輸煤機(jī)組系統(tǒng)的PLC控制.doc

JIUJIANG UNIVERSITY畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 鍋爐車間輸煤機(jī)組系統(tǒng)PLC控制英文題目 The PLC control unit for Boiler plant coal handling system 院 系 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名 XXXXXX 年 級(jí) XXXXXXXXXXXXXX 指導(dǎo)教師 XXX XXX年XXX月摘 要傳統(tǒng)的發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)是一種基于繼電接觸器和人工手動(dòng)方式的半自動(dòng)化系統(tǒng)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分惡劣，不僅極大損害了工人的身體健康，而且由于輸煤系統(tǒng)范圍大，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂及落煤管堵塞等等麻煩，大大降低了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。隨著發(fā)電廠規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)煤量的需求大大提高，傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無(wú)法滿足發(fā)電廠的需要。通過(guò)對(duì)PLC的應(yīng)用，對(duì)火電廠的配煤系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)原有的傳統(tǒng)手動(dòng)配煤方式進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。本課題的主要目標(biāo)是改變以往配煤系統(tǒng)的傳統(tǒng)手動(dòng)配煤方式，提高運(yùn)行人員工作效率，從煤源上進(jìn)行煤量配比控制，解決電廠的配煤?jiǎn)栴}，提高電廠的燃煤效率和經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在電廠使用煤種的多樣性和不穩(wěn)定性，再加上各種工業(yè)環(huán)境的影響，我們要找出影響配煤效率的主要技術(shù)難點(diǎn)，利用PLC控制，盡可能的降低煤損耗，提高煤的利用率，提高電廠產(chǎn)值效益?！娟P(guān)鍵字】 PLC；輸煤機(jī)組AbstractTraditional power plant coal handling system is based on relay contacts and artificial semi-automatic system manually. The coal handling system on-site environment is very bad, not only greatly damage the health of workers, and because the coal handling system range, wandering belt, belt tear and coal drop pipe plug trouble, greatly reduce the power plant productivity. With the expansion of power plants, the amount of the demand for coal has greatly improved the traditional coal handling system has been unable to meet the needs of power plants.PLC by the application of the blending system of thermal power plants were designed, blending the original traditional way of manually optimized and improved. The main objective of this project is to change the past, blending the traditional manual system of blending methods, improving the efficiency of operating personnel, the source from coal ratio control on the amount of coal. Now use the coal power plant diversity and instability, coupled with the environmental impact of various industries, we have to find the efficiency of blending the main technical difficulties, the use of PLC control, reduce coal consumption as much as possible to improve coal utilization, increase power output efficiency.【Key words】 PLC; Coal handling system目 錄前 言1第一章 概論21.1 輸煤系統(tǒng)的概述21.2可編程控制器（PLC）概述21.3本文的主要研究工作5第二章 輸煤系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)72.1 輸煤系統(tǒng)的工藝分析72.2 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書72.2.1 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制72.2.2 輸煤機(jī)組控制要求82.3鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)92.4鍋爐車間輸煤機(jī)組控制原理圖設(shè)計(jì)102.5 本章小結(jié)10第三章 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和機(jī)型的選擇123.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則123.1.2 PLC機(jī)型的選擇133.2 鍋爐車間輸煤機(jī)組PLC控制系統(tǒng)的硬件配置163.2.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出（I/O）設(shè)備及I/O點(diǎn)確定與分配163.2.2 PLC控制系統(tǒng)的外部I/O連接圖和主電路圖163.3 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置183.4 本章小結(jié)20第四章 輸煤機(jī)組控制的PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)214.1鍋爐輸煤機(jī)組的功能圖圖和步進(jìn)梯形圖設(shè)計(jì)214.2 車間運(yùn)煤機(jī)組系統(tǒng)控制的PLC控制程序編寫254.2.1 PLC控制程序的編程語(yǔ)言254.2.2 編程軟件簡(jiǎn)單介紹264.2.3 PLC控制程序的編制274.3本章小結(jié)36第五章 鍋爐車間輸煤機(jī)組系統(tǒng)的PLC控制程序模擬仿真375.1鍋爐車間輸煤機(jī)組的梯形圖窗口仿真375.2鍋爐車間輸煤機(jī)組的時(shí)序圖窗口仿真395.3軟元件數(shù)字仿真425.4本章小結(jié)43總 結(jié)44附 錄45參考文獻(xiàn)46謝 辭4825前 言 可編程控制器（Programmable Controller）和可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PC或PLC。一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。并通過(guò)數(shù)字和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。目前，PLC被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中。鍋爐房輸煤系統(tǒng)由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，由于工作環(huán)境惡劣，因此要求盡可能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。改造前鍋爐房輸煤系統(tǒng)采用繼電器控制，繼電器控制雖然在室內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，對(duì)輸煤控制系統(tǒng)改進(jìn)為PLC控制。以適應(yīng)當(dāng)前高效、安全的控制要求。隨著社會(huì)的發(fā)展，PLC在鍋爐車間輸煤機(jī)組系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控等等。本論文主要講述鍋爐輸煤機(jī)組電器控制要求為根據(jù)，進(jìn)而為系統(tǒng)的PLC的控制做鋪墊，編寫PLC程序，同時(shí)運(yùn)用PLC的仿真軟件對(duì)其進(jìn)行仿真。本論文的目的是讓我們了解到了，PLC的方便的編程模式，及與電器控制電路簡(jiǎn)單的組合就可以發(fā)揮出其強(qiáng)大功能，讓我對(duì)其有了更加深刻的了解。同時(shí)本論文也相當(dāng)于對(duì)鍋爐輸煤機(jī)組控制的系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)和優(yōu)化，提高勞動(dòng)人們的生產(chǎn)效率。第一章 概論1.1 輸煤系統(tǒng)的概述(1)輸煤系統(tǒng)定義從卸煤點(diǎn)至煤場(chǎng)及從煤場(chǎng)至鍋爐煤倉(cāng)之間煤的運(yùn)送設(shè)備及其控制設(shè)備。(2)輸煤系統(tǒng)設(shè)備給煤機(jī)，輸送機(jī)， 環(huán)錘式碎煤機(jī)，篩分設(shè)備，提升機(jī)，除渣除鐵器，倉(cāng)壁振動(dòng)器，電液動(dòng)（可變槽角）犁式卸料器，鍋爐輔機(jī)等 。（3）傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)設(shè)備傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠燃煤輸送系統(tǒng)主要設(shè)備配置：儲(chǔ)煤場(chǎng)、給煤機(jī)、1號(hào)皮帶輸送機(jī)、傾斜式滾軸篩、環(huán)錘式粗破機(jī)、2號(hào)皮帶輸送機(jī)、環(huán)錘式細(xì)破機(jī)、3號(hào)皮帶輸送機(jī)、除鐵器、除塵器、采樣器、卸料器、鍋爐儲(chǔ)煤倉(cāng)。 （4）新型輸煤系統(tǒng)設(shè)備新型帶有Zndp型系列破碎機(jī)的新型燃煤輸送系統(tǒng)，它的主要設(shè)備配置有：儲(chǔ)煤場(chǎng)、給煤機(jī)、1號(hào)皮帶輸送機(jī)、傾斜式滾軸篩、Zndp型破碎機(jī)、2號(hào)皮帶輸送機(jī)、除鐵器、除塵器、采樣器、卸料器、鍋爐儲(chǔ)煤倉(cāng)。 新型燃煤輸送系統(tǒng)選配了, Zndp型系列破碎機(jī)作為燃煤輸送系統(tǒng)主要設(shè)備，將粗破機(jī)和細(xì)破機(jī)合為一體，并減少了一組皮帶輸送機(jī)。這樣就有以下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：第一，設(shè)備成本減少，系統(tǒng)布局緊湊，輸送破煤樓占地縮小，整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)費(fèi)投入得到有效壓縮。第二，減少了破碎和輸送環(huán)節(jié)，故障率就會(huì)得到有效降低，更加保證了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第三，設(shè)備減少，整體能耗降低，單以破碎機(jī)與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，一年可節(jié)約30多萬(wàn)元。 第四，密封性能好，設(shè)備環(huán)境優(yōu)良，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定型好，檢修周期約為一年，降低運(yùn)行成本。1.2可編程控制器（PLC）概述（1）可編程控制器（PLC）的概念20世紀(jì)80年代，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC的定義是：“可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，按易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！睆亩x可以看出PLC是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的工業(yè)計(jì)算機(jī)，而且采用“面向用戶的指令”即編程方便，功能強(qiáng)大。目前，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到產(chǎn)業(yè)界的每個(gè)角落，包括機(jī)械制造、裝卸、造紙、紡織、鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、汽車、建材、船舶、高層建筑、交通運(yùn)輸、食品、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)5。（2）PLC的特點(diǎn)與分類在當(dāng)前工控領(lǐng)域，PLC已經(jīng)成為一種通用的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，不僅順應(yīng)了工業(yè)自動(dòng)化的客觀要求，而且還具有許多適合工業(yè)控制的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 PLC的生產(chǎn)廠家在硬件和軟件方面都采用了一些抗干擾措施，使得其抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 PLC產(chǎn)品已經(jīng)成系列化生產(chǎn)，品種齊全，滿足了用戶的各種不同要求，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。 PLC的通信接口和擴(kuò)展總線接口均已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制接口的方便連接。 PLC采用梯形圖語(yǔ)言編程，容易掌握和編寫，并且各個(gè)生產(chǎn)廠家均已推出自己的編程軟件和仿真軟件，使得控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)試更加方便。 PLC具有完善的自診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及狀態(tài)運(yùn)行監(jiān)視功能，使用和維修都很方便。PLC產(chǎn)品的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。按其硬件的結(jié)構(gòu)大致形式可分為：整體式、模塊式和混合式。而按照其控制規(guī)模（主要指輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)）可分為：微型（I/O總點(diǎn)數(shù)小于64）、小型（I/O總點(diǎn)數(shù)大于64小于256）、中型（I/O總點(diǎn)數(shù)大于256小于2048）和大型（I/O總點(diǎn)數(shù)大于2048）。一般地，微型和小型PLC采用整體式結(jié)構(gòu)，即將所有電路安裝于1個(gè)機(jī)箱內(nèi)作為基本單元外，可以通過(guò)并行接口電路連接I/O擴(kuò)展單元。而中型以上的PLC多采用模塊式結(jié)構(gòu)。PLC控制系統(tǒng)是以程序形式來(lái)體現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時(shí)間將用在軟件設(shè)計(jì)，也就是程序編程設(shè)計(jì)上。由于PLC內(nèi)部繼電器數(shù)量大，其接點(diǎn)在內(nèi)存允許的情況下可重復(fù)使用，具有存儲(chǔ)數(shù)量大、執(zhí)行速度快等特點(diǎn)，所以采用此設(shè)計(jì)方法可縮短設(shè)計(jì)周期。（3）鍋爐車間輸配煤系統(tǒng)選用PLC的幾大要素可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)由于鍋爐車間存在煤灰粉塵多，設(shè)備分散，場(chǎng)地面積大等各種特殊環(huán)境問(wèn)題，再加上各種大型設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)、溫度等干擾，決定了火電廠所使用的控制系統(tǒng)必須具備很高的可靠性和超強(qiáng)的抗干擾能力，PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。施耐德公司的MODICON系列PLC在近年來(lái)一直受到國(guó)內(nèi)各大型火電廠的青睞，它的PLC模塊都具有可擴(kuò)充的結(jié)構(gòu)，并且所有的模塊都能帶電插拔，任何模塊沒(méi)有槽位的限制，機(jī)架板和模塊分離，便于更換和維護(hù)，同時(shí)，可以避免現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)電對(duì)其產(chǎn)生影響，很適合工業(yè)及生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。使用冗余的CPU，PLC的無(wú)故障工作時(shí)間則可以達(dá)到更長(zhǎng)，更加保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)己減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，可以大大降低故障發(fā)生率。除此之外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障的時(shí)候，PLC會(huì)自動(dòng)發(fā)出故障警報(bào)，提示現(xiàn)場(chǎng)人員目前所出現(xiàn)的故障狀態(tài)。在編程軟件或者監(jiān)控軟件中，還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，編寫故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣一來(lái)，可以使PLC具有相當(dāng)高的可靠性和穩(wěn)定性，適合用于鍋爐車間這種環(huán)境惡劣的現(xiàn)場(chǎng)。配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)鍋爐車間輔助控制系統(tǒng)涉及到很多不同控制領(lǐng)域，包括溫度，位置等，因此，單一的控制系統(tǒng)不能滿足它復(fù)雜的控制要求，而PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。最近這些年來(lái)，各種PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC可以大量應(yīng)用到位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中，再加上PLC通信能力的增強(qiáng)，人機(jī)監(jiān)控界面技術(shù)的大大發(fā)展，在各種控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC都變得更加容易，除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。操作簡(jiǎn)單上手，便于電廠基層運(yùn)行員工普及掌握鍋爐車間由于分工細(xì)化，維護(hù)和運(yùn)行操作人員是完全分開(kāi)的，平時(shí)操作的運(yùn)行人員不需要了解太多電氣原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需要操作方便，上手簡(jiǎn)單，處理問(wèn)題快捷就可以;而維護(hù)人員有很多對(duì)計(jì)算機(jī)或者編程語(yǔ)言并不熟悉，因此，如果使用大批量的編程語(yǔ)言或者計(jì)算機(jī)匯編，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的基層人員來(lái)說(shuō)相對(duì)較為困難。而PLC可以很好的解決這些問(wèn)題，作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC本身就是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，它接口容易，而程序大多數(shù)采用梯形圖語(yǔ)言，其中的圖形符號(hào)的表達(dá)方式和電器電路圖相當(dāng)接近，而且看上去簡(jiǎn)潔明了，對(duì)長(zhǎng)期在電廠工作的電氣工來(lái)說(shuō)，他們只需要了解開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地看懂大部分程序及其功能。INTOUCH的中文人機(jī)界面也為運(yùn)行人員提供了方便，可以讓運(yùn)行人員方便的找到所有需要操作的設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，畫面簡(jiǎn)單直接明了，報(bào)警和歷史功能也便于操作人員作記錄和反饋。硬件維護(hù)方便，容易改造鍋爐車間的設(shè)備更新?lián)Q代和設(shè)備損耗率較高，而且根據(jù)國(guó)家環(huán)保和發(fā)電要求，經(jīng)常要出現(xiàn)硬件維護(hù)或者改造的情況，而PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，減少了控制設(shè)備外部的接線，即可以縮短建造工期，也可以降低維護(hù)的難度。同時(shí)，硬件維護(hù)很方便，特別是目前的施耐德的MODICON模塊均支持熱插拔，維護(hù)很方便，增加設(shè)備點(diǎn)和改換設(shè)備點(diǎn)，只需要柜內(nèi)對(duì)應(yīng)得線頭和模塊對(duì)應(yīng)位置改換一下就可以了，便于維護(hù)，更有利于改造時(shí)候增減設(shè)備l。1.3本文的主要研究工作本文的主要研究工作是對(duì)鍋爐車間輸煤機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化和修改，增加其使用性能和適用能力；對(duì)鍋爐車間輸煤機(jī)組系統(tǒng)的PLC控制，利用對(duì)應(yīng)的專用仿真軟件GX developer 7.0 對(duì)PLC編程仿真。具體研究的問(wèn)題有：（1）鍋爐車間輸煤系統(tǒng)的工藝分析優(yōu)化及修改，所以作總體控制方案設(shè)計(jì)和概述；（2）基于鍋爐車間輸煤機(jī)組的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）基于PLC控制的輸煤系統(tǒng)的PLC選型、程序設(shè)計(jì)、編程；（4）基于PLC控制的輸煤系統(tǒng)的PLC程序的仿真軟件GX Deverloper7.0對(duì)其進(jìn)行仿真；（5）基于輸煤系統(tǒng)和PLC控制的整體系統(tǒng)的連接。第二章 輸煤系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)2.1 輸煤系統(tǒng)的工藝分析輸煤控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要組成部分，其作用就是將煤從煤場(chǎng)輸送到煤倉(cāng)。由于煤場(chǎng)離煤倉(cāng)距離較遠(yuǎn)，所以組成輸煤系統(tǒng)的環(huán)節(jié)較多。輸煤系統(tǒng)由卸煤、上煤、配煤等環(huán)節(jié)所組成，設(shè)備分散且與控制室相距較遠(yuǎn)，又由于整個(gè)輸煤過(guò)程中，不可避免的煤粉飛揚(yáng)，使得整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境非常惡劣，這些都決定了必須提高輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。輸煤系統(tǒng)國(guó)內(nèi)普遍采用皮帶運(yùn)輸?shù)姆绞?，該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)短便于調(diào)整、負(fù)荷便于分擔(dān)、便于添加中間環(huán)節(jié)。2.2 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書2.2.1 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示，輸煤機(jī)組控制信號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表2-2。圖2-1 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖表2-1 輸煤機(jī)組控制信號(hào)說(shuō)明書 輸 入輸 出文字符號(hào)說(shuō) 明文字符號(hào)說(shuō) 明SA1-1輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)KM1給料器和磁選料器接觸器SA1-2輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)KM21#送煤機(jī)接觸器SB1輸煤機(jī)組自動(dòng)開(kāi)車按鈕KM3破碎機(jī)接觸器SB2輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕KM4提升機(jī)接觸器SB3輸煤機(jī)組緊急停車按鈕KM52#送煤機(jī)接觸器SB4給料器和磁選料器手動(dòng)按鈕KM6回收機(jī)接觸器SB51#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕HL7手動(dòng)運(yùn)行指示燈SB6破碎機(jī)手動(dòng)按鈕HL8緊急停車指示燈SB7提升機(jī)手動(dòng)按鈕HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈SB82#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕HL10系統(tǒng)故障指示燈SB9回收機(jī)手動(dòng)按鈕HA報(bào)警電鈴KMM1M6，YA運(yùn)行正常信號(hào)HL16輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示FRM1M6，YA過(guò)載保護(hù)信號(hào)輸煤機(jī)組的拖動(dòng)系統(tǒng)由6臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1M6和一臺(tái)磁選料器YA組成。SA1為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SB1和SB2為自動(dòng)開(kāi)車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個(gè)控制按鈕，手動(dòng)時(shí)單機(jī)操作使用。HA為開(kāi)車/停車時(shí)訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員物煤機(jī)準(zhǔn)備起動(dòng)請(qǐng)注意安全。HL1HL6為MlM6電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示，HL7為手動(dòng)運(yùn)行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統(tǒng)運(yùn)行正常指示，HL10為系統(tǒng)故障指示。2.2.2 輸煤機(jī)組控制要求(1) 手動(dòng)開(kāi)車/停車功能 SA1手柄指向左45時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，通過(guò)SB4SB9控制按鈕，對(duì)輸煤機(jī)組單臺(tái)設(shè)備獨(dú)立調(diào)試與維護(hù)使用，任何一臺(tái)單機(jī)開(kāi)車/停車時(shí)都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時(shí)人身和設(shè)備安全。(2) 自動(dòng)開(kāi)車/停車功能 SA1手柄指向右45時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行。正常開(kāi)車 按下自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB1，音響提示5s后，回收電動(dòng)機(jī)M6起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL6指示燈；10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)M5電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL5指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)M4起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL4指示燈；10s后，破碎電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL2指示燈；10s后，給料器電動(dòng)機(jī)M1和磁選料器YA起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮HL1指示燈；10s后，點(diǎn)亮HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈，輸煤機(jī)組正常運(yùn)行。正常停車 按下自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動(dòng)機(jī)M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時(shí)，熄滅HL9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈；10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動(dòng)機(jī)M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)M5電動(dòng)機(jī)停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動(dòng)機(jī)M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機(jī)組全部正常停車。過(guò)載保護(hù) 輸煤機(jī)組有三相異步電動(dòng)機(jī)M1M6和磁選料器YA的過(guò)載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動(dòng)機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過(guò)載故障需立即全線停車并發(fā)出報(bào)警指示。系統(tǒng)故障指示燈HL10點(diǎn)亮，HA電鈴斷續(xù)報(bào)警20s，HL10一直點(diǎn)亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開(kāi)車，恢復(fù)生產(chǎn)。緊急停車 輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車，HA警報(bào)聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈HL8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復(fù)正常生產(chǎn)。系統(tǒng)正常運(yùn)行指示 輸煤機(jī)組中，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動(dòng)運(yùn)行后，HL9指示燈點(diǎn)亮。如果有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)或選料器未能正常起動(dòng)運(yùn)行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈HL10點(diǎn)亮，輸煤機(jī)組停車。(3) 相關(guān)參數(shù)M1M6及磁選料器YA功率如圖11-11中所示。指示燈HL：0.25W，DC24V。電鈴HA：8W，AC220V。2.3鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求；（1）供煤時(shí)，各設(shè)備的啟動(dòng)、停止必須遵循特定的順序，即對(duì)各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；（2）各設(shè)備啟動(dòng)和停止過(guò)程中，要合理設(shè)置時(shí)間間隔（延時(shí)）。啟動(dòng)，停車延時(shí)統(tǒng)一設(shè)定為10s。啟動(dòng)延時(shí)是為保證無(wú)煤堆積以發(fā)生故障；停車延時(shí)是為保證停車時(shí)破碎機(jī)等為空載狀態(tài)； （3）運(yùn)行過(guò)程中，某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)停車，其整個(gè)輸煤設(shè)備也立即停車。此外在現(xiàn)場(chǎng)也有控制系統(tǒng)裝置運(yùn)行的按鈕； （4）可在線選擇啟動(dòng)備用設(shè)備。在特殊情況下可開(kāi)啟另一套備用設(shè)備，由兩條輸煤線的有關(guān)設(shè)備組成交叉供煤方式； （5）可顯示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，在集中控制室即可控制系統(tǒng)設(shè)備啟停。2.4鍋爐車間輸煤機(jī)組控制原理圖設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)如下； 鍋爐車間運(yùn)煤機(jī)組系統(tǒng)主電路圖如圖2-2所示圖2-2 鍋爐車間運(yùn)煤機(jī)組系統(tǒng)主電路圖主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM5分別控制三相異步電動(dòng)機(jī)M1M6電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5、M6由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 QF為電源總開(kāi)關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，使用和維修方便。熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。 2.5 本章小結(jié)本章先對(duì)鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單的工藝分析，再根據(jù)鍋爐車間輸煤機(jī)組的實(shí)際工作要求，作出系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書，畫出輸煤系統(tǒng)控制示意圖，和輸煤機(jī)組輸煤控制信號(hào)說(shuō)明書。最后構(gòu)思出鍋爐輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和鍋爐車間輸煤機(jī)組控制原理圖，將整個(gè)系統(tǒng)的電器控制部分設(shè)計(jì)出來(lái)，為下面章節(jié)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)作鋪墊。第三章 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)鍋爐車間輸煤機(jī)組的工作要求和運(yùn)動(dòng)循環(huán)過(guò)程，選用PLC作為控制系統(tǒng)的控制器，確定I/O點(diǎn)數(shù)，并對(duì)控制系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程和模擬仿真。PLC控制系統(tǒng)是以程序形式來(lái)體現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時(shí)間將用在軟件設(shè)計(jì)，也就是程序編程設(shè)計(jì)上。由于PLC內(nèi)部繼電器數(shù)量大，其接點(diǎn)在內(nèi)存允許的情況下可重復(fù)使用，具有存儲(chǔ)數(shù)量大、執(zhí)行速度快等特點(diǎn)，所以采用此設(shè)計(jì)方法可縮短設(shè)計(jì)周期。3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和機(jī)型的選擇3.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。（2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。（4） 適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。3.1.2 PLC機(jī)型的選擇 隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和型號(hào)越來(lái)越多，功能日趨完善。從美國(guó)，日本、德國(guó)等國(guó)家引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠商組裝或自行開(kāi)發(fā)的PLC產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。上百種型號(hào)。其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法、價(jià)格等各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC產(chǎn)品，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。一般來(lái)說(shuō)，各個(gè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品在可靠性上都是過(guò)關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。PLC的選擇主要包括機(jī)型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、電源模塊選擇等幾個(gè)方面。（1）可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器并留有10%15%的I/O裕量。估算出被控對(duì)象上I/O點(diǎn)數(shù)后，就可選擇點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)目删幊炭刂破?。如果是為了單機(jī)自動(dòng)化或機(jī)電一體化產(chǎn)品，可選用小型機(jī)，如果控制系統(tǒng)較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，被控制設(shè)備分散，就可選用大、中型可編程控制器。（2）內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率；開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)。內(nèi)存利用率 用戶編的程序通過(guò)編程器鍵入主機(jī)內(nèi)，最后是以機(jī)器語(yǔ)言的形式存放在內(nèi)存中，同樣的程序，不同廠家的產(chǎn)品，在把程序變成機(jī)器語(yǔ)言存放時(shí)所需要的內(nèi)存數(shù)不同，我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語(yǔ)言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。高的利用率給用戶帶來(lái)好處。同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) 可編程控制器開(kāi)關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲(chǔ)器容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10 模擬量輸入輸出總點(diǎn)數(shù) 具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)字傳送和運(yùn)算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增加。 在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對(duì)模擬量進(jìn)行讀入、數(shù)字濾波、傳送和比較運(yùn)算。在模擬量輸入輸出同時(shí)存在的情況下，就要進(jìn)行較復(fù)雜的運(yùn)算，一般是閉環(huán)控制，內(nèi)存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時(shí)。每一路模擬量所需的內(nèi)存數(shù)會(huì)明顯減少。下面給出一般情況下的經(jīng)驗(yàn)公式：只有模擬量輸入時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*l00模擬量輸入輸出同時(shí)存在時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)模擬量點(diǎn)數(shù)*200這些經(jīng)驗(yàn)公式的算法是在10點(diǎn)模擬量左右，當(dāng)點(diǎn)數(shù)小于10時(shí)，內(nèi)存字?jǐn)?shù)要適當(dāng)加大，點(diǎn)數(shù)多時(shí)，可適當(dāng)減小。綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)（開(kāi)關(guān)量輸人點(diǎn)數(shù)+開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)）*l0+模擬量點(diǎn)數(shù)*150。然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。（3）響應(yīng)時(shí)間對(duì)過(guò)程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮?？删幊炭刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康亟邮粘掷m(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。例如某產(chǎn)品有效檢測(cè)寬度為5cm，產(chǎn)品傳送速度每分鐘50m，為了確保不會(huì)漏檢經(jīng)過(guò)的產(chǎn)品，要求可編程控制器的掃描周期不能大于產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間間隔60ms（T5cm 50m60s）。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+掃描周期.（4）輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測(cè)并轉(zhuǎn)換來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（按鈕、限位開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)等）的高電平信號(hào)為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模塊類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5、12、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過(guò)10m，也就是說(shuō)，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外高密度的輸入模塊如32點(diǎn)、64點(diǎn)，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)60%。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻（接通電平與關(guān)斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過(guò)程的控制信號(hào)。對(duì)于開(kāi)關(guān)頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高；過(guò)載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。（5）結(jié)構(gòu)型式的考慮PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊大印刷電路板上，節(jié)省了插接環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統(tǒng)多采用整體式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式方便靈活。維修時(shí)更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對(duì)于較復(fù)雜的要求較高的系統(tǒng)，一般選用模塊式結(jié)構(gòu)。（6）是否需要通訊聯(lián)網(wǎng)的功能大部分小型PLC都是以單機(jī)自動(dòng)化為目的，一般沒(méi)有和上位計(jì)算機(jī)通訊的接口。如果用戶要求將PLC納入工廠自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，就應(yīng)選用帶有通訊接口的PLC。一般大、中型PLC都具有通訊功能。近年來(lái)，一些高性能的小型機(jī)（如FX、C40H、S5-100U等）也帶有通訊接口，通過(guò)RS-232串行接口，與上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)PLC相連，也可以連接打印機(jī)、CRT等外部設(shè)備。以上簡(jiǎn)要地介紹了PLC選型的依據(jù)和應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題，用戶應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價(jià)格比合適的產(chǎn)品，使被控對(duì)象的控制要求得到完全滿足，也使PLC的功能得到充分發(fā)揮。3.2 鍋爐車間輸煤機(jī)組PLC控制系統(tǒng)的硬件配置硬件配置是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，主要以PLC為核心來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括確定I/O設(shè)備、I/O點(diǎn)的確定與分配、外部I/O連接圖和主電路圖的繪制（硬件設(shè)計(jì)）、PLC的硬件配置。3.2.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出（I/O）設(shè)備及I/O點(diǎn)確定與分配（1）輸入設(shè)備輸入設(shè)備是用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)的設(shè)備，在本文的鍋爐車間輸煤機(jī)組的PLC控制系統(tǒng)中主要有：控制運(yùn)行方式選擇開(kāi)關(guān)；急停按鈕、啟動(dòng)按鈕和停止按鈕；手動(dòng)運(yùn)行操作方式下的各個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)；工作臺(tái)1上的光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)（傳感器）；各個(gè)極限位置上的磁性限位開(kāi)關(guān)；控制界面觸摸屏（操作開(kāi)關(guān)、按鈕）。（2）輸出設(shè)備與驅(qū)動(dòng)控制器件輸出設(shè)備與驅(qū)動(dòng)控制器件是由PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件，在本文鍋爐車間輸煤機(jī)組的PLC控制系統(tǒng)中的輸出設(shè)備與驅(qū)動(dòng)控制器件是自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB，自動(dòng)停車車按鈕SB2；三相異步電動(dòng)機(jī)M1M6和一臺(tái)磁選料器YA；SB1和SB2為自動(dòng)開(kāi)車/停車按鈕；SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個(gè)控制按鈕；HA為開(kāi)車/停車時(shí)訊響器；工作狀態(tài)指示燈和其他指示燈；控制界面觸摸屏（運(yùn)行監(jiān)控情況）。3.2.2 PLC控制系統(tǒng)的外部I/O連接圖和主電路圖硬件設(shè)計(jì)主要是繪制PLC的外部I/O連接圖，以及其他的電氣控制接線圖。根據(jù)具體分配的I/O可以非常容易的繪制出PLC控制系統(tǒng)的外部I/O連接圖。并結(jié)合PLC的運(yùn)行要求和輸煤機(jī)組控制的整體系統(tǒng)可以繪制出整個(gè)系統(tǒng)的主電路圖。自動(dòng)開(kāi)車/停車功能 SA1手柄指向右45時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行。正常開(kāi)車按下自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB1, 正常停車按下自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB2.為了保證在輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車。系統(tǒng)正常運(yùn)行指示 輸煤機(jī)組中，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動(dòng)運(yùn)行后HL9指示燈點(diǎn)亮。如果有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)或選料器未能正常起動(dòng)運(yùn)行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈HL10點(diǎn)亮，輸煤機(jī)組停車. 過(guò)載保護(hù)，輸煤機(jī)組有三相異步電動(dòng)機(jī)M1M6和磁選料器YA的過(guò)載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動(dòng)機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過(guò)載故障需立即全線停車并發(fā)出報(bào)警指示.(1)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級(jí)為DC24V；分析對(duì)象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；輸入端口13個(gè)輸出端口17個(gè)，確定所控制參數(shù)的精度及類型，選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，PLC選擇三菱FX2N-32MT-D完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置.(2) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路接線圖，編制I/O接線圖，編制I/O接口功能表。(3) PLC輸入回路中，信號(hào)電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號(hào)裝置，需要考慮信號(hào)裝置的電源等級(jí)和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過(guò)載損壞或影響其他輸入口的信號(hào)質(zhì)量。 表3-1和表3-2分別為輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。表3-1輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)PLC輸入接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)SA1-1X02輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)SA1-2X13輸煤機(jī)組自動(dòng)開(kāi)車按鈕SB1X24輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕SB2X35輸煤機(jī)組緊急停車按鈕SB3X46給料器和磁選料器手動(dòng)按鈕SB4X571#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕SB5X68破碎機(jī)手動(dòng)按鈕SB6X79提升機(jī)手動(dòng)按鈕SB7X10102#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕SB8X1111回收機(jī)手動(dòng)按鈕SB9X1212M1M6，YA運(yùn)行正常信號(hào)KMX1313M1M6，YA過(guò)載保護(hù)信號(hào)FRX14表3-2 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1給料器和磁選料器接觸器KM1Y021#送煤機(jī)接觸器KM2Y13破碎機(jī)接觸器KM3Y24提升機(jī)接觸器KM4Y352#送煤機(jī)接觸器KM5Y46回收機(jī)接觸器KM6Y57手動(dòng)運(yùn)行指示燈HL7Y158緊急停車指示燈HL8Y169系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈HL9Y1710系統(tǒng)故障指示燈HL10Y2011報(bào)警電鈴HAY1412輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL1Y613輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL2Y714輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL3Y1015輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL4Y1116輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL5Y1217輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示HL6Y133.3 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置根據(jù)輸入元件和輸出元件的型號(hào)和數(shù)量，確定PLC的硬件配置，包括PLC機(jī)型的容量的選擇，輸入模塊的電壓和接線方式，輸出模塊的輸出形式等。根據(jù)前文的預(yù)選PLC的型號(hào)，可以確定已經(jīng)滿足了控制系統(tǒng)的要求，所以確定PLC的型號(hào)為FX2N-32MR-ES/UL，一臺(tái)。而FX2N-32MR-ES/UL型可編程控制器輸入模塊上的接線端子包括可編程控制器的電源端子L和N（L和N間一般接交流220V）、接地端子、DC 24V端子（供傳感器使用）、源型和漏型輸入選擇S/S、16個(gè)輸入端子X(jué)。輸出模塊上的接線端子包括COM端子和16個(gè)輸出端子Y。PLC的機(jī)型結(jié)構(gòu)選擇整體式的基本單元，因?yàn)檫@已經(jīng)能夠滿足要求了。其他配置均按照上文的說(shuō)明圖3-1 PLC外部接口圖3.4 本章小結(jié)本章首先論述了鍋爐車間輸煤機(jī)組系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)原則和PLC機(jī)型的選擇，其次論述了鍋爐車間機(jī)組PLC控制系統(tǒng)的硬件配置，特別是外部I/O的連接圖和主電路圖，同時(shí)列出了輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)PLC輸入接口功能表和輸出接口功能表，為下面PLC程序的設(shè)計(jì)做出鋪墊。第四章 輸煤機(jī)組控制的PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1鍋爐輸煤機(jī)組的功能圖圖和步進(jìn)梯形圖設(shè)計(jì)PLC的程序設(shè)計(jì)是指用戶編寫程序的設(shè)計(jì)過(guò)程，即以指令為基礎(chǔ)，結(jié)合被控對(duì)象工藝過(guò)程的控制要求和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，對(duì)照PLC軟繼電器編號(hào)，畫出流程圖，然后用編程語(yǔ)言進(jìn)行編程的過(guò)程。由于PLC的控制功能以程序的形式體現(xiàn)，程序代表著各種器件之間的邏輯關(guān)系，所以程序設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，使生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)而有序地工作。順序控制設(shè)計(jì)法是一種先進(jìn)的程序設(shè)計(jì)方法，主要根據(jù)控制設(shè)計(jì)梯形圖的。如上所述，順序控制設(shè)計(jì)法對(duì)本文設(shè)計(jì)的PLC程序更容易實(shí)現(xiàn)和編程簡(jiǎn)單。所以采用這種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行本文的程序設(shè)計(jì)。所以現(xiàn)在設(shè)計(jì)控制的功能流程圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。（1）設(shè)計(jì)功能流程圖 劃分工作階段，確定步根據(jù)輸煤機(jī)組的順序工作過(guò)程，把工作過(guò)程劃分為幾個(gè)工作階段，即確定步。首先確定初始步，初始步就是標(biāo)志著輸煤機(jī)組的順序工作過(guò)程的開(kāi)始。根據(jù)輸煤機(jī)組的順序工作過(guò)程可知，其初始位置是整個(gè)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，即各機(jī)組都處于停車狀態(tài)。此時(shí)如果工作臺(tái)1有工件，則開(kāi)始下一次工作過(guò)程。每次工作過(guò)程完成后均處于初始位置。因此，把該位置時(shí)的狀態(tài)作為初始步。其次確定工作步，由輸煤機(jī)組的順序工作過(guò)程可知，輸煤機(jī)組一次工作自動(dòng)循環(huán)中包含16個(gè)階段：音響提示狀態(tài)（啟動(dòng)），回收機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，2號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，提升機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，破碎機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，1號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，給料器和磁選料器機(jī)入運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，給料器和磁選料器進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，1號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，破碎機(jī)進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，提升機(jī)進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，2號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，回收機(jī)進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)，?？蓪⑦@16個(gè)工作階段作為12個(gè)工作步。 確定轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移條件由輸煤機(jī)組的順序工作過(guò)程可知，控制過(guò)程進(jìn)行的順序如圖4-1所示。圖4-1鍋爐機(jī)組的工作過(guò)程圖圖4-1表明了鍋爐機(jī)組工作時(shí)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移條件。啟動(dòng)和停車過(guò)程可用定時(shí)器來(lái)控制其持續(xù)時(shí)間，即定時(shí)器的觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)移條件。 確定負(fù)載。由鍋爐機(jī)組的控制原理圖可知，各工作階段的負(fù)載如表4-1所列。表4-1 鍋爐機(jī)組各工作階段及負(fù)載序號(hào)順序工作階段選定狀態(tài)繼電器負(fù)載1輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行的初始階段S0無(wú)負(fù)載2音響提示狀態(tài)S20電鈴（Y14）；定時(shí)器13回收機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S21Y5通電；Y13通電；定時(shí)器242號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S22Y4通電；Y12通電；定時(shí)器35提升機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S23Y3通電；Y11通電；定時(shí)器46破碎機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S24Y2通電；Y10通電；定時(shí)器571號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S25Y1通電；Y7通電；定時(shí)器68給料器和磁選料器機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段S26Y0通電；Y6通電；定時(shí)器79系統(tǒng)正常運(yùn)行S27Y17通電10進(jìn)入自動(dòng)停車狀態(tài)S28Y14通電；定時(shí)器811給料器和次選料器進(jìn)入停車狀態(tài)S29Y0失電；Y6失電；定時(shí)器9122號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入停車狀態(tài)S30Y1失電；Y7失電；定時(shí)器1013破碎機(jī)進(jìn)入停車狀態(tài)S31Y2失電；Y10失電；定時(shí)器1114提升機(jī)進(jìn)入停車狀態(tài)S32Y3失電；Y11失電；定時(shí)器12151號(hào)送煤機(jī)進(jìn)入停車狀態(tài)S33Y4失電；Y12失電；定時(shí)器1316回收機(jī)進(jìn)入停車狀態(tài)S34Y5失電；Y13失電 根據(jù)步、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移條件和負(fù)載，可以設(shè)計(jì)出鍋爐機(jī)組的功能流程圖，如圖4-2所示圖4-2 鍋爐機(jī)組的功能流程（2）將功能流程圖轉(zhuǎn)換成