3 气体连续输送泵电气回路设计第 4 章 系统软件设计.184.1 西门子 S7-300 设计及编程4.1.1S7-300 硬件组态4.1.2 S7-300 编程4.2 触摸屏设计及组态第五章系统调试.705.1 系统启动5.2 系统停机第六章 系统日常维护及故障处理.736.1 系统日常巡检及维护6.2 系统故障处理6.2.1 设备本体故障哈尔滨理工大学成人（继续）教育学院毕业设计（论文）- 5 -6.2.2 系统故障致 谢.78参考文献 .79哈尔滨理工大学成人 (继续)教育学院毕业论文- - 6 - -第一章 绪论1.1 设计背景随着我国环境保护工作进入以保护环境优化经济增长阶段，环境标准正成为市场准入的重要条件，环境标准日益严格。本厂#5-#7 燃煤锅炉机组，其中 240t/h 锅炉 1 台，240t/h 锅炉 1 台；采用静电除尘设备收集锅炉飞灰，每台电除尘含四个电场，各电场配置一个灰斗存储积灰，共 12 个。每个灰斗采用独立放灰系统，。系统设备较多，磨损大，损坏维修工作量大；每两个电场配置一个布袋除尘器，物料收集不集中，扬尘较严重环保工作较为严峻。灰斗内的积灰有灰车随来随放，常常放回不及时，灰斗积灰较多，造成电除尘极板短路，设备故障，影响电厂粉尘数据超标，影响电厂正常生产。故决定对现有输灰系统进行改造，加装 1000m灰库一个，原每个灰斗下各配置 1 台连续输送泵，12台连续输送泵，设 3 条管道输送至灰库内。飞灰随收随输至灰库，灰斗不积灰，灰库设置一台放灰系统，解决了设备多，维护工作量大的缺陷1.2 连续输灰系统简介除干灰工程，采用低压气力连续输送系统，该系统以罗茨风机和连续输送泵为核心设备，配套其它设备包括落灰管，输灰管道，阀门，灰库顶部的除尘器、库底的干灰加湿机、散装机，灰库流化系统和灰库料位计等，本工程一台布袋除尘器为一套独立输送系统，灰库及灰库设备共用。系统控制分三级操作：就地箱、控制屏、程控柜。就地箱优先级最高，一般在单台设备调试和检修时使用，控制屏可以对系统设备进行集中手动操作，但没有联锁关系，一般在单台设备调试、检修或程控系统故障时应急使用，在系统正常运行时应在程控柜操作。自动控制操作方式分为优化哈尔滨理工大学成人 (继续)教育学院毕业论文- - 7 - -运行与连续运行，优化运行是指锁气器在灰斗高低料位信号时自动延时启动停止运行。连续运行是指锁气器连续运转，不受灰斗料位影响。低压气力连续输送系统与同类产品相比较，具有以下优点：1. 固气比（混合比）高，输送距离长，输送速率快。运行工作压力低（一般在 0.10.5MPA）,流速低。在提高输送效率的同时，有效的减少了管道的磨损，较低压缩空气消耗量。2. 系统自动化程度高，操作简单利用 PLC 程序控制对整个输送过程实行全自动控制。3. 输送管道布置灵活，由于密封管道中输送物料，可严格保证物料品质，使其不受潮，对外无粉尘污染，不受各种气候环境影响，有利于生产和环境保护第二章 系统软硬件设备简介2.1 PLC 简介可编程序控制器（programmable controller），一般简称为PLC（programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。S7-300 是德国西门子公司生产的可编程序控制器 (PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。产品特性： 针对低性能要求的模块化中小控制系统有不同性能档次的 CPU 模块可供选用哈尔滨理工大学成人 (继续)教育学院毕业论文- - 8 - - 可选择不同类型的扩展模块，扩展多达 32 个模块，有可在露天恶劣条件下使用的模块类型模块内集成背板总线， 产品设计紧凑，可用于空间有限的场合网络连接 - 多点接口 (MPI), -PROFIBUS 或-工业以太网循环周期短、处理速度高指令集功能强大（包含 350 多条指令），可用于复杂功能2.2 触摸屏简介触摸屏（touch screen ）又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。步科 ET 系列触摸屏参数如图一所示图一 步科 ET 系列触摸屏参数哈尔滨理工大学成人 (继续)教育学院毕业论文- - 9 - -2.3 变频器简介变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。英威腾变频器是由深圳市英威腾电气股份有限公司研发、生产、销售的国内知名变频器品牌。主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度，并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性及超强的过载能力，在变频器市场占据着重要的地位。本设计选用 CHF100A-