基于PLC與變頻器的連續(xù)輸灰改造項(xiàng)目

哈爾濱理工大學(xué)成人（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 0 -基于 S7-300 PLC 燃煤鍋爐機(jī)組電除塵氣力輸灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文介紹#5-#7 燃煤鍋爐電除塵連續(xù)氣力輸灰改造項(xiàng)目，本項(xiàng)目共 3臺(tái)鍋爐 12 個(gè)灰斗，其中 240t/h 鍋爐 1 臺(tái)，130t/h 鍋爐 2 臺(tái)；每個(gè)灰斗下各配置 1 臺(tái)連續(xù)輸送泵，12 臺(tái)連續(xù)輸送泵，設(shè) 3 條管道輸送至灰?guī)靸?nèi)。采用低壓氣力連續(xù)輸送系統(tǒng)，以羅茨風(fēng)機(jī)和連續(xù)輸送泵為核心設(shè)備，配套其它設(shè)備包括落灰管，輸灰管道，閥門，灰?guī)祉敳康某龎m器、庫(kù)底的干灰加濕機(jī)、散裝機(jī)，灰?guī)炝骰到y(tǒng)和灰?guī)炝衔挥?jì)等，本工程一臺(tái)布袋除塵器為一套獨(dú)立輸送系統(tǒng)，灰?guī)旒盎規(guī)煸O(shè)備共用?；?guī)斓钠渌O(shè)備均可獨(dú)立運(yùn)行，與輸送系統(tǒng)沒(méi)有聯(lián)鎖關(guān)系。氣力輸灰系統(tǒng)采用較為先進(jìn)的可編程序控制器（Programmable Logic Controller 簡(jiǎn)稱 PLC）集中控制，分為自動(dòng)控制、遠(yuǎn)方集中手動(dòng)控制和就地手動(dòng)控制三種控制方式，自動(dòng)控制程序方式采用西門子 S7-300 PLC 結(jié)合步科 ET100 觸摸屏實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟停、監(jiān)視、運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信號(hào)的采集自動(dòng)化，便于運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)分析和故障判斷，并對(duì)系統(tǒng)中的故障實(shí)現(xiàn)分類報(bào)警。系統(tǒng)分為連續(xù)運(yùn)行和優(yōu)化運(yùn)行兩種自動(dòng)運(yùn)行方式。優(yōu)化運(yùn)行是指鎖氣器在灰斗高低料位信號(hào)時(shí)自動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)停止運(yùn)行。連續(xù)運(yùn)行是指鎖氣器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不受灰斗料位影響。哈爾濱理工大學(xué)成人（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 1 -關(guān)鍵詞： 連續(xù)氣力輸灰系統(tǒng)；西門子 S7-300 PLC；步科 ET100 觸摸屏；變頻器- 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 哈爾濱理工大學(xué)成人（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 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哈爾濱理工大學(xué)成人（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 4 -第 1 章 目 錄 摘 要 .1關(guān)鍵詞. 2Abstract.3Key words . 4第一章 緒論 .51.1 設(shè)計(jì)背景1.2 連續(xù)輸灰系統(tǒng)簡(jiǎn)介第二章 系統(tǒng)軟硬件設(shè)備簡(jiǎn)介 .82.1 PLC 簡(jiǎn)介2.2 觸摸屏簡(jiǎn)介2.3 變頻器簡(jiǎn)介2.4 傳感器簡(jiǎn)介2.5 氣體連續(xù)輸送泵介紹2.6 羅茨風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介第三章 系統(tǒng)電氣回路 設(shè)計(jì) .143.1 系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)3.2 羅茨風(fēng)機(jī)電氣回路設(shè)計(jì)3.3 氣體連續(xù)輸送泵電氣回路設(shè)計(jì)第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).184.1 西門子 S7-300 設(shè)計(jì)及編程4.1.1S7-300 硬件組態(tài)4.1.2 S7-300 編程4.2 觸摸屏設(shè)計(jì)及組態(tài)第五章系統(tǒng)調(diào)試.705.1 系統(tǒng)啟動(dòng)5.2 系統(tǒng)停機(jī)第六章 系統(tǒng)日常維護(hù)及故障處理.736.1 系統(tǒng)日常巡檢及維護(hù)6.2 系統(tǒng)故障處理6.2.1 設(shè)備本體故障哈爾濱理工大學(xué)成人（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 5 -6.2.2 系統(tǒng)故障致 謝.78參考文獻(xiàn) .79哈爾濱理工大學(xué)成人 (繼續(xù))教育學(xué)院畢業(yè)論文- - 6 - -第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作進(jìn)入以保護(hù)環(huán)境優(yōu)化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)階段，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)正成為市場(chǎng)準(zhǔn)入的重要條件，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。本廠#5-#7 燃煤鍋爐機(jī)組，其中 240t/h 鍋爐 1 臺(tái)，240t/h 鍋爐 1 臺(tái)；采用靜電除塵設(shè)備收集鍋爐飛灰，每臺(tái)電除塵含四個(gè)電場(chǎng)，各電場(chǎng)配置一個(gè)灰斗存儲(chǔ)積灰，共 12 個(gè)。每個(gè)灰斗采用獨(dú)立放灰系統(tǒng)，。系統(tǒng)設(shè)備較多，磨損大，損壞維修工作量大；每?jī)蓚€(gè)電場(chǎng)配置一個(gè)布袋除塵器，物料收集不集中，揚(yáng)塵較嚴(yán)重環(huán)保工作較為嚴(yán)峻。灰斗內(nèi)的積灰有灰車隨來(lái)隨放，常常放回不及時(shí)，灰斗積灰較多，造成電除塵極板短路，設(shè)備故障，影響電廠粉塵數(shù)據(jù)超標(biāo)，影響電廠正常生產(chǎn)。故決定對(duì)現(xiàn)有輸灰系統(tǒng)進(jìn)行改造，加裝 1000m灰?guī)煲粋€(gè)，原每個(gè)灰斗下各配置 1 臺(tái)連續(xù)輸送泵，12臺(tái)連續(xù)輸送泵，設(shè) 3 條管道輸送至灰?guī)靸?nèi)。飛灰隨收隨輸至灰?guī)?，灰斗不積灰，灰?guī)煸O(shè)置一臺(tái)放灰系統(tǒng)，解決了設(shè)備多，維護(hù)工作量大的缺陷1.2 連續(xù)輸灰系統(tǒng)簡(jiǎn)介除干灰工程，采用低壓氣力連續(xù)輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)以羅茨風(fēng)機(jī)和連續(xù)輸送泵為核心設(shè)備，配套其它設(shè)備包括落灰管，輸灰管道，閥門，灰?guī)祉敳康某龎m器、庫(kù)底的干灰加濕機(jī)、散裝機(jī)，灰?guī)炝骰到y(tǒng)和灰?guī)炝衔挥?jì)等，本工程一臺(tái)布袋除塵器為一套獨(dú)立輸送系統(tǒng)，灰?guī)旒盎規(guī)煸O(shè)備共用。系統(tǒng)控制分三級(jí)操作：就地箱、控制屏、程控柜。就地箱優(yōu)先級(jí)最高，一般在單臺(tái)設(shè)備調(diào)試和檢修時(shí)使用，控制屏可以對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中手動(dòng)操作，但沒(méi)有聯(lián)鎖關(guān)系，一般在單臺(tái)設(shè)備調(diào)試、檢修或程控系統(tǒng)故障時(shí)應(yīng)急使用，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)在程控柜操作。自動(dòng)控制操作方式分為優(yōu)化哈爾濱理工大學(xué)成人 (繼續(xù))教育學(xué)院畢業(yè)論文- - 7 - -運(yùn)行與連續(xù)運(yùn)行，優(yōu)化運(yùn)行是指鎖氣器在灰斗高低料位信號(hào)時(shí)自動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)停止運(yùn)行。連續(xù)運(yùn)行是指鎖氣器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不受灰斗料位影響。低壓氣力連續(xù)輸送系統(tǒng)與同類產(chǎn)品相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 固氣比（混合比）高，輸送距離長(zhǎng)，輸送速率快。運(yùn)行工作壓力低（一般在 0.10.5MPA）,流速低。在提高輸送效率的同時(shí)，有效的減少了管道的磨損，較低壓縮空氣消耗量。2. 系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單利用 PLC 程序控制對(duì)整個(gè)輸送過(guò)程實(shí)行全自動(dòng)控制。3. 輸送管道布置靈活，由于密封管道中輸送物料，可嚴(yán)格保證物料品質(zhì)，使其不受潮，對(duì)外無(wú)粉塵污染，不受各種氣候環(huán)境影響，有利于生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)第二章 系統(tǒng)軟硬件設(shè)備簡(jiǎn)介2.1 PLC 簡(jiǎn)介可編程序控制器（programmable controller），一般簡(jiǎn)稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通 信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。以其顯著的優(yōu)點(diǎn)在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。S7-300 是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器 (PLC)系列產(chǎn)品之一。其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性價(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)、抗震動(dòng)沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。產(chǎn)品特性： 針對(duì)低性能要求的模塊化中小控制系統(tǒng)有不同性能檔次的 CPU 模塊可供選用哈爾濱理工大學(xué)成人 (繼續(xù))教育學(xué)院畢業(yè)論文- - 8 - - 可選擇不同類型的擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展多達(dá) 32 個(gè)模塊，有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型模塊內(nèi)集成背板總線， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限的場(chǎng)合網(wǎng)絡(luò)連接 - 多點(diǎn)接口 (MPI), -PROFIBUS 或-工業(yè)以太網(wǎng)循環(huán)周期短、處理速度高指令集功能強(qiáng)大（包含 350 多條指令），可用于復(fù)雜功能2.2 觸摸屏簡(jiǎn)介觸摸屏（touch screen ）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。步科 ET 系列觸摸屏參數(shù)如圖一所示圖一 步科 ET 系列觸摸屏參數(shù)哈爾濱理工大學(xué)成人 (繼續(xù))教育學(xué)院畢業(yè)論文- - 9 - -2.3 變頻器簡(jiǎn)介變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部 IGBT 的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。英威騰變頻器是由深圳市英威騰電氣股份有限公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國(guó)內(nèi)知名變頻器品牌。主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度，并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性及超強(qiáng)的過(guò)載能力，在變頻器市場(chǎng)占據(jù)著重要的地位。本設(shè)計(jì)選用 CHF100A-