基于PLC的电厂输煤系统设计PLC300输煤系统设计本科毕业设计论文.doc

本科生毕业设计学 院： 信息与电气工程学院 专 业： 电气工程与自动化 设计题目： 基于plc的电厂输煤系统设计 专 题： 任务下达日期： 2012年2月 20日毕业设计日期：2012年2月20日 至2012年6月15日毕业设计题目：基于plc的电厂输煤系统设计摘 要输煤系统是电厂的重要组成部分，电厂输煤系统运作的性能关系到电厂生产效率以及工人的身体健康。由于早期的输煤系统设计自动化水平不高，人工作业量大，维护困难等缺点，因此与现代化工业需求不相适应。本论文结合某电厂输煤系统来说明siemens s7-300系列的plc具有稳定性好、可靠性高、操作维护方便、抗干扰能力强、性价比高等优点。设置十六条皮带机互为备用，实现卸煤程序与给煤程序的顺煤流启动、逆煤流停车功能。系统设计八个燃料煤仓，对系统的锅炉及时加煤。通过选择多种适合的传感器，对整个系统的皮带机、煤仓以及现场进行故障信号采集并做出报警。通过将信号传送给plc实现故障处理，使系统运行稳定、可靠。利用上位机对系统进行监控，使系统运行方便、快捷。利用profibus_dp通讯方式对系统进行通讯，设计一个主站五个从站，完成系统的通讯功能。本文设计的基于plc的输煤控制系统实现方案，最后通过模拟仿真实现plc控制功能；先进的plc技术和通讯技术，实现了系统简洁和功能完善。 关键词：输煤系统；报警；plc abstractthe coal transporting system is an important part of power plant. the performance of coal transporting system is closely concerned with the efficiency of the factory and workers health. as primitive coal transporting system has many disadvantages such as low level of primitive automation, large amount of work, maintenance with a lot of difficulties and so on. it is not adaptable to the requirement of modern industry.coal transporting system of some certain coal factory in this paper is referred to illustrate the advantages of plc of siemens s7-300, such as good stability and reliability .convenient operation and maintenance, nice anti-interference capability and cost performance. functions of unloading and providing coal like shunning coal flow start and inverse of coal flow parking is realized by fixing 16 alternative belt conveyors. 8 coal storehouses are established to promptly increase coal into the boiler .alarming sound is given through opting for various appropriate sensors to this system which collect trouble signals at the point, and belt conveyors as well as coal storerooms of the whole system .all these signals are transmitted to help plc with fault handing and make the system run stable and reliable .transporting system is monitored by the principle computer to make the transporting system function easily and rapidly .to use profibus_dp communication style to communicate with the system .we design a primary station and five slave stations to fulfill the communication function. the design programs in this article is based on plc on the system of transporting coal and at last realize the controlling function ,through analogue stimulation. advanced technology of plc and communication fulfill concise system and function improvement.keywords：coal handling system；alarm； plc目 录1 绪论11.1研究基于plc的电厂输煤系统设计的背景及意义11.2输煤系统主要设计的内容22 控制对象分析32.1输煤设计系统工艺流程32.2 控制对象分析32.3系统设计概要43 硬件设计53.1传感器选型53.3.1速度保护53.3.2煤位保护53.3.3跑偏保护63.3.4烟雾保护73.3.5温度保护83.3.6撕带保护103.3.7拉绳开关103.3.8粉尘保护113.3.9堆煤保护113.2plc硬件设计123.2.1plc选型123.2.2plc硬件组态以及端子接线153.2.3符号表183.3主回路和控制回路设计193.3.1皮带的主回路与控制回路设计193.3.2挡板电机设计213.4系统结构设计223.4.1系统工作流程图223.4.2系统通讯功能243.4.3系统工作方式254 软件设计284.1卸煤控制294.2给煤控制304.3挡板控制315 监控设计335.1监控系统概述335.2监控系统设计336 结论397 参考文献40附录41翻译部分50英文文献50中文翻译55四、调试结果59致谢621 绪论1.1研究基于plc的电厂输煤系统设计的背景及意义1电厂输煤系统的背景传统的电厂输煤系统由于自动化水平不高，输煤系统现场的环境恶劣，严重损害工人身体的健康。同时由于系统范围大，遇到紧急情况无法及时报警，因此也降低了发电厂生产效率。随着现代工业用电量的增加，对发电厂发电要求也就相应提高，因此对电厂的输煤量与稳定性的要求大大提高，传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要。在目前的电力设备中，由于plc的控制性能稳定，因此在调速器、保护、监控等都得到了成功的应用，并取得了很好的经济效益。本设计结合某电厂输煤监控系统来说明siemens s7-300系列的plc具有的稳定性好、可靠性高、操作维护方便、抗干扰能力强、性价比高等一系列的优点。2电厂输煤系统的现状现在的电厂输煤控制系统有两种：一种是基于plc的自动控制，相对自动化水平有所提高；另一种是传统的热电厂输煤系统，主要是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统。由于输煤系统现场环境十分恶劣，极大损害了工人的身体健康。由于输煤系统范围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等等麻烦，大大降低了发电厂的生产效率。传统的输煤系统己无法满足发电厂的需要。随着火力电厂单机容量和总装机容量的不断扩大，因此需要一个稳定、可靠的燃料供应。与先进的主机控制系统相比，目前的输煤控制系统则显得十分落后。基本上为集中加就地控制模式，其中plc控制系统仅仅满足了皮带输送机的集中控制功能。简言之，其plc控制器仅仅代替了皮带输送机及其辅助设备(如档板、振打器等)的启、停按钮的功能，其完成的仅仅是部分设备的顺序控制功能，无法达到整个系统的协调控制，其斗轮机、翻车机、环式给煤机均处于各自相对独立的情况下运行，其结果是运行岗位人员设置过多，人员工效较低，系统设备间配合不协调，设备空转导致的电能损耗以及设备磨损等损耗较大。3电厂输煤系统的发展趋势plc在输煤系统中的应用基本上限于设备级，各设备或系统处于各自的plc控制之下，相互间基本独立。随着国内火电厂机组的扩建和plc技术的迅速发展，与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样，输煤系统的plc控制也将从设备级发展到车间级。同时电厂输煤将会向更高水平的自动化方向发展，对于的电厂输煤系统而言，很多设备都是独自工作的，不受系统直接控制，因此增加了大量人工投入。未来的电厂输煤系统将会向着更高水平的自动化方向发展2012届本科毕业设计（论文） 第62页1.2输煤系统主要设计的内容1.预期达到以下目标a) 研究电厂输煤系统各种工作方式下的驱动控制，实现输煤系统安全可靠运行；b) 为电厂输煤系统运行电控系统或者新的系统研制与开发提供参考，促进电厂输煤系统自动化控制水平；c) 研究电厂输煤系统的软、硬件网络结构，不但使系统运行安全可靠，而且使施工更加便捷，提高效率；d) 与传统的系统相比具有节约能耗、增加运煤效率的特点。2.本设计主要设计内容 本文在充分考虑输煤系统的作用和运行可靠性的基础上，设计了一条两路多段皮带机互为备用的输煤系统，从结构上保证了输煤系统运行的可靠性。本设计对系统进行监控、报警、趋势作了设计。根据输煤系统的范围大、运行方式多，提出了基于plc的输煤控制系统实现方案，该方案不仅降低了人工作业量，而且提高了发电厂生产效率。同时利用组态软件进行上位机监控，大大降低了现场人工作业量，也保证了系统的可靠运行。本文设计的系统主要包括：卸煤与给煤的顺煤流启动，逆煤流停车。包括设计皮带的各种保护装置；利用上位机进行监控，如有报警能自动处理故障，启用备用皮带机达到多路备用输煤效果。设计重点在于系统的正常运行、程序控制、上位机监控以及故障采集、报警与处理等，从而确保系统稳定、安全、可靠地运行。2 控制对象分析2.1输煤设计系统工艺流程全球市场、全球经济的形式与发展是信息时代的一个重要特征，它对企业发展既是一个机遇，也是一个挑战。特别是正处于转轨时期的我国电厂等大型企业，挑战性更加艰巨。电厂是控制国家经济命脉的重要产业。而我国电厂有一部分仍旧沿袭早期的控制系统。电厂的自动化水平要求比较高，所以本设计围绕电厂输煤系统进行设计，提高其自动化水平。图2.1系统工艺图2.2 控制对象分析整个系统共有16条皮带组成，一共2个煤场，用作来煤储存。系统设计很清晰，首先需要对来煤进行卸煤控制，电厂来煤分水路和陆路，水路由大型驳船将煤运至电厂码头，再用卸船机进行卸煤。陆路主要有火车运煤，通常采用翻斗车或者底开车卸煤。本设计以水路来煤为例进行设计。电厂来煤一般都是一次性大量来煤，除了满足锅炉燃煤外，剩余的煤将由皮带运输机经斗轮堆取料机堆放到露天煤场和干煤棚以备用。斗轮堆取料机的堆煤和取煤作业通常由其自己的pc控制系统按照严格的控制顺序和连锁关系进行控制。其次，系统需要将运至煤场的煤送到煤仓，这就是给煤控制。煤从码头或煤场通过皮带运输机送到转运站，然后再经转运站中皮带给煤机的不同运行方向和闸门与挡板的不同位置，将煤运送到选定的下一条皮带运输机，再经过碎煤机房，最终将煤送到锅炉煤仓，这个过程叫着上煤。上煤控制主要通过选择输煤顺序，在相应的连锁条件下，实现皮带运输机的自动启动、停止和保护（皮带运输机的保护有：皮带跑偏，皮带超载，皮带撕裂，皮带张紧，皮带超速等），自动确定皮带给煤机的运行方向和闸门、挡板位置，以及有关设备的连锁控制（磁铁分离器、金属探测器、皮带秤等），并对这些设备的运行情况进行监视，发送报警和连锁信号。煤仓是否需要加煤，一般由煤仓的煤位决定。当某一煤仓出现低煤位的时候，要及时上煤；当某一煤仓出现高煤位时，要轮换到下一个煤仓上煤；若某一个煤仓出现紧急低煤位，还必须优先上煤；煤仓上煤由皮带上面的犁煤器来实现，配煤控制就是控制卸煤小车的前进、后退自动定位，或者犁煤器的抬起落下，它属于输煤控制的一部分，但必须参与系统的连锁运行。系统的皮带能否正常运行需要考虑传感器的检测，必须对皮带进行各种保护，如遇故障能够及时的报警并处理。系统能否正常运行，还需要对上位机进行设计，有效合理的设计是系统可靠运行的保障！2.3系统设计概要1皮带机设计本系统由于皮带机条数比较多，系统工作可选择的情况也比较多。本设计需要设计的内容是互为备用的十六条皮带机运煤系统。皮带机的运行必不可少牵扯到皮带机的启动与停车顺序。设计所要完成的是对其进行plc编程，对于本系统plc编程必不可少需要在皮带机启动与停止过程中使用定时器对其进行必要延时。2挡板设计系统由于采用备用皮带机，在皮带机运行过程中如果有其中的一条出现故障需要启用备用皮带的时候，相应煤流必须流向启动的皮带。这就要求，皮带运输过程的两两相接触需要有一个设备完成煤流的切换，在本设计中我们将这种切换装置称为挡板。挡板的运行需要完成正反装。3传感器设计为了确保运煤系统的稳定、可靠运行，避免在运行过程中出现故而无法及时查出。所以设计的过程必须应用大量的传感器对系统可能出现的各种故障进行检测并将信号及时反馈给plc，然后作相应故障排除。3 硬件设计3.1传感器选型3.3.1速度保护1.选型：gsh5概述：当皮带机运行时，从动滚筒安全不转，连续超过5-10s时，低速故障报警信号延时保持约2s 1s。线制为二线制，响应时间：不大于1 s，输出状态电流信号：恒流信号5ma/1ma，输出信号负载阻抗不小于1k，工作电压：dc12v 电流80ma。2.与plc接线：接数字量di端口。3.工作原理：gsh5型速度传感器主要用于胶带运输机因皮带打滑（失速）或超速时，对皮带机进行监控和保护。将磁钢固定到从动轮端面，将速度传感器固定到机架上，感应端靠近磁钢。皮带机正常运转后，按下标定按钮即可。将磁钢安装在皮带机从动轮的端面，随从动轮旋转，当速度传感器靠近磁钢时，使速度传感器的磁敏元件产生与从动轮转速成正比的正脉冲信号，每个正脉冲触发单稳态电路，经反向后产生一定脉宽的正脉冲，此时的正脉冲与磁敏元件发出的正脉冲同时输入另一单稳态电路。速度正常时，此两脉冲同时输入单稳态电路，变换后，“速度”端输出高电平；若皮带打滑，从动轮速度下降，磁敏元件发出的正脉冲将不能与前一脉冲触发的正脉冲同步，经一段时间延时后使速度传感器“速度”端输出低电平，失速指示灯亮，主机执行继电器释放，切断皮带机控制电源，实现了低速保护。通过拨动开关可改变单稳态电路的脉宽，从而使速度可在13转/秒可调。4.参数：额定电压：dc 12v；工作电流：80ma；测量范围：（04）转/秒。基本误差：2.5%线性误差：2.5%回程误差：2.5%重复性： 1.5%输出信号：（a型机）电平信号: 低电平0.5v，高电平3v（b型机）脉冲信号输出：方波、转速传感器每转输出一个脉冲信号本安参数：ui: dc12.5v，ii:40ma，li：2.3mh，ci：4.7f外形尺寸：132*95*39mm3.3.2煤位保护1.选型：智能型雷达料位计nyrd8032.与plc接线：接模拟量ai端口。3.工作原理：发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。图3.1智能型雷达料位计nyrd803结构图天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离d与脉冲的时间行程t成正比： d=ct/2其中c为光速因空罐的距离e已知，则物位l为：l=e-d4.参数：最大量程：35m测量精度：1mm过程连接：法兰316l天线材料：不锈钢316l/ptfe过程温度：-40-250c过程压力：-1.0-40bar频率范围：6.8ghz信号输出：两线制4-20ma/hart3.3.3跑偏保护1.选型：gej（a）型跑偏传感器2.概述：gej（a）型跑偏传感器（以下简称传感器）适用于煤矿井下含有爆炸性气体（ch4）的环境中以及露天煤矿、选煤厂等工作场所，作为矿用带式输送机保护装置的跑偏保护信号检测之用。安装及使用注意事项将传感器固定在皮带机两侧的支架上，使跑偏探杆位于皮带允许跑偏的极限位置，打开传感器接线盒，用电缆将d（跑偏信号）、o（电源地）接至带式输送机保护装置主机内对应的接线端子上。3.与plc接线：接数字量di端口4.工作原理：传感器的跑偏探杆位于皮带允许跑偏的极限位置，正常时皮带不接触跑偏探杆，传感器的两接线端子不接通；当皮带跑偏接触到跑偏探杆并推动探杆偏离正常位置303时，传感器的两接线端子接通。5.参数：主要技术特征防爆型式：矿用本质安全型型号含义：g：传感器；e：跑偏；j：主参数，角度型；(a)：主设计序号接点容量：12v/0.3a；接点接探电阻0.1，振动、冲击后0.2；动作角度：303；复位角度：203；动作性能：传感器探杆偏离正常位置至动作角度时，两输出端子应接通；传感器探杆自动返回原位到达复位角度时，两输出端子应断开；探杆动作力：20n100n；传输电缆长度1000m，分布电容0.1f/km，分布电感1mh/km；外形尺寸：380mm170mm72mm；质量：3kg。3.3.4烟雾保护1.选型：gqq0.1（原型号kgq-1型）烟雾传感器2.概述：主要用于对煤矿井下橡胶、煤尘等因摩擦起热或其它原因产生的烟雾进行监测。本传感器采用先进的气敏型探头，经过特殊电路处理后。具有灵敏、可靠、无误动、无拒动等特点。外壳小巧玲珑，使用方便，是目前安装烟雾报警的理想部件。3.与plc接线：接数字量di端口4.工作原理：接上电源后，其绿灯亮，待稳定10分钟后，绿灯灭红灯亮，表示检测探头热稳定时间结束，传感器进入检测状态。当有少量烟雾进入烟室后，红灯闪亮，同时控制三级管导通，输出低电平，烟雾故障指示亮，使继电器闭合。实现烟雾保护或自动灭火。同时报警。主机实现保护并闭锁，此时要重新启动，需在故障排除后，并按一下停止按钮解锁后，再按动启动按钮，皮带机才能起车运行。5.参数：电网电压允许波动范围:-25%+10%工作电压：dc12v工作电流：150ma恢复时间：大于5秒传感器到主机的传输距离不得小于1000m，（单芯截面积1.5mm2）传感器的输出信号制应符合mt209-1990第5.3条的规定并应在无烟检测为（5-10v），有烟报警0.5v当烟雾浓度为0.1mg/m3时，传感器的其响应时间30s。传感器灵敏度为ii级。3.3.5温度保护1.选型：gwd100g型温度传感器2.概述：gwd100g型温度传感器（以下简称传感器）是用于连续监测煤矿井下环境温度或抽放管道内气体温度的模拟量传感器，能就地数字显示温度测量值并输出标准信号传送给关联设备。该传感器经国家防爆检验机关进行联机检验后，可与国内各类型监测系统配套，适用于煤矿井下有自燃倾向的采掘工作面、回风巷、采空区、机电硐室等地点固定适用和瓦斯抽放管道中连续监测温度使用。该传感器具有以下特点：（1）采用高精度和新型智能数字高精度温度ic元件，使用寿命长，防潮防尘防腐蚀，仪器性能更加稳定；（2）采用新型单片微机和高集成数字化电路，使电路结构简单，性能可靠，便于维修与调试；（3）采用红外遥控调校零点、灵敏度等功能，调校简便；（4）外壳采用q235钢材料设计，增强了传感器的抗冲击和抗腐蚀能力。3.与plc接线：接模拟量ai端口4.工作原理：该传感器以多功能超低功耗的单片机（soc）为中央处理单元、由放大电路、数字显示、信号输出等单元电路组成，框图如下：cpu主板图3.8温度传感器电路原理框图传感器的温度检测采用集成半导体工艺制成的采样头采样，将温度变化转换为模拟电压信号，经ad620放大后直接送入单片机处理。单片机将采集到的信号经处理后就地数字显示，并转换为标准信号传输到关联设备，实现远程集中监控。传感器结构设计充分考虑了恶劣环境的环境条件，在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，保证传感器能稳定可靠的工作。5.参数：（1）适用条件环境温度：040相对湿度：98%rh大气压力：86kpa116kpa适用于有瓦斯和煤尘爆炸的危险环境下（2）主要技术指标：测量范围：0100（分辨率：0.1）基本测量误差：2 显示方式：四位红色数码管显示第一位：功能显示；1零点调节2精度调节3自检后三位：测量数值显示（单位）信号输出：200hz1000 hz（脉冲宽度大于0.3ms）寿命：一年以上防爆标志：exibi防爆型式：矿用本质安全型传输距离：2.0km（电缆参数：截面积：1.5mm，电阻：12.8/km，分布电感：0.8mh/km,分布电容：0.06f/km）。（3）外壳特征：外壳材料：q235钢外壳颜色：金属光泽外壳尺寸：(21512450)mm质量：0.5kg（4）关联设备：kj91a-d-220/380/660型电源箱：防爆标志：exibi防爆合格证号：1052461安全标志编号：20054297生产厂家：南京富邺科技有限公司（5）配接设备：kj91a-f-12型分站：防爆标志：exibi防爆合格证号：1054463安全标志编号：20054296生产厂家：南京富邺科技有限公司（6）本安参数：a)ui:18.5v.dc，ii:115mab)li:0.3mh，ci:0.1uf3.3.6撕带保护1.选型：gvd1200撕裂传感器2.概述：当运输带撕裂时，撕带传感器把电信号传给主机，主机立即实现停车保护功能。gvd1200（原型号kgv-1型）撕裂传感器为本质安全型，撕裂传感器采用压敏式原理，当皮带纵向撕裂，有1200克物料漏在100cm2面积上时，khp159-z带式输送机综合保护装置主机切断皮带机电源，实现撕带保护。防止事故扩大。3.与plc接线：接数字量di端口4.工作原理：将撕裂传感器两根引出线接入khp-z型主机，正常时，传感器处于断开状态，输出高电平。若皮带撕裂，有物料（煤）约1200g落入传感器上，导点橡胶使键盘两根引线短路，输出低电平，撕裂指示灯亮，主机执行继电器释放，实现撕裂保护，同时发出语言报警信号。5.参数：（1）传感器总面积3000cm2。（2）适用的环境条件a) 海拔高度不超过2000米，压力80110kpa；b) 周围环境温度：-20+40，最高年平均气温20；c) 空气相对湿度95（25）；d) 在有爆炸气体（甲烷）混合物的矿井中；e) 在无破坏金属及绝缘的腐蚀性气体和蒸汽的环境中；f) 在无滴水及其它液体侵入的地方；g) 在无显著摇动和冲击振动的地方；h) 污染等级3级；i) 安装类别类。（3）主要技术参数a) 外壳防护等级：ip54；b) 外形尺寸1360mm340mm38mmc) 重量：18.5kgd)接点容量：dc12v/100ma；d) 引入电缆外径：610mm。3.3.7拉绳开关1.选型：sps-2d2.概述：sps-2d拉绳开关，又称拉线开关，用于紧急或正常关机，主要应用在：常规皮带输送机、梭式输送机、裙边式给料输送机、斗式提升机、各种生产流水线、堆料取料系统、起重机、挖掘机、轮船装卸系统、水平给料机等。3.与plc接线：接数字量di端口4.工作原理：拉线开关的钢丝绳一端固定在一个固定的拉线螺栓上，另一端固定在开关臂上，钢丝绳每三米用一个有孔螺栓支撑，开关到固定点的距离不应超过240米，两开关间的距离不应超过40米。当外力促使开关臂杆转动到报警位置时，触动微动开关并锁定，直到人工复位。5.参数：输出触点：spdt，10a500v；动作角度：20度双向；拉力：3-8kg；开关间最大距离：48米（水平），36米（倾斜）；出线接口螺纹：3/4npt两个；防护等级：ip65，适合室外安装。3.3.8粉尘保护1.选型：gcg1000粉尘浓度传感器2.概述：gcg1000型粉尘浓度传感器为本质安全型产品，采用光散射原理检测煤矿井下空气的粉尘质量浓度，具有多种标准信号制式输出及报警功能，能单独使用或联检后与煤矿安全监控系统配套使用。该传感器是一种智能型检测仪表，调零、预设k值、报警点设置等功能均可通过遥控器实现，具有稳定可靠、使用方便等特点。3.与plc接线：接plc的ai端口4.工作原理：采用光散射原理直接测量总粉尘浓度，测定数据就地显示，同时输出与矿井安全监测监控系统相适应的频率、电流信号(二种信号任选一种)，供监测系统处理，是固定安装在作业场所的监测仪器。由采样头、检测装置、单片机系统及抽气系统组成。适用于煤矿及其它粉尘等有爆炸危险性的环境中进行现场连续监测总粉尘浓度。能准确、及时地反映粉尘作业场所中粉尘的污染状况。5.参数：a) 总粉尘浓度测量范围：0 mg/m3500 mg/m3或0 mg/m31000 mg/m3；b) 测量误差： 15%；c) 输出信号：200hz1000hz；1ma5ma；d) 工作电压：1224(本安电源)；e) 最大传输距离：1500m；f) 外形尺寸：265mm200mm190mm；g) 重量：10kg。3.3.9堆煤保护1.选型：kgu-1型堆煤传感器2.概述：堆煤传感器正常时煤位传感器输出端“堆煤输出高电平，当煤位增高推移传感器偏转一定角度时，其内万向接点导通， 堆煤”输出低电平，“满煤”指示灯亮，经短暂延时，主机执行继电器释放，实现堆煤保护，同时发出报警信号。电极式煤位传感器原理相同，当电极接触煤堆时，在煤电阻小于1.5m500k的情况下,经1-3秒延时,实现故障停机,保护皮带。3.与plc接线：接di数字量输入端口。4.工作原理：皮带机正常运转时，将机械推移式堆煤传感器触头偏移1560或在两根电极同时接触到煤时，延时23秒，皮带机应停机，同时发错报警信号。5.参数：本质安全型；测电流小于0.1ma；重量为0.5kg。3.2plc硬件设计3.2.1plc选型考虑电厂输煤系统控制稳定性要求方面，以及根据工程应用实际考虑其它一些因素，包括：性能价格比。在考虑满足需要的性能后，还要根据工作的投资状况来确定机型；技术支持，选定机型时还要考虑有可靠的技术支持，这些支持包括必要的技术培训，设计指导，系统维修等内容。以此为依据，我选用西门子可编程序控制器。我做的系统设计为一个cpu控制多个dp从站。因此对所选择的cpu型号要求比较高。我所选择的型号为：cpu 315-2 pn/dp，定货号为：6es7 315-2eh13-0ab0。电源选择ps 307 5a，定货号为：6es7 315-1ea00-0aa0。plc的主要控制对象有：16条皮带运输机（c1a、c1b、c2a、c2b、c3a、c3b、c4a、c4b、c5a、c5b、c6a、c6b、c7a、c7b、c8a、c8b）、传感器等。cpu315-2pn/dp的特性：带最大的i/o能力为数字式输入16384个，数字式输出16384个，模拟量通道1024个输入，1024个输出。对五个dp从站进行模块安装，每个模块对应接线如下面五个表所示：dp1控制皮带机c1a、c1b、c2a、c2b、挡板1以及安装在这两条皮带机附近的传感器；dp2控制皮带机c3a、c3b、c4a、c4b、 挡板2以及安装在这两条皮带机附近的传感器；dp3控制皮带机c5a、c5b、c6a、c6b、挡板3 以及安装在这两条皮带机附近的传感器；dp4控制皮带机c7a、c7b、c8a、c8b、挡板4以及安装在这两条皮带机附近的传感器；dp5控制皮带机煤仓1到8号煤仓及安装煤仓附近的传感器；表3.1dp1从站输入输出端子分配表序号名称类型地址1速度传感器模拟量输入piw2762堆煤传感器数字量输入i2.03跑偏传感器数字量输入i2.14温度传感器模拟量输入piw2785撕带传感器数字量输入i2.36烟雾传感器数字量输入i2.47拉伸开关数字量输入i2.58粉尘检测传感器模拟量输入piw2809皮带c1a数字量输出q0.010皮带c1b数字量输出q0.111皮带c2a数字量输出q1.012皮带c2b数字量输出q1.113挡板1反转数字量输出q0.214挡板1正转数字量输出q0.315挡板2反转数字量输出q1.216挡板2正转数字量输出q1.3表3.2dp1从站输入输出端子分配表序号名称类型地址1速度传感器模拟量输入piw2922堆煤传感器数字量输入i6.03跑偏传感器数字量输入i6.14温度传感器数字量输入piw2945撕带传感器数字量输入i6.36烟雾传感器数字量输入i6.47拉伸开关数字量输入i6.58粉尘检测传感器模拟量输入piw2969皮带c1a数字量输出q4.010皮带c1b数字量输出q4.111皮带c2a数字量输出q5.012皮带c2b数字量输出q5.113挡板1反转数字量输出q4.214挡板1正转数字量输出q4.315挡板2反转数字量输出q5.216挡板2正转数字量输出q5.3表3.3dp2从站输入输出端子分配表序号名称类型地址1速度传感器模拟量输入piw3082堆煤传感器数字量输入i8.03跑偏传感器数字量输入i8.14温度传感器数字量输入piw3105撕带传感器数字量输入i8.36烟雾传感器数字量输入i8.47拉伸开关数字量输入i8.58粉尘检测传感器模拟量输入piw3129皮带c1a数字量输出q6.010皮带c1b数字量输出q6.111皮带c2a数字量输出q7.012皮带c2b数字量输出q7.113挡板1反转数字量输出q6.214挡板1正转数字量输出q6.315挡板2反转数字量输出q7.216挡板2正转数字量输出q7.3表3.4dp3从站输入输出端子分配表序号名称类型地址1速度传感器模拟量输入piw2562堆煤传感器数字量输入i4.03跑偏传感器数字量输入i4.14温度传感器数字量输入piw2585撕带传感器数字量输入i4.36烟雾传感器数字量输入i4.47拉伸开关数字量输入i4.58粉尘检测传感器模拟量输入piw2609皮带c1a数字量输出q2.010皮带c1b数字量输出q2.111皮带c2a数字量输出q3.012皮带c2b数字量输出q3.113挡板1反转数字量输出q2.214挡板1正转数字量输出q2.315挡板2反转数字量输出q3.216挡板2正转数字量输出q3.3表3.5dp4从站输入输出端子分配表序号名称类型地址1煤位传感器模拟量输入piw3242煤位传感器模拟量输入piw3263煤位传感器模拟量输入piw3284煤位传感器模拟量输入piw3305煤位传感器模拟量输入piw3326煤位传感器模拟量输入piw3347煤位传感器模拟量输入piw3368煤位传感器模拟量输入piw3389煤仓挡板1反转数字量输出q8.010煤仓挡板1正转数字量输出q9.011煤仓挡板2反转数字量输出q8.112煤仓挡板2正转数字量输出q9.113煤仓挡板3反转数字量输出q8.214煤仓挡板3正转数字量输出q9.215煤仓挡板4反转数字量输出q8.316煤仓挡板4正转数字量输出q9.317煤仓挡板5反转数字量输出q8.418煤仓挡板5正转数字量输出q9.419煤仓挡板6反转数字量输出q8.520煤仓挡板6正转数字量输出q9.521煤仓挡板7反转数字量输出q8.622煤仓挡板7正转数字量输出q9.623煤仓挡板8反转数字量输出q8.724煤仓挡板8正转数字量输出q9.7数字量输入点数实际为：25个模拟量输入实际点数为：20个数字量输出实际点数为：48个根据实际各从站分布情况以及考虑一定裕量，选择数字量输入模块为：di16*24v五个，do16*dc24v五个，ai12*12五个。3.2.2plc硬件组态以及端子接线对于本次设计即用已经选好的plc进行step7软件界面的硬件组态。组态时，cpu之外的其他模块的参数保存在cpu中。在plc启动时，cpu自动向其他模块传送设置的参数。plc在启动时，将step7中生成的硬件设计下载到cpu中，如图3.2。如果无法下载，将立即产生错误报告。图3.2plc300硬件组态cpu选型支持以太网通讯为以后系统多个cpu的通讯连接对控制系统进行改进作保留。对系统进行五个dp从站进行通讯，上位机和总站采用以太网通讯，主站和从站采用dp总线连接。采用profibus_dp进行通讯具体请见3.4.2系统通讯章节。系统采用就近接线方式，没四条皮带机共用一个dp从站，这样可以避免因线路过长而造成的通讯障碍。将附近皮带机上的传感器输出信号与就近plc进行连接。对dp从站进行数字量与模拟量的输入输出进行端子分配。具体配置如图3.3图3.3dp从站1插槽扩展模块vc+ 24v6es7 332-1bh01-0aa0将组态好的下载到plc中去，在对应的块中编写程序，下载以后可以进行仿真模拟。plc的端子接线，本例中用到的模块类型大致有：di、do、ai。其接线图分别如下：vc+ 24v图3.4数字量输出模块接线端子vc+ 24v6es7 321-1bh10-0aa0图3.5数字量输入模块接线端子plc300的sm332模块的di、do可以选择10端子、20端子接线也有40端子和70端子。例如上图的16端子di、do模块共有20个端子除去输入输出端子还有四根接电源端子。di仅需要上下端子接电源，中间的端子无需接电源。do需要每一路八个端子接一个电源，具体接法如上图3.4。 如下图3.6是plc300的ai模块接线图，图中的a表示传感器输入的信号为电流信号，v表示传感器输入信号为电压信号。每一个传感器接入之前首先在传感器端加一个电阻用来防止电流过大烧坏器件。一般传感器的模拟量输入信号有电流信号和电压信号。6es7 331-7kf01-0ab0图3.6模拟量输入模块接线图plc300中模拟量模块输入，一般是以电压信号或者4-20ma电流信号传输过来。本例中以4个电流和4个电压信号，接给ai模块的输入20端的模块上。由于本系统暂不用ao输出模块，所以相应接线图不作介绍了。3.2.3符号表定义符号表有利于编程调试过程的查错，也有利于功能程序以后的修改。所以建立符号表是plc编程的良好习惯之一。表3.6符号表符号地址数据类型符号地址数据类型给煤启动m2.2bool皮带c4aq5.0bool给煤停止m2.6bool皮带c4bq5.1bool煤仓挡板1反转q8.0bool皮带c5aq6.0bool煤仓挡板1正转q9.0bool皮带c5bq6.1bool煤仓挡板2反转q8.1bool皮带c6aq7.0bool煤仓挡板2正转q9.1bool皮带c6bq7.1bool煤仓挡板3反转q8.2bool皮带c7aq2.0bool煤仓挡板3正转q9.2bool皮带c7bq2.1bool煤仓挡板4反转q8.3bool皮带c8aq3.0bool煤仓挡板4正转q9.3bool皮带c8bq3.1bool煤仓挡板5反转q8.4bool挡板1反转q0.2bool煤仓挡板5正转q9.4bool挡板1正转q0.3bool煤仓挡板6反转q8.5bool挡板2反转q1.2bool煤仓挡板6正转q9.5bool挡板2正转q1.3bool煤仓挡板7反转q8.6bool挡板3反转q4.2bool煤仓挡板7正转q9.6bool挡板3正转q4.3bool煤仓挡板8反转q8.7bool挡板4反转q5.2bool煤仓挡板8正转q9.7bool挡板4正转q5.3bool皮带#1选择m3.0bool挡板5反转q6.2bool皮带#2选择m3.1bool挡板5正转q6.3bool皮带#3选择m3.2bool挡板6反转q7.2bool皮带#4选择m3.3bool挡板6正转q7.3bool皮带#5选择m3.4bool挡板7反转q2.2bool皮带#6选择m3.5bool挡板7正转q2.3bool皮带#7选择m3.6bool挡板8反转q3.2bool皮带#8选择m3.7bool挡板8正转q3.3bool皮带c1aq0.0bool手动控制m2.4bool皮带c1bq0.1bool系统工作m2.7bool皮带c2aq1.0bool卸煤启动m2.1bool皮带c2bq1.1bool卸煤停止m2.5bool皮带c3aq4.0bool自动控制m2.3bool皮带c3bq4.1bool3.3主回路和控制回路设计3.3.1皮带的主回路与控制回路设计由于本设计皮带机运转方向为同向，现在以其中一条皮带机为例，对电机主回路和辅助回路进行设计。电路图如3.7。图3.7星三角启动主回路与控制回路电路图表3.7星三角控制回路与主回路符号解释l1、l2、l3380交流电fa保险丝qal断路器s1手动启动开关qa3三角启动s2手动停车开关qa2星型启动sw两项转换开关qa5传