毕业设计（论文）-基于PLC的电厂自动排故输煤控制系统.doc

武汉轻工大学毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：基于plc的电厂自动排故输煤控制系统设计姓 名 张 三 学 号 - 院 （系）电气与电子工程学院专 业 电气工程及其自动化指导教师 - 2015年5月28日目录摘要3abstract41 绪论51.1基于plc的电厂自动排故输煤系统的设计目的及意义51.2国内外应用和发展趋势52 电厂自动排故输煤控制系统的设计82.1 系统的工艺流程82.2基于plc的电厂自动排故输煤控制系统的功能102.3电机电气控制电路设计113 电厂自动排故输煤控制系统基于plc的设计133.1 s7-200系列plc简介133.2 i/o点分配143.3 plc的硬件设计154 系统的软件设计194.1卸载原煤部分的设计194.2输送燃煤部分的设计235 仿真结果33总结40致谢41参考文献42附录：程序指令表43摘要本设计是利用plc作为控制器在现场对电厂的输煤系统进行控制，通过远程控制使控制系统中的设备能够按照plc设定的程序自动运行或者通过人工手动运行，使其能够完成逆煤流启动、顺煤流停止、紧急停止和故障报警等功能。可以通过主控制台上的按钮开关切换手动或者自动模式。文章通过对实际的电厂输煤控制系统进行仔细分析，安排了其合理的构成，并且了解了哪些因素会影响电厂输煤控制系统的稳定运行。根据设计要求设计出了能够完成相应功能的输煤系统。关键词：plc；输煤系统；自动排故abstractthe article research the control system of automatic troubleshooting for coal transportation based on plc in the power plant. people through the plc to control the system .the device in the control system can run automatically accroding to the program set by plc or by manual operation.in this way the system is able to complete those functions ,including the start of the opposite direction of coal flow ,stop of along coal flow , emergency stop and fault alarm .system has two kinds of control mode,incuding automatic and manual , and can be switched in the main console.the article analyzed carefully the control system and arranged for its reasonable composition and understand the interferential factors to improve the responsibility of the system. in this paper, according to the actual factory i designed the coal conveying control system.keywords: plc（programmablelogiccontroller）;the coal conveying system; automatic troubleshooting1绪论1.1基于plc的电厂自动排故输煤系统的设计目的及意义目前，虽然相比其他一些国家而言，中国的电力生产能力已经十分领先，但是由于中国是人口大国，人均占有发电量反而是十分靠后的。因此如何去提高电力生产效率和人均占有发电量是目前国内电力生产行业待解决的重要问题。现在国内主要的发电方式是通过火力发电和核能发电，而电厂的辅助系统是保证电厂稳定运行的关键组成部分，电厂输煤控制系统就是其中很重要的部分。它的主要任务是负责对电厂所需要的燃煤做处理然后将其输送到煤仓里。众所周知，过去的旧式的输煤系统是利用继电器来控制工艺流程的，必须要工作人员在现场实时的操作，不能犯丝毫的错误。导致了电厂工艺流程进行的现场的操作和机器运行的环境条件很差。由于继电器本身的性能和人工操作的制约导致了可靠性很低，而且经常会发生各种故障，工作人员在操作过程中的安全性也难以保障，种种原因使得电厂的生产效率难以提高。但是现在的社会生产水平和国内的人均发电占有量不匹配，因此需要对过去旧的电厂输煤控制系统改革，创建新的系统模式。现在的输煤系统也渐渐的把计算机技术纳入到了自己的体系中来，帮助实现理想的功能。plc就是可供编程的逻辑控制器，可以运用电脑的技术对目标系统进行控制达到自己想要的控制效果。这种控制方式有很多的优点，人工操作起来十分简单，只需要通过控制面板界面就可以一个人控制整个系统。功能十分强大，可靠性高，对于输送流程的控制比较精准，而且在工作过程中可以实时的监测相关数据的变化。而且具有故障报警功能，如果发现系统运行的程序指令发生异常可以提前发出预警，以便于可以快速解决问题防止遭受不必要的损失。并且可以通过人工在计算机中输入程序指令或者在控制面板上通过相应的操作及时调整运行过程中的异常情况。根据目前国内的plc在一些输煤系统中应用的具体例子和应用情况，本文的对输煤系统的设计中对输煤系统进行了仔细全面的分析，考虑到了很多的细节问题，提出来合理和满足控制要求的设计方案。在本次设计中充分利用计算机以及在它的基础上利用plc对系统的工艺流程进行分析和设计，使其能够在较低的干扰下完成输煤控制系统的控制功能。 1.2国内外应用和发展趋势 目前我国的主要生产电力方式还是通过火力发电厂和核发电厂，并且以火力发电厂为基本的发电方式。但是现在的旧式的电厂的电力生产量无法提高人民的人均发电占有量。为了提高生产水平，近年来的电厂机组的容量也不断的扩大。不仅仅只是机组容量的扩大，控制系统的改进也很重要。而输煤控制系统作为电厂的重要组成部分，也能直接的影响电力生产效率，因此如何去改进电厂输煤控制系统也是一个重要的问题。以往的传统电厂输煤系统是基于传统的继电器控制，并且需要工作人员在现场操作，操作方法不可靠。并且输煤现场的环境十分恶劣，经常会发生输送带和料斗堵塞等各种故障，工作任务十分繁重，工作人员要按要求同时启动设备，但是往往达不到理想的效果，难提高生产效率。种种现状使得人们不得不好好重视考虑输煤系统的作用，如何去设计新的输煤模式已经是迫在眉睫。并且，由于过去的大型电厂输煤系统的工艺流程中设备种类繁多，在没有plc和计算机控制的自动化技术的条件下，难以实现高效率生产。另一方面，电厂也不得不去派大量的人员，消耗大量的成本买各种设备去保持输煤系统的运转，损时耗力。而且传统控制系统的设计要求较低，所以设计过程考虑的情况不全面，没有把许多未发生的情况计算在内，往往容易造成电厂在后续发电中达不到实际的发电要求。而且在设计中经常会忽略一些实际的问题，往往思考问题比较理想，把一些问题看的比较简单化。有些厂为了减少成本，就不按照具体的要求选择最合适的设备，反而选择便宜的，认为只要能供煤就可以了，但是这样导致整体控制系统的质量下降，一旦某一个环节出现了问题，那可能会直接影响到发电厂的发电情况，严重时还会导致发电厂完全停止运行，造成巨大损失。因此，随着发电厂要求的增加，如何去全面的考虑输煤控制系统的设计是很，去研究新的控制方式的输煤系统是很有必要的。生产电力的输煤系统的控制方式从最原始的要求工人们都纯手动进行现场操作发展到现在的plc自动化控制，中间经历了上百年的发展历史，凝结了人们了智慧的成果。虽然我国采用的主要控制方式还是集中控制方式，但是近年来，随着发电量要求的不断提高，各种先进技术的引进，越来越多的电厂开始采用plc控制方式来控制电厂的输煤系统，使得电厂输煤系统又有了新的发展趋势。从1969年第一台可编程逻辑控制器问世，经过不断的发展，人们将它不断的改进，发明了各种系列的高性能plc，根据其设计的性能的不同，模块的结构不同，使用的环境也是不一样的。可编程控制器plc使用方便，编程容易，功能强大，性价比很高，可靠性也强，因此被广泛的应用于工业中的各种生产领域，前景一片光明。 从80年代以来，我国建设的大型电厂输煤控制系统都在不同程度上设计和使用了程序控制方式，也就是运用plc来控制系统。由于plc的技术已经比较成熟，而且也积累了很多的经验，微机程序控制技术也能很好的也应用于输煤控制系统中。虽然近年来许多国内的电厂都采用在采用plc，利用plc来帮助电厂提高自动化和生产水平，这已经成了不可阻挡的发展趋势。然而运用plc来控制输煤控制系统也不是那么的完美，它涉及的方面很多，需要考虑的问题也很多，不是什么样的输煤控制系统都可以用plc来实现的。如果系统中的设备缺陷多，干扰信号大，也很容易造成程序控制失败。因此判断控制系统能否在plc控制系完好的运行也是有很多条件的。例如输煤控制系统中的设备必须都能够完好运行，不能有故障；设备要有很好的可控性；要求控制系统尽量简单以及需要良好的检修条件等。 虽然plc的应用让电厂的输煤系统有了光明的前景，但是依旧有很多不足的地方需要进行改进。如何设计合理的工艺流程和结构来提高输煤系统的效率，是一个很关键的问题。建立输煤控制系统的数学模型可以帮助更好的去了解系统的基本性能，还能优化控制，达到最好的控制效果，但是目前这个比较有难度。而且输煤控制系统中还有很多地方可以进行优化控制，比如犁煤机犁刀次数的控制、皮带机运行时间的控制等，目前来说这些优化有待进一步解决。系统还可以同时采用多台plc进行控制，可以应用于一些需要更加复杂的控制要求的系统中。2 电厂自动排故输煤控制系统的设计2.1 系统的工艺流程（1）输煤控制系统介绍电厂的输煤系统是电厂生产电能的辅助系统，它的功能是运输和处理电厂所需要的燃煤来生产电能。输煤系统的工作过程按照其工艺流程可以分为卸载原煤、存储煤料、输送煤料和分配燃煤四个过程。各个部分的基本功能如下 卸载原煤：把运输来的煤料卸载至煤斗中，然后由输送到厂内储煤场或者锅炉中的原煤仓 存储煤料：把处理后的煤存储到煤场或者干煤棚备用，用来调节煤料的供应快速供应。输送煤料：是输煤控制系统的关键环节，通过输送带把储存在工厂煤场或煤棚等地方的燃煤运输到煤仓并且完成燃煤的输送、破碎、除铁、筛分等任务的过程 分配燃煤：把煤按照电厂输煤系统的要求分配到相应的机组受煤仓中。（2）系统的设计要求基于plc的系统设计具有更多的要求：考虑到输煤系统所在地的地域环境和气候条件以及一些有影响的因素，比如煤的含水量、煤中的成分变化等都可能对输煤系统控制造成影响。 必须具备高安全性，对于控制系统的结构设计以及现场设备的操作过程必须保障高安全性。 输煤控制系统中的各个环节、电气设备都要有良好的可控性，能够方便的进行控制并且完成工艺流程。 系统必须具有自动排故能力，能够自我处理一些基本问题，并且有良好的检修能力。 控制系统尽可能简洁，过多繁冗的环节可能会让系统实现自动化困难。 控制系统的设计必须基于保护环境的条件，对环境造成危害的控制系统是不合理的。（3）系统的基本设备输煤控制系统的设备根据在运行过程中的功能的不同可以分为主要设备、辅助设备、保护设备等。主要设备是输煤控制系统中的关键设备，它处于系统的联锁中，一旦发生故障会造成其他设备的停机。如给煤器等预启动设备在控制系统的流程中主设备动作之前做流程选择的作用。如犁煤器、预警电铃等。辅助设备不在控制系统的联锁中，用来辅助系统运行，但是本身不会因为故障对系统造成停机。如除尘器、采用装置等。保护设备是指系统流程中的各种保护开关，用来监控系统工作过程、故障预警等功能。如拉绳开关等（4）系统结构构成现在的电厂输煤控制系统都是由现场设备组成的工艺流程控制以及控制室远程操控组成，而现场的工艺流程通过计算机利用plc编写的程序指令来完成。利用远程监控室的计算机发出指令来操作和监控，简单可靠，发生故障的概率减少。两级结构的实现使得整个系统成为一个完善的结构能够实时有效的完成系统的控制任务。由plc以及各种plc控制的设备对整个输煤系统的工作过程进行实时的数据采集，然后把采集到的各种数据信息和设备的运行状态在控制室的主机上显示出来，可以通过相应的软件进行把信息进行分析处理，然后再通过远程操控室的操作系统对系统设备发出指令让设备按照给定的程序运行。当系统出现故障时，程序会发送指令让系统设备自动停止运行并且发出报警信号。（5）系统的控制方式 控制方式有手动控制和计算机程控，正常情况下，计算机程控是指根据输煤系统的工作流程进行编程，由工作人员在远程操作室发出指令，然后设备根据所给的指令完成相应的功能。而手动控制是指无需通过上位机发出指令，直接现场操作，控制输煤系统中的单独设备，根据其工艺流程顺序来完成相应的功能。（6）系统的简单工艺流程图输煤系统中的主要环节是卸载原煤和输送燃煤过程。这两个流程都有自动操作和手动操作方式，卸载原煤的工作过程中有1、2、3号皮带电动机和料斗电动机，输送燃煤部分有410号皮带电动机和犁煤机完成上煤部分的工作。其简单工艺流程图见图2.1所示：料斗配煤场锅炉卸煤上煤图 2.1简单工艺流程图2.2基于plc的电厂自动排故输煤控制系统的功能本文设计的系统中的运行流程主要包括卸载原煤和输送燃煤两个环节，都有自动/手动模式。并且具有逆煤流启动、顺煤流停止以及紧急停止和故障自动停止并报警的功能。自动运行时，按下启动按钮，预告电铃响，电铃响后60s自动停止，按照煤流动的反方向来逆向按照一定时间间隔依次启动电机，先启动流程线最后一台电机，最终才启动流程线上最前面的电机。也可以通过手动控制各个设备的开关完成相应的功能。正常停止，输送线上的各个设备会顺着煤流的的方向按一定延时间隔依次停机。系统发生故障时，如果输送路线上的某个环节或者某一台设备发生故障的时候，由上位机控制的程序会根据系统给出的指令使得各个设备都停机，并且发出故障预警铃声，提示工作人员进行故障检修。输送燃煤有ad和bd两种运输路线，这两种方式可以互为备用防止发生故障等紧急情况，也可以用来往不同的煤仓输送燃煤。系统控制对象为：卸载原煤部分的主要控制对象为：控制料斗运行的电动机、各个控制开关、控制13号输送带工作的皮带电动机输送燃煤部分的主要控制对象为：控制犁煤机启停的电动机、各个控制开关、拉绳开关、410号皮带电动机。系统的自动启动控制如下：启动：系统的启动过程要按输送路线上的煤流动的反方向采取定量的时间间隔按顺序启动设备，如果不采用这样的启动方式，而是直接全部启动，那么系统的输送路线上的燃煤就有可能因为前后输送带的立即停止造成在传输带之间堆积，很容易造成系统故障。因此无论是卸煤还是上煤过程都要逆向启动。逆煤流启动就是根据系统发出的程序指令先启动输送路线上的最后一台皮带机或机器，再逆着输送路线的方向依次启动该系统的各个环节的设备完成启动过程。启动时先预备铃声使系统各个过程做好运转准备，经过一定的延时才启动输煤系统的各个机器设备。卸载原煤部分：顺着输送路线输送煤料的方向，按照一定的时间间隔依次启动流程线上的各个电机输送带，时间间隔是根据具体的工艺流程输送带的运输速度以及其长度来决定的，保障煤料的源源不断的输送，本设计中卸载原煤流程顺煤流启动的时间间隔取15s。输送燃煤部分：沿着输送路线输送煤料的方向，通过系统的远程控制室面板选择运输路线，选择ad或者bd的运行路线以后，如果选择ad路线，那么46号皮带电动机会在系统程序指令的控制下依次延时启动，选择的是bd路线，那么79号皮带电动机也会在相应的程序控制下延时启动，然后再启动10号皮带电机，延时时间同卸载原煤过程取15s。停止：流程中的设备顺着输送路线上煤料运输的方向按一定的时间间隔停止，之所以要逆着输送路线的方向停止，是因为如果全部设备瞬间停止在输送带上的话，会造成不必要的燃料浪费和系统故障。因此要先停止运输路线上的前面的一台皮带机或设备，而后面的设备则在煤料运输依次延时一段时间后正常停机。 卸载原煤部分：停止过程按照系统的程序顺着输送路线的方向依次停止各台电机，延时间隔取15s。输送燃煤部分：先停止犁煤电动机，然后通过定时器按照一定的延时间隔取15s按照输送路线上煤流的方向依次停止各台电机。紧急停止：在系统正常运行时如果发生事故需要不得不把整个流程全部立即停止，此时远程控制室就可以通过急停按钮使系统发出指令控制各个设备会环节，把所有电路断开，停止全部设备。故障停止：如果输送路线上的某个环节或者某一台设备发生故障的时候，由上位机控制的程序会根据系统给出的指令使得该线路上的各个设备都停机，并且发出故障预警铃声，提示工作人员进行故障检修输煤控制系统的手动控制过程和自动控制过程实现的功能一样的，的原理和顺序是一样，只是每个步骤都是手动操作各个设备的开关来达到系统运行的目的，不需要plc来控制。2.3电机电气控制电路设计在控制系统设计时，电气控制电路的设计必不可少，它帮助系统实现一些的控制功能，因此其设计也很重要。功能要求：1自动控制功能：由于设备本身体积大，需要通过电气设备组成的电路来控制它，并且这些电气设备具有自动控制功能，比如设备发生故障，那么就需要该电路自动跳闸切断电路从而达到保护的目的。2保护功能：在设备运行中，发生故障的时候能通过电气电路控制自我保护功能达到保护设备的目的。3监视功能：需要具有各种检测装置，如传感器，检测电气设备的运行情况。4测量功能：电路中需要有各种仪表测量装备随时可以测量设备和线路的各种数据。以便于实时掌握系统运行动态。对于控制线路的设计要么满足其基本的要求，不仅要满足基本的功能，还要能设置保护环节等，提高安全性和可靠性。电机控制电路设计图见图2.2所示：mfr2fu2kmsbfr1kmqsfu1图2.2电机控制电路图3 电厂自动排故输煤控制系统基于plc的设计3.1 s7-200系列plc简介s7系列的plc是西门子公司研发出来的一个系列的可编程逻辑控制器。又分为s7-200、s7-300等系列，每种系列有多种型号具有各种功能特性的plc，由于其其结构合理简单、功能强大，编程仿真容易，因此具有很高的性能价格比，被应用于各种中小型的工厂控制系统中来提高工厂的生产效率。其基本结构和plc的基本结构一样。西门子s7-200系列plc也经历了很多的发展和创新，开发出来了更多新的功能，更大的容量，更强大的运算能力和计算速度。主要有两代产品。第一代产品cpu的模块组成为cpu21x系列，包括cpu212、cpu214、cpu215和cpu216。第二代产品是cpu22x，包括：cpu221，cpu222，cpu224、cpu226和cpu226xm。第二代的plc目前应用的更多，其性能也比第一代强大了不少。s7-200-cpu22x系列技术性能见表3.1：表3.1 cpu22x系列技术指标项目名称cpu221cpu222cpu224cpu226cpu221xm用户程序区4kb4kb8kb8kb16kb数据存储区2kb2kb5kb5kb10kb数字量输入/输出点数6/48/614/1024/1624/16模拟量输入/输出点数无16/1632/3232/3232/32扫描时间/一条指令0.37s0.37s0.37s0.37s0.37s最大输入/输出点数256256256256256位存储器256256256256256定时器256256256256256计数器256256256256256最大的可扩展模块数量无可扩展模块有2个可扩展模块有7个可扩展模块有7个可扩展模块有7个可扩展模块最大的智能模块数量无可扩展模块有2个可扩展模块有7个可扩展模块有7个可扩展模块有7个可扩展模块项目名称cpu221cpu222cpu224cpu226cpu221xm时钟功能可以选择时钟功能可以选择时钟功能有内置时钟功能有内置时钟功能有内置时钟功能数字量输入滤波能力标准水平标准水平标准水平标准水平标准水平模拟量输入滤波能力没有模拟输入能力标准水平标准水平标准水平标准水平高速计数器4个30khz4个30khz6个30khz6个30khz6个30khz脉冲输出2个20khz2个20khz2个20khz2个20khz2个20khz通信口1*rs4851*rs4851*rs4852*rs4852*rs485表3.1 cpu22x系列技术指标由表3.1可知，cpu22x系列plc其各项性能的区别和优缺点，方便根据实际控制系统的要求选择使用合适的plc来控制系统：cpu221：存储容量小，输入输出点少，而且无扩展模块，适合用于控制要求小、控制结构简单的小型系统。cpu222：它的存储容量和cpu221差不多，但是输入输出点多相比而言更多一点，而且与cpu221最大的区别字啊与它有扩展模块可以实现扩展功能并且可以进行一定模拟量的控制，应用较多。cpu224：与前面两种类型相比，它的存储容量和输入输出扩大了一倍以上，功能比较强大，现在应用更加广。cpu226：具有更多的i/o点，可以应用于比较复杂的系统用于完成其控制功能，。应用广泛cpu226xm：除了其存储容量更大，可以处理更多的程序指令以及存放更多的数据容量的特点外。其他的性能和226没什么区别。3.2 i/o点分配 输入点卸载原煤过程：自动/手动模式切换按钮需要1个点；实现工艺流程中的卸载原煤的逆煤流启动、顺煤流停止和紧急停止功能需要3个点；然后控制料斗电动机启停开关、1号电动机启停开关、2号电动机启停开关、3号电动机启停开关4个点，共需要8个输入点。输送燃煤过程：手动/自动模式切换按钮需要1个点；实现工艺流程中的输送燃煤的逆煤流的启动、顺煤流的停止以及紧急停止需要3个点；需要决定哪个输送路线需要1个点，两台犁煤机电动机的启停开关以及4号6号和7号9号以及10号皮带电动机共7台皮带电动机的启停开关需要的数量为9个，共需要14个输入点。 输出点卸载原煤过程：系统启动时的卸载原煤开始预启动的预告电铃信号和发生故障时的系统发出的报警电铃信号需要2个点；卸载原煤流程主要用的四台电动机包括料斗的电动机和三台皮带电动机需要4个点。总共需要6个输出点输送燃煤过程：启动时的输送燃煤开始预启动的预告电铃信号和发生故障时的系统发出的报警电铃信号需要2个点；两台犁煤机电动机的启停开关以及4号6号和7号9号以及10号皮带电动机共7台皮带电动机的启停开关需要的数量为9个点。共需要11个输出点。3.3 plc的硬件设计plc的硬件设计是指硬件选型。目前，plc这个领域的发展情况蒸蒸日上。在plc选则过程中，首先要了解想控制的系统应该完成什么样的功能，在本设计中，要满足输煤系统完成逆煤流启动、顺煤流停止和急停功能，还能在输送发生问题时自动执行故障自动停止指令立即停止整个输送过程。根据上面对此系统的输入输出点的分析和计算，选型适合实现该功能的plc。并且，不仅只是考虑plc的功能。还要考虑到在电厂的输煤系统本身的各种因素，从实际条件出发。在满足系统的控制要求的plc型号里中选择适合自己条件的类型的plc；备品备件的要求，不管什么类型的设备在投入到了生产中以后都要准备一定数量的备品备件以防止设备发生故障时进行更换维修；备品备件的来源也很重要，选择的机型要有可靠的来源，防止在投入运行以后发现来源被切断导致设备故障以后没有备品备件无法使用的情况发生。综合考虑，用s7-200cpu222来控制卸载原煤流程和s7-200cpu226控制输送燃煤流程，其功能强大、操作简单，容易掌握，可靠性高，应用范围很广。并且之所以考虑到要用两台plc分别控制本系统，主要原因是本系统中虽然包含了两个工作过程，但是其现场环境有一定的距离。只使用一个plc就难以进行现场设计和安装。因此这样的选择适合本设计的系统。（1）系统的流程的i/o地址分配表：卸载原煤过程i/o地址分配和输送燃煤过程的i/o地址分配分别见表3.2和表3.3：表3.2卸载原煤过程i/o地址分配输入输出输入设备按钮对应输入点功能说明输出设备对应输出点功能说明s1i0.0卸载原煤过程的自动/手动模式切换haq0.0卸载原煤预告启动电铃信号传输sb1i0.1实现卸载原煤的正常启动haq0.1卸载原煤的故障电铃信号传输sb2i0.2实现卸载原煤的正常停止km1线圈q0.2料斗电动机对应的继电器线圈sb3i0.3实现卸载原煤的紧急停止功能km2线圈q0.31号皮带电动机对应的继电器线圈k1i0.4料斗电磁阀对应的启停开关km3线圈q0.42号皮带电动机对应的继电器线圈k2i0.51号皮带电动机对应的启停开关km4线圈q0.53号皮带电动机对应的继电器线圈k3i0.62号皮带电动机对应的启停开关k4i0.73号皮带电动机对应的启停开关表3.3输送燃煤过程的i/o地址分配输入输出输入设备按钮对应输入点功能说明输出设备对应输出点功能说明s2i0.0输送燃煤过程的自动/手动模式切换功能haq0.0输送燃煤的启动预告电铃信号传输sb4i0.1输送燃煤的正常启动haq0.1实现故障电铃信号传输功能sb5i0.2输送燃煤的正常停止km5线圈q0.2犁煤机电机（ad）对应的继电器线圈sb6i0.3实现输送燃煤的紧急停止功能km6线圈q0.3犁煤机电机（bd）对应的继电器线圈sb7i0.4实现ad/bd运行方式切换的功能km7线圈q0.44号皮带电动机对应的继电器线圈k5i0.5犁煤机电机（ad）对应的启停开关km8线圈q0.55号皮带电动机对应的继电器线圈k6i0.6犁煤机电机（bd）对应的启停开关km9线圈q0.66号皮带电动机对应的继电器线圈k7i0.74号皮带电动机对应的启停开关km10线圈q0.77号皮带电动机对应的继电器线圈表3.3输送燃煤过程的i/o地址分配输入输出输入设备按钮对应输入点输入设备按钮对应输入点输入设备按钮k8i1.05号皮带电动机对应的启停开关km11线圈q1.08号皮带电动机对应的继电器线圈k9i1.16号皮带电动机对应的启停开关km12线圈q1.19号皮带电动机对应的继电器线圈k10i1.27号皮带电动机对应的启停开关km13线圈q1.210号皮带电动机对应的继电器线圈k11i1.38号皮带电动机对应的启停开关k12i1.49号皮带电动机对应的启停开关k13i1.510号皮带电动机对应的启停开关（2）系统流程的i/o地址分配硬件图：km3hakm1km2卸载原煤i/o地址分配见图3.4cpu222ac/dc继电器i0.0 q0.0i0.1 q0.1i0.2 q0.2 i0.3 q0.3i0.4 q0.4i0.5 q0.5i0.6 1l i0.7 l1 nml+卸载原煤启动预告电铃 自动/手动模式切换s1ha卸载原煤故障电铃卸载原煤正常启动sb1料斗电机继电器 卸载原煤正常停止sb21号皮带电动机继电器卸煤紧急停止sb32号皮带电动机继电器料斗电机启停开关km43号皮带电动机继电器1号皮带电动机启停开关2号皮带电动机启停开关 3号皮带电动机启停开关24v dc图3.4 卸载原煤i/o地址分配图输送燃煤i/o地址分配见图3.5：ha输送燃煤启动预告电铃上煤启动/手动模式切换s2 10号皮带电机启停开关 9号皮带电机启停开关 8号皮带电机启停开关i0.0 q0.0 i0.1 q0.1 i0.2 q0.2 i0.3 q0.3i0.4 q0.4i0.5 q0.5i0.6 i0.7 q0.6 i1.0 q0.7i1.1 q1.0i1.2 q1.1i1.3 q1.2i1.4 i1.5 1l l11m 2m nml+ ad/bd运行方式lncpu226ac/dc继电器输送燃煤故障电铃ha输送燃煤正常启动sb4km5输送燃煤正常停止sb5犁煤机ad电机继电器犁煤机bd电机继电器km6 输送燃煤紧急停止sb6km7运输路线ad/bd切换sb74号皮带电动机继电器 犁煤机ad电机启停开关5号皮带电动机继电器km8km9犁煤机bd电机启停开关 6号皮带电动机继电器 4号皮带电机启停开关7号皮带电动机继电器km10 5号皮带电机启停开关km118号皮带电动机继电器 6号皮带电机启停开关 9号皮带电动机继电器km12 7号皮带电机启停开关km1310号皮带电动机继电器24v dc图3.5 输送燃煤 i/o地址分配图4 系统的软件设计本设计中采用s7-200cpu222和s7-200cpu226型号的plc完成系统的工艺流程。工艺流程主要是卸载原煤和输送燃煤过程。其中1号3号电动机完成的是工艺流程中的卸载原煤的部分的工作；4号6号电机以及7号到9号电机分别完成的是输送燃煤过程中的ad和bd运输路线上的运输工作。系统软件设计分为卸载原煤部分和输送燃煤部分。他们之间公共程序部分，而且都有自动和手动控制软件部分，通过按钮实现相互转换，完成控制功能。这两个流程中的的控制功能中都有顺煤流启动、逆煤流停止、急停和故障时的自动停止。4.1卸载原煤部分的设计(1) 卸载原煤部分的公共程序控制卸载原煤的共有程序完成系统的通电启动，还设有卸载燃煤的启动输入点和急停输入点。i0.2和i0.3即按钮sb2和sb3完成的是卸载原煤的正常启动和急停功能，公共部分梯形图见图4.1i0.2m0.0i0.3m0.7m0.0m0.1m0.2i0.0自动控制部分i0.2m1.3手动控制部分图4.1 公共部分梯形图(2) 卸载原煤部分的自动控制程序设计：按下按钮自动/手动切换s1，系统进入自动控制流程，其梯形图设计见图4.2：图4.2 卸载原煤过程自动控制梯形图(3) 卸载原煤部分的手动控制程序设计不按下手动/自动切换，就自动进入手动控制模式，可以通过手动控制各个设备的开关完成相应的功能。其梯形图设计见图4.3：图4.3 卸载原煤部分手动控制图4.2输送燃煤部分的设计(1) 输送燃煤部分的公共程序设计输送燃煤的共有程序完成系统的通电启动，还设有输送燃煤的启动输入点和急停输入点。i0.2和i0.3即按钮sb2和sb3完成的是卸载原煤的正常启动和急停功能，梯形图设计见图4.4i0.2m0.0i0.3m1.4m0.0m0.1m0.2i0.0自动控制部分i0.2m2.5手动控制部分图4.4 输送燃煤过程公共部分梯形图（2）输送燃煤自动控制程序设计： 按下手动/自动切换按钮s2,系统进入自动控制模式，其梯形图设计见图4.5：图4.5 输送燃煤自动控制梯形图（3）输送燃煤部分手动控制程序设计： 不按下手动自动切换按钮，那么系统就会自动进入手动控制模式，可以通过手动控制各个设备的启停来完成相应的系统功能。其梯形图设计见图4.6：图4.6 输送燃煤部分手动控制梯形图5仿真结果（1）卸载原煤过程的仿真图：按下自动手动模式切换按钮s1，切换到卸载原煤自动控制模式图：按下启动按钮sb1，开始卸载原煤的逆序启动过程图：按下停止按钮sb2，卸载原煤过程开始按顺序停止图：按下紧急停止按钮sb3，设备停止运行图：卸载原煤的手动控制图：（2）输送燃煤过程仿真图：按下手动自动切换按钮，切换到自动控制模式：按下启动按钮sb4,输送燃煤过程开始ad路线逆序启动图：按下停止按钮sb5，输送燃煤过程ad路线开始顺序停止按下ad/bd按钮切换到bd路线，然后按下按钮sb4,启动bd路线图：按下停止按钮sb5，bd路线按顺序停止运行：按下紧急停止按钮sb6，输送燃煤部分的设备停止运行：如果不按自动/手动切换按钮，就会自动跳转到手动操作。ad路线手动运行图：bd手动运行图：总结毕业设计在基于plc的基础上设计了电厂自动排故输煤控制系统。首先分析了电厂输煤控制系统在基于plc的基础上设计的目的和意义，分析了必要性。然后分析了国内外的基于plc的电厂输煤控制系统设计的现状和未来发展。在经过一些基本了解之后，对输煤系统进行了简单的介绍，包括其基本工作过程，主要设备，系统工艺流程，系统结构组成以及电气电路的设计，介绍了其要完成的逆煤流启动、顺煤流停止、紧急停止以及故障时自动停止的功能，详细的了解了其工艺了流程。然后根据系统的功能要求分析了其输入输出点的要求，经过相关资料查询选择了西门子s7-200系列的plc为核心来控制系统。并且根据plc设计出相应的plc程序和梯形图进行程序仿真，最后完成的设计。在本次设计中，前后总共花了几个月的努力没有白费，在开始设计的时候，没有任何头绪，就天天泡在图书馆翻阅各种书籍，深深的发现了自己知识面的狭窄和缺乏。经过不断的资料的查询以及和老师同学的交流，还有自己的认真思考，系统的对这个课题要求的系统进行了合理的设计。从这次的毕业设计中我学到了很多以前没学到的知识，体验到了收获成功的成就感，但是也让我明白自己的缺点还是很多，希望能继续努力。致谢在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业设计。同时，在毕业过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。参考文献1廖长初；plc编程及应用（第四版）；机械工业出版社；2郑凤翼、金沙；图解西门子s7-200系列plc应用88例；机械工业出版社；3吴永平、奚茂龙；西门子plc完全精通教程；化学工业出版社4樊琛、曹凡、杨振坤；基于plc的火电厂自动排故输煤系统设计与仿真（j）；制造业自动化；2013-11-255周海平；基于plc的电厂输煤控制系统的方案分析（j）；科技传播；2012-01-236陈剑锋；面向输煤控制系统的智能编程软件设计与应用(j)；华东理工大学；2