锅炉车间输煤机组控制系统设计

1、设计说明了锅炉自动输煤系统的基本构成及特点，通过对基于继电器锅炉输煤系统和 基于PLC的锅炉输煤系统对比论证，分别阐述具优缺点并且根据控制要求，本设计采用PLC 控制，实现自动化控制。用PLC输煤程控系统，不仅实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠 性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。PL6仅能实现自动化控制，还具有快速响应，便于维修等诸多特点，比一般的继电器接触器控制系统优越 了很多。关键词：锅炉自动输煤系统、PLC 自动化第1章 选题背景与课设要求 11.1 选题背景 11.2 设计内容及要求 1第2章方案论证 32.1 PLC控制系统设计的原则和方法

2、 32.2 方案的确定 3第3章PLC控制系统设计 33.1 硬件系统设计 33.1.1 控制系统主电路图设计 33.1.2 电器元件的选择 43.2 软件系统设计 53.2.1 I/O 地址分配表 53.2.2 PLC 控制电路接线图 63.2.3 系统工作流程图 73.2.4 梯形图 9第4章系统调试 16第5章设计心得 17参考文献 17第1章 选题背景与课设要求1.1选题背景煤是我们生产生活中的重要原料。输煤系统是锅炉车间燃料供应的有力保证。输煤机 组工作效率的提高是整个工艺过程的关键因素，但整个输煤过程往往采用远程控制，这就 对自动控制的设计提出了很高的要求，因此，在输煤系统中我们选

3、择PLC控制系统，使整个控制过程具有正常运行、事故处理、故障报警、装置调控、危险保护等功能。输煤系统的主要特点有：1 .系统设备多。设备种类多。设备数量多。2 .系统分部广。3 .系统故障点多。4 .工艺流程复杂。之前用的继电器控制有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行 速度慢，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严 重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。PLC的优点是：可靠性高，耗电少， 适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高输煤机的功能和性能， 我们选择用PLC 来控制输煤机组这个课题。1.2设计内容及要求本课程设计任务主

4、要是锅炉车间输煤机组系统的设计，有多个电动机带动，具体内容 如下：输煤机组控控制系统示意图如图1-1所示。M6(3kW)图1-1输煤机组示控制系统意图输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1M6和一台磁选料器YA组成。SA1 为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4 SB9为6个控制按钮。HA为开车/停车时讯响器，提示物煤机准备起动请注意安全。HL1 HL6为MlM6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系 统运行正常指示，HL10为系统故障指示。输煤机组控制要求如下1、手动开车/停车功能 SA1手柄指向左45&

5、#176;时，接点SA1-1接通，通过SB4SB9控 制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提 示，保证检修和调试时人身和设备安全。2、自动开车/停车功能SA1手柄指向右45°时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。1)正常开车 按下自动开车按钮SB1,音响提示5s后，电动机M6-M1逆序启动起动 运行，并点亮指示灯HL6-HL1 ; 10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常 运行。2)正常停车 按下自动开车按钮SB2,音响提示5s后，电动机M1-M6顺序停车 并 熄灭HL1-HL6指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯； 并

6、熄 输煤机组全部正常 停车。3)过载保护 输煤机组有三相异步电动机 M1M6和磁选料器YA的过载保护装置热 继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即全线停车并发出报警 指示。系统故障指示灯 HL10点亮，HA电铃断续报警20s, HL10 一直点亮直到事故处理 完毕，继续正常开车，恢复生产。4)紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停 车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形紧急 停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8 连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。5)

7、系统正常运行指示 输煤机组中，拖动电动机M1M6和磁选料器YA按照程序全 部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则 视为故障，系统故障指示灯 HL10点亮，输煤机组停车。相关设备参数如下：(1) M1-M6及磁选料器YA。(2)指示灯 HL: 0.25W, DC24V。(3)电铃 HA: 8W, AC220V。输煤机组控制信号说明：输煤机组是一种为锅炉供煤的设备，它的稳定可靠工作直接关系到整个锅炉的正常运 行.所以要进行输入输出信号进行详细说明，详细情况见下表：输入输出文字符号说明文字符号说明SA1-1输煤机组手动控制开关KM1给料器和磁选料器接触器SA

8、1-2输煤机组自动控制开关KM21#送煤机接触器SB1输煤机组自动开车按钮KM3破碎机接触器SB2输煤机组自动停车按钮KM4提升机接触器SB3输煤机组紧急停车按钮KM52#送煤机接触器SB4给料器和磁选料器手动按钮KM6回收机接触器SB51#送煤机按钮HL7手动运行指示灯SB6破碎机手动按钮HL8紧急停车指示灯SB7提升机手动按钮HL9系统正常运行指示SB82#送煤机手动按钮HL10系统故障指示灯SB9回收机手动按钮HA报警电铃KMM1-M6,YA运行正常彳也HL1-HL6输煤机组单机运行指示FRM1-M6过载保护佶号表1-1输煤机组控制信号说明第2章方案论证2.1 PLC控制系统设计的原则和

9、方法对于电气控制设备，任何PLC控制系统的设计都是在控制方式和电动机技术数据确定 以后进的是设备控制要求和工艺流程的具体化。PLC控制系统设计应该遵循以下原则：1）应最大限度地满足生产机械的工艺要求，并能根据需要方便地进行修改。2）容易掌握，便于操作。3）整个PLC控制系统及控制电路安全可靠，简单，具有较高的性能价格比。4）合理地选择PLC机型及电器元件。2.2 方案的确定由于该系统控制输入点数较多，有 2个输入开关分别控制手动控制，9个输入按钮分 别为SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4SB9分为6个电 动机控制按钮。 输出点数也较多，如果采用继电-接触器控制

10、方式，控制电路将会很复杂， 而且可靠性难保证。所以，用PLC进行控制，不仅能满足控制要求、控制方便简单，而且 具有较高的可靠性。因此，本设计应采用 PLC进行控制。第3章PLC控制系统设计3.1 硬件系统设计3.1.1 控制系统主电路图设计按照设计要求，给料器 M1、1#送煤机M2、破碎机M3、提升机M4、2祕煤机M5 和回收电动机M6由6台三相异步电动机拖动。磁选料器YA由两相电源提供。负载M2-M6 由接触器KM2-KM6控制，给料器M1和磁选料器YA共同由KM1控制。由于破碎机M3 功率为13KW和2祕煤机M5功率为75KW都比7.5KW大，所以采用星一三角降压启动。其余负载均采用直接启

11、动方式。主电路图见图3-1.44电回餐电的机lb屯功加5君州电动用，电劭机13 11己懦电动机培电动心工 生逸“日以图3-1锅炉车间输煤机组系统主电路图1)主回路中交流接触器 KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别控制三相异步 电动机M1给料电动机，M2送煤电动机，M3破碎电动机，M4提升电动机，M5送煤电动 机，M6回收电动机。2)热继电器 FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6的作用是对电动机 M1、M2、M3、 M4、M5、M6实现过载保护。3)熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分别实现各负载回路的短路保护。4) QF为电源总开关，既可完成主电路的短

12、路保护，又起到分断三相交流电源的作用,使用较为方便。3.1.2 电器元件的选择(1) 输入/输出接口(I/O)数量；输入端口 14个，输出端口 10个，SIMATICS7-200 系列PLC硬件配置灵活，既可以用一个单独的S7-200 CPU构成一个简单的数字量控制系 统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、,K拟量I/O模块或智能接口模块的扩展，构 成较复杂的中等规模控制系统。(2)因为负载有直流供电有交流供电，所以采用输出形式为继电器。(3)对于CPU224模块，本机/俞入地址为I0.0-I0.7和I1.1-I1.5，输出地址为 Q0.0-Q0.7和Q1.0-Q1.1。因为基本单元自带的

13、I/O接口不能满足控制系统要求，因此需要数字量I/O扩展单元。，与基本的单元相连，并使基本单元的寻址功能对模块上的I/O接口进行控制。S7-200系列PLC目前可以提供的有3种类型的数字量输入/输出模块，即EM221, EM222, EM223,查阅数字量输入/输出模块各类型型号特点，首先采用一个 EM222的8继电器输 出；扩展模块EM222的I/O地址范围是Q2.0-Q2.7,不能满足控制要求，又因为 CPU224能 够扩展7个模块，因为控制要求输出有 21个，另需一个EM223的DI4/DO4*DC 24V/继电 器;扩展模块EM223的I/O地址范围是Q3.0-Q3.3,满足系统控制要

14、求。本机与扩展连接 形式见图3-2模块连接图。图3-2模块连接图3.2 软件系统设计3.2.1 I/O 地址分配表对软件设计来说，分配I/O点地址以后才可以进行编程，才可以绘制电气接线图、装配图，根据接线图和安装图安装控制柜。由上硬件系统的选择可知控制系统由一个CPU224及两个扩展模块EM222,EM223，各模块各分配地址如下：CPU224基本单元的I/O地址如下：I0.0 I0.1、IO.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5、I1.6、I1.7、Q0.0、Q0.1、Q02 Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、

15、Q1.0、Q1.1第一个扩展模块EM222的I/O地址：Q2.0、Q2.1、Q22 Q2.3、Q2.4、Q2.5、Q2.6、Q2.7第二个扩展模块 EM223的I/O地址：Q3.0、Q3.1、Q3.2PLC输入输出接口地址分配表见：序号工作名称乂了化1勺输入口1输煤机组手动控制开关SA1-1I0.12输煤机组自动控制开关SA1-2I0.23输煤机组自动开车按钮SB1I1.14输煤机组自动停车按钮SB2I1.25输煤机组紧急停车按钮SB3I1.36给料器磁选料器手动按钮SB4I1.471#送煤机手动按钮SB5I1.58破碎机手动按钮SB6I1.69提升机手动按钮SB7I1.7102#送煤机手动按

16、钮SB8I2.011回收机手动按钮SB9I2.112M1-M6,YA过载保护彳百号FRI0.0表3-5输入接口地址分配表序号工作名称乂了化1勺输出口1给料器磁选料器接触器KM1Q0.121#送煤机接触器KM2Q0.23破碎机接触器KM3Q0.34提升机接触器KM4Q0.452#送煤机接触器KM5Q0.56回收机接触器KM6Q0.67紧急停车指示灯HL8Q1.78系统正常运行指示灯HL9Q2.19系统故障运行指示灯HL10Q2.210报警电铃HAQ2.011输煤机组单机运行指示HL1Q1.112输煤机组单机运行指示HL2Q1.213输煤机组单机运行指示HL3Q1.314输煤机组单机运行指示HL4

17、Q1.415输煤机组单机运行指示HL5Q1.516输煤机组单机运行指示HL6Q1.6表3-6 PLC输出接口地址分配表3.2.2 PLC控制电路接线图绘制PLC控制电路接线图，如图2-2SB8SB9KMALM10. 10.1 ro.e 10.3 10.410.h O,fe 10,7 2M 11.0 LL.lILQO.ODO.lQDZQL.3PICPU之24 口门，4 (3口,口 QU.feT*yfvKM1KM£KM3 KM-MKM5KMSKM7J-L1 1FR6FR!3 FR4 FR3 FRE FR1H H F 七 F FIL2n,33I_ 7Ql.ODl.l.i|6SIovKM8K

18、M9KM1OLL.AM l_+f 22fDV己4vACHL4I (L 5HLG4LEMNU3Q3.0Q3.1MQ3.2.24VLLHL7QBJDQ2.1®-HL 8L+Q£.e-®-HL口2 3HL1OMmLQ£4HA24V3LI1Q2.5HL1Qp JS_HL2EMW2W一 8r口三,7-®-HL3图3-3 I/O接线图3.2.3开始5B4闭门5E7闭合强动M4,sBaidjfrSH9闻赳动M6冠Mh/11、YA. ULI起动M3 .HL3匿动MS、HL5起动M3. HL3l-Rl-FR6NiHWS起动M2, HL2FR1-FR6回合5B3闭

19、合IDS起动Ml、YM HL1FRLFR6闭合SB3H!合作 1LW6、HL6停止M5、HL5停止HL4月止M3、HL3停止M3HL2停止Ml,VA. HLX> HL9响55全线停车、HL1D 亮，HA响205全线停车、HL8亮、HA响10S图3-4系统工作流程图3.2.4梯形图输煤机组的控制过程分为2个，分别是自动运行方式和手动控制方式。在自动控制模 式下，要求各负载从 M6到M1经过同样间隔时间逆序自动启动，然后从 M1到M6顺序 自动经过同样间隔时间停止。同时，该输煤机组还能在手动控制模式下进行点动，以便调 试和维修。而且，该系统还能实现过载保护、紧急停车和故障提醒。所以，我们应该

20、主要采用定时器指令和顺序控制指令对本控制系统进行程序设计。其 梯形图如下：I自动控制开车I 一IN TON100 PT l00m$网络3顺序开车讦时器一T39SA1J0.1T391|1 / |IN TON1100-PT 100m£网络4顺序开车计时器T39SA1J01T40IN100PTTON1。口 HA3INTONPT100 ms142INTONPT100 ms100-顺序开车计时器T41SA1:IO1网络1正常停车程序1125A1I0.1T47符号I地址|注第SA110.1网络8正常顺序停至计时善T47SA1I0.1T431|1 / |pN TON100-PT 100 ms|正常

21、顺序惇车计时器T48SAI: 110.1T49| ? |IN TON1OQ-PT 100 ms符号|地址回Tai| m.1网络10正常咂序停车计时器一T49SA1：|O1T501|1 7 (p3 ToiT100-PT 100 ms网络11|正常喉序停车i+时署一T50SA1J01T511|1 / |pN TONHOC-PT 100ms符号I地址哇释SA1|10.1网络12正常溜序僖车计时器T51SA1J0.1T52卜揖机运行状态T37SA1JQ1工Q1.EM2.6)Q0.6)网络14|瑞机运行状态网络15I 4号机运行状态Q0.4T )Q1.4T)M2.4T)网络16I骋机运行状态Q0.3T

22、)Q1 3T )M23T )Q0.2T )QINT)M2.2T)网络1811昌机运行状态T42T47FR:Q。11,3Q0,1I I1 / Il，l)网络1911号机手动启僖11.4M0,1T IPI()网络20揖机手动启停11.5 M02IIIHC )网络21I瑁动启停11.6 M03r c )I 4号机手动启僖MO 4(网络23I婚机手动启停120M05( )网络24婚机手动启停12.1网络25紧急僖车网络26I H迪玲报警M2口HAQ2.0C )T37M2.1SA1J0.1SA1J0.1M2.3SA1J0.1M24SA1I0.1符号地址注释SA110.1网络28紧急停车指示灯HL暗续闪亮

23、直到事散处理完毕11 3SA1H0.1SM0.5Q17网络29正靠启动灯光HL题故障灯光HL.1 口SA2I02Q1.1Q1.2Q13Q1.4第4章系统调试1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。静态调试第一步：用万用表测试。先用万用表复核可能有疑问的连接点，再检测各种电源线与 地线之间是否有短路现象。第二步：加电检测。检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值.第三步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。动态调试首先我们进行了自动的调试。按下 SB1,自动部分开始运行，5秒后，第一个灯亮，10秒后第二个灯亮，直到最后一个灯亮。当灯全部亮时，正常运行指示灯 HL9亮；如果 又一个或几个灯不亮，那么系统故障指示灯就会亮。按下手动停止按钮 SB2, 5秒后，第一个灯