基于PLC的鍋爐供暖輸煤電氣控制設(shè)計

1、論文某大型鍋爐供暖輸煤電氣控制 徐興 北京燕山石化煉油廠摘 要 燃煤輸送是鍋爐運(yùn)行的一個重要環(huán)節(jié)，如何保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性、減少操作人員與維護(hù)人員勞動強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益，成為一個值得研究的課題. 可編程控制器（PLC）是近年來發(fā)展極為迅速，應(yīng)用面極廣，以微處理器為核心，集微機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置。它具有功能齊全、使用方便、維護(hù)容易、通用性強(qiáng)、可靠性高、性能價格比高等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強(qiáng)有力工具。本文基于OMRON公司的CPMIA PLC，設(shè)計了某大型鍋爐供暖輸煤控制電氣系統(tǒng)。各機(jī)械之間均設(shè)計安全的聯(lián)鎖保護(hù)控制

2、功能：系統(tǒng)中的輸煤電機(jī)啟停是有嚴(yán)格控制順序的，彼此間有相應(yīng)的聯(lián)鎖互動關(guān)系，當(dāng)啟動某臺輸煤設(shè)備時，從該設(shè)備下面流程的最終輸煤設(shè)備開始向上逐級啟動，最后才能使該臺設(shè)備啟動；當(dāng)停止某臺輸煤設(shè)備或某臺設(shè)備故障時，從該設(shè)備上面流程的源頭給煤設(shè)備開始向下逐級停車，最后才能使該臺設(shè)備停止。這樣，就保證了上煤傳輸?shù)恼＿\(yùn)行在線控制煤流量，避免了皮帶上煤的堆積，也保護(hù)了皮帶。PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計布局合理，工作可靠，操作、維護(hù)方便，工作良好。用 PLC輸煤程控系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的自動化管理和監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，而且改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和工作效率。因此PLC電氣控制系統(tǒng)具有一定的

3、工程應(yīng)用和推廣價值。 關(guān)鍵詞：鍋爐； PLC電氣控制系統(tǒng)； 在線控制煤流量 “Abstract” It is an important link that on-line control of coal flow, how guarantee the credibility that equipments circulate and reduce to operate the personnel and support the personnel the labor strength, raise the economic performance, become a deserve resea

4、rch of topic. Programmable Logic Controller(PLC) is a kind of universal industrial control apparatus which is developed rapidly and used widely in recent years, taking microprocessor as its core , integrating microcomputer technology ,automation technology and communication technology. It is applied

5、 very diffusely in varied field of industrial control with the characteristics such as all-around functions. Flexible application, well reliability, high ratio of capability and price and maintenance and so on, having become a robust tool to realize automation.This paper takes OMRON CPM1A PLC as des

6、igning the some large boiler provide warm losing the coal control electricity system.The system can work reliably with property of easy operation and maintenance. The safety locks protection control function:In the system of losing the coal electrical engineering have the strict control in moving an

7、d stopping, each other has the homologous lock interaction relation, being start some set to lose the coal equipments, from that equipments below process of end lose the coal equipments start heading up pursue class start, then can make finally that set equipments start;When the stop some set loses

8、the coal equipments or some set equipmentses to break down, from that equipments up the source head of the process starts get down for the coal equipments to pursue the class to park the car, then can make that set equipments stop finally.Thus, guaranteed the normal movement that last coal deliver,

9、avoid the leather belt up the pile up of coal, also protected the leather belt. Lose the coal distance to control the system with the PLC, not only carried out the automation management that equipments circulate and supervision, raise the credibility and safeties of the system, but also improved the

10、 work environment, raise the business enterprise economic performance and work efficiencies. therefore the system bears certain practical applying significance and popularizing value . Key words: Boiler； PLC Electrical Control System； On-line control of coal flow 目錄緒論.5第一章 工藝要求. .71.1鍋爐系統(tǒng)概況. 71.2輸煤系

11、統(tǒng)工藝簡介.10 1.3控制原理.11第二章 控制器部分.12 2.1控制方式論證.12 2.2PLC選型.15第三章 執(zhí)行器部分.16 3.1輸煤機(jī)的選擇.16 3.2破碎機(jī)的選擇.173.3皮帶機(jī)的選擇.183.4熔斷器、電纜截面的選擇.183.5接觸器的選擇.223.6低位煤發(fā)生器，壓力傳感器.23第四章 PLC控制設(shè)計.24第五章 總結(jié).38第六章 結(jié)束語.39參考文獻(xiàn).39附錄.40緒論鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)或生活采暖的供熱源，按其供熱的方式分為蒸汽和熱水兩種。前者主要用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及間接供熱；后者主要用于生活供暖和生活熱水，多用于集中供暖地區(qū)及賓館、飯店。從80年代石橫工程全套引進(jìn)第一

12、臺300MW機(jī)組到至今，鍋爐廠房控制系統(tǒng)、控制思路發(fā)生了很大的變化，其設(shè)計己基本成熟。由原來的繼電器實(shí)現(xiàn)控制功能轉(zhuǎn)化為用PLC實(shí)現(xiàn)控制功能。隨著電力系統(tǒng)市場的開放，減人增效越來越得到工廠包括各級領(lǐng)導(dǎo)的重視，如何優(yōu)化車間的控制已成為每個工程所必須面臨的問題。大型鍋爐輸煤控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達(dá)到按時保質(zhì)保量為機(jī)組（原煤倉）提供燃煤的目的。整個輸煤控制系統(tǒng)是鍋爐安全可靠運(yùn)行十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件?；谳斆嚎刂葡到y(tǒng)在整個鍋爐控制中心中的重要性，且煤場面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用現(xiàn)代成熟技術(shù)PLC和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)其控制功能

13、?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是八十年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備。由于控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長期連續(xù)性，使PLC在設(shè)計上有自己明顯的特點(diǎn)：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，編程方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。在筆者參與開發(fā)的某鍋爐供暖輸煤自控系統(tǒng)中用于聯(lián)鎖控制的程序設(shè)計，系統(tǒng)要求在遠(yuǎn)離輸煤廊的主廠房控制室里，對輸煤線的8臺設(shè)備進(jìn)行控制，并實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等情況。輸煤系統(tǒng)設(shè)備多，工作環(huán)境惡劣。為保證系統(tǒng)運(yùn)行

14、的安全性和可靠性，選用高可靠性的繼電器、接觸器等組件，通過優(yōu)化設(shè)計，大大減少了接點(diǎn)數(shù)，從而減少了故障點(diǎn)，使設(shè)備的可靠性、安全性和可擴(kuò)展性都大大提高，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。本系統(tǒng)有程序控制、聯(lián)鎖手動、解鎖手動三種控制方式。在現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)正常的情況下，程序控制為系統(tǒng)的最佳控制方式，在此方式下，設(shè)備的空載運(yùn)行時間最短，操作員的操作步序最少。聯(lián)鎖手動方式是對要啟動的流程中設(shè)備按逆煤流方向一對一的啟動，按順煤流方向一對一停車，設(shè)備的保護(hù)動作處理均同自動控制方式。解鎖手動是在設(shè)備間解除了聯(lián)鎖關(guān)系的情況下，一對一啟動設(shè)備，此方式絕不可帶負(fù)載運(yùn)行，因設(shè)備已經(jīng)不存在聯(lián)跳功能?？紤]到設(shè)備帶負(fù)載停機(jī)等因素，流程

15、啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動，聯(lián)鎖手動方式下啟動流程也須遵循此原則。流程按順煤流方向逐臺停機(jī)，在故障停機(jī)情況下，各設(shè)備均立即聯(lián)跳，故障解除后，可將停掉的設(shè)備以自動控制再次啟動。緊急情況下，可操作上位機(jī)的急停按鈕或同時按控制臺右側(cè)紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場所有運(yùn)行中的受控設(shè)備立即停機(jī)。某大型鍋爐供暖輸煤電氣控制第一章 工藝要求1.1鍋爐系統(tǒng)概況1.1.1分類鍋爐的燃料多分為煤和燃油，還有天然氣等。按其蒸發(fā)能力大小可分為三類： （1） 小型鍋爐 蒸發(fā)量在10t/h及以下，多用于工業(yè)生產(chǎn)及采暖。主要是火箭或火箭管組合及小型水管式。（2） 中型鍋爐 蒸發(fā)量為1075t/h，多用于發(fā)電廠。國內(nèi)生產(chǎn)多為

16、“II”型。（3） 大型鍋爐 蒸發(fā)量大于75t/h，多用于發(fā)電廠。國內(nèi)生產(chǎn)多為“II”型。1.1.2設(shè)備配置 共有六大系統(tǒng)：（1）點(diǎn)火系統(tǒng)。鍋爐點(diǎn)火，保護(hù)及控制。（2）燃料配給系統(tǒng)。給煤機(jī)、碎（粉）煤機(jī)、煤倉及輸煤皮帶運(yùn)輸機(jī)，燃油（汽）輸送泵。（3）燃煤系統(tǒng)。爐排電動機(jī)（有些類鍋爐不用），除渣機(jī)。（4）水循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)水泵往往是多臺，且有備用。（5）補(bǔ)水系統(tǒng)。補(bǔ)水泵，往往為備用設(shè)置，以防斷水。有時還有水處理系統(tǒng)的系列水泵，攪拌電動機(jī)。（6）送引風(fēng)系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)（有時還有一次、二次送風(fēng)之分）又稱配風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)又稱抽風(fēng)機(jī)1.1.3特點(diǎn)及注意事項(xiàng) 從控制角度有下述特點(diǎn)需引起重視：（1） 設(shè)備相互之間往

17、往有一定時間限制的控制順序。如點(diǎn)火時，給水泵先啟動，然后除渣；引風(fēng)機(jī)起動數(shù)秒后鼓風(fēng)機(jī)啟動；停爐時，先停鼓風(fēng)和爐排，數(shù)秒后停引風(fēng)和和除渣，最后停給水泵。（2） 設(shè)備間往往有聯(lián)鎖 如給煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)、碎煤機(jī)；又如鼓風(fēng)和引風(fēng)機(jī)。（3）設(shè)備間往往有聯(lián)動 如如鍋爐故障時，汽泡極低水位；蒸汽壓力過高時，應(yīng)自動停止排風(fēng)、爐排，起停給水泵等。（4）一般鍋爐屬于二級負(fù)荷，無起動給水的蒸汽鍋爐，以補(bǔ)水定壓的高溫?zé)崴仩t的給水泵應(yīng)保證可靠供電。（5）配電宜以鍋爐機(jī)組為單元，放射式配電。蒸發(fā)量為6.5t/h及以下的鍋爐宜設(shè)低配室。鍋爐房內(nèi)就地配電，起動設(shè)備宜用保護(hù)、防水，防塵型。（6）每臺鍋爐宜單獨(dú)設(shè)置控制屏，宜由鍋爐

18、配套、宜設(shè)集控室，并將其置與室內(nèi)。（7）線纜宜穿金屬管及金屬橋架，必須注意敷設(shè)時與高溫設(shè)備的間距。（8）鍋爐間、除氧間、水處理和風(fēng)機(jī)間，頂層料倉等的檢修照明，宜采用12V安全電壓。對就地指示儀表，宜設(shè)局部照明。1.1.4鍋爐發(fā)展史及展望我國的發(fā)電設(shè)備從50年代初自行建造6MW機(jī)組開始，經(jīng)過40年左右的努力，電力工業(yè)取得了巨大的發(fā)展，我國火電裝備已接近世界先進(jìn)水平。其主要標(biāo)志為：（1）1992年底全國發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量達(dá)165GW，年發(fā)電量為7447億KWh，其中火電占84。1993年底裝機(jī)容量提高到178GW，年發(fā)電量達(dá)8150億kWh，火電占82.3。而這些火電裝備中，國產(chǎn)機(jī)組約占80。（2

19、）1991年到1993年，我國發(fā)電裝備都以每年超過13GW的速度增長，成為世界上同期電力最快的國家。（3）“七五”期間我國成套引進(jìn)了美國西屋公司（CE）DE的300MW和600MW火電亞臨界機(jī)組技術(shù)，考核機(jī)組均投產(chǎn)運(yùn)行。第一臺具有世界80年代中期水平的超臨界600MW火電機(jī)組已于1992年7月在上海石洞口二廠投入運(yùn)行。我國鍋爐已從高壓、超高壓鍋爐發(fā)展到亞臨界和超臨界壓力大容量鍋爐作為主力機(jī)組。但在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上與國外進(jìn)口機(jī)組相比，還有相當(dāng)差距。特別是我國電力的平均供電供煤耗，從1990年的427g/(kW·h)下降到1993年的419g/(kW·h).因此，如何提高電站鍋爐

20、的性能和質(zhì)量、提高設(shè)計制造和運(yùn)行控制水平，是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。1.2輸煤設(shè)備工藝要求1.2.1供暖鍋爐輸煤系統(tǒng)設(shè)計示意圖如下：1、給煤間；2、1皮帶；3、轉(zhuǎn)運(yùn)間；5、破碎機(jī)；6、除鐵器；7、3皮帶；8、受煤坑；9、給煤機(jī)，電磁鐵門，堵煤振動器；10、受煤斗由于控制對象使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長期連續(xù)性根據(jù)供煤系統(tǒng)要求，流程啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動， 聯(lián)鎖開車順序：1皮帶機(jī)破碎機(jī)除鐵器3皮帶機(jī)給煤機(jī)電磁鐵門堵煤振動器。當(dāng)系統(tǒng)停車時，流程按順煤流方向逐臺停機(jī)，聯(lián)鎖停車順序：與開車順序相反，延時時間按要求設(shè)定。另有一套上述設(shè)備備用。  1.3、輸煤系統(tǒng)控制原理 由控制器運(yùn)

21、算并控制執(zhí)行器件進(jìn)行輸煤動作，且由傳感器件反饋信號，控制器、執(zhí)行器、傳感器構(gòu)成控制回路。原理圖如下：傳感器件執(zhí)行器件輸煤控制器（原理圖）第二章 控制器部分2.1控制方式論證目前，就系統(tǒng)控制要求來講。） 可以應(yīng)用繼電器控制來實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是價格便宜，電路簡單，但是由于受外界環(huán)境的影響較嚴(yán)重，壽命短易誤動作，且不易維護(hù)。以前工業(yè)中多采用此方案。） 一種是PLC來做控制器。PLC即可編程控制器（Programmable Controller 簡稱PLC或PC）：它以微處理器為核心，有機(jī)地將微型機(jī)計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)及通信技術(shù)融為一體?？删幊炭刂破髯鳛橐环N通用的工業(yè)控制器，它可以用于所有的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)

22、前國內(nèi)外已廣泛地將可編程控制器（PLC）成功的應(yīng)用到機(jī)械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、紡織、交通、電力、電信、造紙、軍工、家電等各個領(lǐng)域，并取得了相當(dāng)可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值。與以往繼電器控制系統(tǒng)相比，由于PLC具有性能好、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)，性能可靠。高可靠性、能適應(yīng)惡劣環(huán)境、運(yùn)行時間長、速度極快，可直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境具有很強(qiáng)的的抗干擾能力廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這也是區(qū)別一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個重要特征。所以當(dāng)今大多大數(shù)中型企業(yè)都是使用。PLC與以往所講的鼓式、機(jī)械式的順序控制器以及繼電式的程序控制器在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬件接線的變更來改變程序，而PLC引入了微處理半導(dǎo)體存儲

23、器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。PLC出現(xiàn)后就受到普遍重視，其應(yīng)用發(fā)展也十分迅速，原因在于與現(xiàn)有各種控制方式相比，它有一系列的手用戶歡迎的特點(diǎn)，主要是：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 在惡劣的工作環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性提出很高的要求。PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計，由于采用一系列措施，使PLC控制系統(tǒng)的平均無故障間隔時間的一般能達(dá)到四五萬h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)繼電器控制和計算機(jī)控制系統(tǒng)?？梢哉f，到目前為止尚五任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能達(dá)到和超過PLC。保證PLC工作可靠性高、抗干擾能力的主要措施是：采用循環(huán)掃描、集中采樣，集中

24、輸出的工作方式。硬件設(shè)計采用模塊式結(jié)構(gòu)并采取屏蔽、濾波、隔離、聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術(shù)，同時增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境檢測與故障診斷等提高可靠性電路。軟件設(shè)計中設(shè)置事時監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種故障診斷、處理、報警顯示及保護(hù)功能。因此PLC優(yōu)于微機(jī)控制的首要特點(diǎn)是它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。例如能在下列條件下可靠工作。電源電壓： AC220 ±15%抗振強(qiáng)度： 1055Hz 0.5mm 3軸方向各2h抗沖擊強(qiáng)度：10g 3軸方向各3次抗干擾強(qiáng)度：1000Vpp、脈寬1×10-6s,30100Hz噪聲。工作溫度： 055存放溫度： -20+70濕度： 35%9

25、0%（不結(jié)霧）耐壓： AC1500V 1min（各端子與接地端之間）（2）編程簡單，易于掌握 這是PLC優(yōu)于微機(jī)的另一個特點(diǎn)。梯形圖編程方式是PLC最常用的編程語言，它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點(diǎn)，即使未掌握專門計算機(jī)知識的人也能很快熟悉掌握，因而受到廣大現(xiàn)場技術(shù)人員和操作者的歡迎。這種面向問題、面向控制過程的編程語言，即使PLC內(nèi)部增加了解釋程序，延長執(zhí)行時間，但對大多數(shù)機(jī)電設(shè)備而言是無關(guān)緊要的。（3）組合靈活使用方便 盡管PLC內(nèi)部是一臺專用計算機(jī)，但由于它采用標(biāo)準(zhǔn)化的通用模塊結(jié)構(gòu)，其I/O電路設(shè)計又采用一系列抗干擾措施，因而用戶無需進(jìn)行硬件的二次開發(fā)，能

26、靈活方便地組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)接線簡單，工作量小，使用、維護(hù)方便。（4）功能強(qiáng)，通用性好 現(xiàn)代PLC運(yùn)用了計算機(jī)、電子技術(shù)和集成工藝的最新技術(shù)，在硬件和軟件上兩方面不斷發(fā)展，使其具備很強(qiáng)的信息處理能力和輸出控制能力。適應(yīng)各種控制需要的智能I/O功能模塊，如溫度控制、位置控制模塊，高速計數(shù)、高速模擬量轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程I/O及各種通信模塊等不斷涌現(xiàn)，PLC與PLC，PLC與上位機(jī)的通信與聯(lián)網(wǎng)功能不斷提高，是現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)、步進(jìn)等功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它即可以對開關(guān)量進(jìn)行控制又可以對模

27、擬量進(jìn)行控制；即可以控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個機(jī)群，多條生產(chǎn)線；即可以現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)距離控制；即可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)，其控制規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。5開發(fā)周期短，成功率高 大多數(shù)工業(yè)控制裝置的開發(fā)研制包括機(jī)械、液壓、氣動、電氣控制等部分，需要一定的研制的研制時間，也包含著各種困難與風(fēng)險。大量實(shí)踐證明采用以PLC為核心的核心的控制方式，控制方式具有開發(fā)周期短、風(fēng)險小和成功率高的優(yōu)點(diǎn)。其主要原因之一是只要正確、合理選用各種各樣模塊組成系統(tǒng)無需大量硬件配置和管理軟件二次開發(fā)，其二是PLC采用軟件控制方式，控制系統(tǒng)一旦構(gòu)成便可在機(jī)械裝置研制之前根據(jù)技術(shù)要求獨(dú)立進(jìn)行應(yīng)用程序開

28、發(fā)并可以方便地通過模擬調(diào)試反復(fù)修改直至達(dá)到系統(tǒng)要求，從而保證最終配套聯(lián)試的一次成功。（6）體積小，重量輕，功耗低 由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路，其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低，因而是機(jī)電一體化的理想控制器。2.2PLC選型OMRON公司是世界著名的幾大PLC生產(chǎn)與開發(fā)的廠家之一，其大、中、小、微型機(jī)各有特色所長，在中國市場的占有率居前列。特別是它的小型P型機(jī)、中型機(jī)C200H，在用戶中享有很高聲譽(yù)。國內(nèi)很多以P型機(jī)或C200H為背景機(jī)的教材。近年來，OMRON公司推出了P型機(jī)的后續(xù)機(jī)型CPM1A。本設(shè)計正是選用OMRON公司CPM1A型PLC。CPM1A系列PLC是OMRON公司生產(chǎn)的小

29、型整體式PLC，其在一小單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設(shè)定和時鐘大亨功能。CPM1A CPU單元能處理廣泛圍的機(jī)械控制應(yīng)用，所以是設(shè)備內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。另外，完整的通信功能保證了與個人計算機(jī)和OMRON可編程終端的通信。這些通信功能使用戶能設(shè)計一個經(jīng)濟(jì)的分布式生產(chǎn)控制系統(tǒng)。而基于CPM1A和個人計算機(jī)的PC/PLC機(jī)電控制系統(tǒng)也具有一定的通用性。所以本文考慮設(shè)備數(shù)量及應(yīng)用場合，選擇CPM1A。因?yàn)樗哂锌煽啃愿?、體積小、擴(kuò)展方便，使用靈活的特點(diǎn)。選其型號為CPM1A-30CDR-A。I/O點(diǎn)為30點(diǎn)；電源類型為AC型，范圍100V240V；輸出方式為繼

30、電器輸出型。性能如下：2048程序存儲器；2048數(shù)據(jù)存儲器；18點(diǎn)輸入，12點(diǎn)輸出；可擴(kuò)展3個模塊；對于大型控制工程，18點(diǎn)輸入不能滿足點(diǎn)數(shù)要求時，可以通過I/O擴(kuò)展模塊進(jìn)行行輸入點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展。CPM1A最多可擴(kuò)展到54個輸入點(diǎn)。第三章 執(zhí)行器部分3.1輸煤機(jī)的選擇選用GZG系列自同步慣性振動輸煤機(jī)是一種經(jīng)濟(jì)技術(shù)先進(jìn)的給煤設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著，與普遍采用的傳統(tǒng)的電磁振動給料機(jī)比較：（1）生產(chǎn)率提高50。（2）節(jié)電59以上。（3）整機(jī)功率因數(shù)可達(dá)0.98。（4）維修工時減少30。（5）噪聲由180分貝減少到80分貝。（6）設(shè)備重量減少50以上。（7）提高工藝自動化水平、煤炭、電力、輕

31、工等部門普遍推廣這一高效節(jié)能型變頻調(diào)速慣性振動給料機(jī)，以取代目前普遍采用的效率低、能耗大、維修困難的電磁振動給料機(jī)。（8）本設(shè)備在遠(yuǎn)超共振狀態(tài)下工作，因而振幅穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，對各種物料適應(yīng)性較強(qiáng)。3.2破碎機(jī)的選擇選用我國電力部推廣RP型婉式中中速磨，其優(yōu)點(diǎn)是粉碎電耗低、鋼材耗量少、設(shè)備緊湊和噪聲小。RP粉碎機(jī)的磨盤為碗形，有電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，粉碎軸繞固定軸在磨盤上滾動。磨棍用液壓加載，在研煤表面之間產(chǎn)生所需要的壓力。其出粉細(xì)度能滿足煙煤或劣質(zhì)煙煤著火與吻燃做需的細(xì)度。在粉碎機(jī)出力范圍內(nèi)其出粉細(xì)度與給煤速度無關(guān)。采用機(jī)械和空氣雙重密封，適用于鍋爐制粉系統(tǒng)正負(fù)運(yùn)行。其出力是給煤量和進(jìn)風(fēng)量來控制的，

32、調(diào)節(jié)范圍大，對載流大，對載荷變化反應(yīng)迅速。RP碗式粉煤機(jī)配有完整的溫度、壓力檢測和控制元件，在出現(xiàn)異常時能夠及時報警并自動進(jìn)行控制。RP碗式粉煤機(jī)具有連續(xù)作業(yè)率高、出力和細(xì)度穩(wěn)定及研煤廣泛等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在鍋爐輸煤系統(tǒng)中。3.3皮帶機(jī)的選擇選用大傾角擋邊膠帶輸煤機(jī)，它是一種新型帶式輸煤機(jī)，即是在平型膠帶輸送帶的兩側(cè)粘有潑型擋邊，中間部按需要加上橫隔板，使物料在一個匣狀的容器中進(jìn)行輸送，與普通的膠帶輸送相比，輸送能力提高22.5倍，輸送傾角最大可達(dá)90°，70°以下最好。使用該設(shè)備可減少占地，提高運(yùn)送量，且易變向輸送、不灑落煤。波形擋邊高度從60至240mm共八種。裝在波形

33、擋板邊之間的橫隔板有T型、C型兩種基本形式，在輸送機(jī)傾角小于40°，使用T型橫隔板；傾斜角大于40°，使用C型橫隔板。具體選哪種型號橫擋板視實(shí)際現(xiàn)場而定。3.4熔斷器、電纜截面積的選擇3.4.1熔斷器選擇熔斷器分為RM10系列、RT0系列，RL1系列和RC1A系列。在直接向電動機(jī)供電的電力支線中，由于要躲開電動機(jī)的啟動電流，熔斷器熔體的額定的電流Ier（或自動開關(guān)脫扣器的整定電流）往往選得較大。各種熔斷器都是由熔管和熔體兩部分組成。熔管的作用一是安裝和固定熔體，二是使熔體斷開的電弧的過程在管內(nèi)完成，以保護(hù)人身安全。為了加快滅弧的速度，有些型號熔斷器在管內(nèi)還裝有滅弧填料（如石

34、英砂等）。熔體也有兩種類型：一種是高導(dǎo)電率的金屬如銅或銀制成，截面較小，稱為小熱容量熔斷器；另一種是用電阻率較大的金屬如鉛、鉛錫合金或鋅制成，截面較大，稱之為大熱容量熔斷器。注： 特點(diǎn)：只用于大容量線路，短流能力高，性能很好，但價格高，熔片熔斷后更換不方便。特點(diǎn)：體積小，安全可靠，用于容量不大的電路，更換方便，熔體熔斷后有指示。熔斷器熔體的額定電流Ier的選擇必需滿足下列條件：（1）熔體在線路中或電動機(jī)正常工作時不應(yīng)熔斷需滿足：Ier Ijs式中Ijs為正常運(yùn)行時流經(jīng)熔體的工作電流。對于單臺電動機(jī)支線，Ijs就是電動機(jī)的額定電流（A）；對于干線，Ier = I30（A）（2）熔體在電動機(jī)啟動時

35、不應(yīng)熔斷。對于單臺電動機(jī)支線，電動機(jī)的啟動情況一般有兩種，一是輕載啟動，又稱正常啟動，其啟動時間為610S，其平均啟動時間為8S。另一種是重載啟動，又稱困難啟動，其啟動時間為1520S。對于輕載啟動的電動機(jī)（其平均電動機(jī)啟動時間為8S）來講，若它在用的小容量（60A以下）RM10系列熔斷器，只要滿足Iqd 2.5Ier（Iqd為電動機(jī)啟動電流），或Ier ，那么，熔體在電動機(jī)啟動時間就不會熔斷。因?yàn)槿垠w必需歷時8S才能熔斷，而此時電動機(jī)已經(jīng)啟動完畢。對于一般情況，上式可以改寫成： Ier 式中為躲開電動機(jī)啟動電流的計算系數(shù)，其值與電動機(jī)的啟動情況（輕載或重載啟動）、熔斷器的型號特性及熔體的額定

36、電流Ier值得大小因數(shù)有關(guān)。由于所選中型鍋爐 蒸發(fā)量為30t/h，根據(jù)實(shí)際考察估算，所選設(shè)備技術(shù)參數(shù)表如下：設(shè)備名稱型號功率（KW）IN（A）UN（V）皮帶機(jī)Y225M-24583.9380破碎機(jī)Y132S1-25.511.1380給煤機(jī)Y132S1-25.511.1380堵煤振動器Y100L2-436.8380解： 根據(jù)上述條件，經(jīng)查工業(yè)企業(yè)供電中表3-3，電力工程電氣設(shè)備手冊經(jīng)計算所選相應(yīng)熔斷器如下表：設(shè)備名稱IN（A）尖峰電流（A）相應(yīng)熔斷器皮帶機(jī)83.9587.3RT0 200/150破碎機(jī)11.177.7RL1 50/30給煤機(jī)11.177.7RL1 50/30堵煤振動器6.86.8

37、RL1 50/203.4.2電纜截面積選擇按導(dǎo)線或電纜的選擇內(nèi)容包括兩方面，一是確定其結(jié)構(gòu)、型號使用環(huán)境和敷設(shè)方式等，二是選擇導(dǎo)線和電纜截面。在實(shí)際中跟據(jù)具體要求，選擇原則考慮因素包括：（?。┌l(fā)熱問題；（2）電壓損失問題；（3）架空線路機(jī)械強(qiáng)度；（4）經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線和電纜時，有按導(dǎo)線或電纜的允許載流量來選擇其截面；有根據(jù)線路的允許電壓損失來選擇導(dǎo)線或電纜截面的；有根據(jù)架空線路的機(jī)械強(qiáng)度來選擇截面的；也有按經(jīng)濟(jì)條件來選擇導(dǎo)線或電纜截面積的。在本系統(tǒng)中，結(jié)合考慮鍋爐房特定應(yīng)用場合，選擇電纜敷線方式。按發(fā)熱條件選擇電纜的截面積。在按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線或電纜的截面必需滿足下列條件：（1）導(dǎo)線或電纜正常

38、運(yùn)行時，必須保證它不致因溫度過高而燒毀，因此要滿足： IY Ijs式中 IY導(dǎo)線或電纜的長期允許電流 Ijs通過線路的計算電流（2）導(dǎo)線或電纜的允許持續(xù)電流與熔斷器熔體的額定電流或自動開關(guān)脫扣器的動作電流之間的配合關(guān)系。一般來說，對于支線，為了安全，必需考慮過載保護(hù)。此時導(dǎo)線或電纜的允許持續(xù)電流應(yīng)大于熔體的額定電流，即要求2.5IY Ier經(jīng)計算驗(yàn)證，結(jié)合電力工程電氣設(shè)計手冊所選單臺設(shè)備對應(yīng)電纜型號如下表：電機(jī)設(shè)備名稱電機(jī)Ijs（A）熔斷器型號電纜型號電纜IY（A）皮帶機(jī)83.9RT0 200/150VLV29-132破碎機(jī)11.1RT0 50/30VLV29-30給煤機(jī)11.1RT0 50/

39、30VLV29-30堵煤振動器6.8RT0 50/20VLV29-30 VLV29-是鋁芯聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電力電纜，：芯數(shù);：面積mm23.5接觸器選擇接觸器選擇SUNWORLD CJ20系列220V交流接觸器，其正常工作條件為：（1） 海拔高度不超過2000m（2） 周圍空氣溫度-5+40（3） 空氣最大濕度不大于90%（4） 污染為三級安裝類別為類（5） 安裝面與垂直面的傾角度不大于±5°，但攻煤礦下用產(chǎn)品在按±15°考核接觸器適用于不間斷工作制，斷續(xù)周期工作制，各設(shè)備所選對應(yīng)接觸器如下表電機(jī)設(shè)備名稱電機(jī)IN(A)接觸器型號接觸器約定發(fā)熱電流（A）

40、皮帶機(jī)83.9CJ20-100125破碎機(jī)11.1CJ20-2532給煤機(jī)11.1CJ20-2532堵煤振動器6.8CJ20-25323.6低位煤發(fā)生器，壓力傳感器低位煤發(fā)生器位置示意圖如下地位煤發(fā)生器與PLC獨(dú)立，自配電源，當(dāng)受煤斗中的煤達(dá)到地位線時，地位煤發(fā)生器立即得電其自身警報鈴立即發(fā)出報警，提醒工作人員進(jìn)行相應(yīng)操作。在集中控制室的控制面板也設(shè)有該設(shè)備相應(yīng)控制及狀態(tài)顯示。壓力傳感器選用指針式電接點(diǎn)壓力傳感器，其輸出信號為開關(guān)信號。按實(shí)際要求設(shè)定好預(yù)定壓力值后即可。第四章 PLC控制設(shè)計4.1.1PLC型號輸煤設(shè)備電動機(jī)的電壓多為280/220V，其動力控制設(shè)備一般均采用磁力啟動器或接觸器

41、，對它們控制出口回路可用可孔硅元件或繼電器。本節(jié)介紹的接線重點(diǎn)為PLC出口方式。本設(shè)計選用CPM1A-30EDR PLC機(jī)型，輸出形式繼電器形。此設(shè)計功能強(qiáng)大之處在于，可對整套系統(tǒng)中的每臺裝置都可監(jiān)視，哪臺設(shè)備出了故障，集中控制室的面板上都有相應(yīng)顯示。保護(hù)設(shè)施齊全。 4.1.2輸煤系統(tǒng)控制要求輸煤系統(tǒng)輸煤線，包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、振動篩、破碎機(jī)、除鐵器、堵煤振動器、電磁鐵門、低位煤發(fā)生器，受煤斗共九臺設(shè)備，在鍋爐生產(chǎn)中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作，供暖就會受到影響。為了保證生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）控制方式。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主廠房的集中控制室里進(jìn)行，儀

42、表盤上設(shè)有各個設(shè)備的狀態(tài)顯示指示器以監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)并設(shè)相應(yīng)控制按鈕，還有為PLC提供輸入信號的控制開關(guān)。輸煤設(shè)備控制功能由PLC實(shí)現(xiàn)，由傳感器件反饋信號做系統(tǒng)輸煤運(yùn)行信號。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視為了保證輸煤系統(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，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制； （2）各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔（延時）。啟動，停車延時統(tǒng)一設(shè)定為10s。啟動延時是為保證無煤堆積以發(fā)生故障；停車延時是為保證停車時破碎機(jī)等為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無剩余煤；（3）運(yùn)行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，其整個輸煤（指供料

43、方向）設(shè)備也立即停車。此外在現(xiàn)場也有控制系統(tǒng)裝置運(yùn)行的按鈕； （4）可在線選擇啟動備用設(shè)備。在特殊情況下可開啟另一套備用設(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。控制系統(tǒng)在上位機(jī)操作現(xiàn)場及集中控制室均可控制。在故障停機(jī)情況下，各設(shè)備均立即聯(lián)跳，故障解除后，可將停掉的設(shè)備以自動控制再次啟動。緊急情況下，可操作集中控制室中控制面板上的急停掉電按鈕，它將使現(xiàn)場所有運(yùn)行中的受控設(shè)備立即停機(jī)。4.1.3 I/O點(diǎn)分配輸入點(diǎn)作用輸出點(diǎn)作用00000皮帶機(jī)M5熱保護(hù)01000KM000001破碎機(jī)M4熱保護(hù)01001

44、KM100002除鐵器M0熱保護(hù)01002KM200003皮帶機(jī)M3熱保護(hù)01003KM300004給煤機(jī)M2熱保護(hù)01004KM400005電磁鐵門M6熱保護(hù)01005KM500006堵煤振動器M1熱保護(hù)01006KM600007急停掉電開關(guān)01007系統(tǒng)故障指示燈L100008壓力傳感器信號00009啟動開關(guān)00010停止開關(guān)4.1.4輸煤系統(tǒng)流程圖如下圖，是延10s停止運(yùn)行皮帶機(jī)M5起動否壓力傳感器破碎機(jī)M4起動初始狀態(tài)除鐵器開啟MO皮帶機(jī)M3起動給煤機(jī)M2起動電磁鐵門得電M7開堵煤振動器M1得電待機(jī)狀態(tài)壓力傳感器到指定壓值堵煤振動器M1掉電電磁鐵門關(guān)給煤機(jī)M2停止皮帶機(jī)M3停止除鐵器M

45、0關(guān)破碎機(jī)M4停止皮帶機(jī)M5停止延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s延10s4.1.5輸煤系統(tǒng)設(shè)備的接線如上圖根據(jù)實(shí)際安全需要，啟動，停止，急停掉電每一項(xiàng)均并聯(lián)兩個按鈕，一個為集中控制室控制面板上的按鈕，另一個為實(shí)際現(xiàn)場控制面板上的按鈕。即集中控制室面板上位機(jī)現(xiàn)場控制面板啟動按鈕SB2啟動按鈕SB5停止按鈕SB3停止按鈕SB6急停掉電SB1急停掉電SB4此外，每臺設(shè)備均有熱保護(hù)裝置以防止過載，過電流過電壓等，在集中控制室的控制面板上對系統(tǒng)運(yùn)行情況是否異常均有相應(yīng)顯示，即系統(tǒng)中有設(shè)備運(yùn)行異常時，系統(tǒng)立即自動停車，集中控制室控制面板上顯示正常運(yùn)行的綠燈L1迅速熄

46、滅發(fā)出報警，提示工作人員該系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生異常屬于故障停機(jī)。指示燈L1在正常運(yùn)行時為常亮，它受PLC輸出繼電器控制，外部電源經(jīng)變壓整流后輸出直流電壓36V，變壓器TC采用型號BK-100，整流器VC采用型號QL5A，100V。接線圖如下集中控制室中輸煤系統(tǒng)控制面板設(shè)計簡圖如下上位機(jī)現(xiàn)場控制面板設(shè)計簡圖如下本設(shè)計通過多種方案的比較和對照，完成對PLC及輸煤機(jī)，破碎機(jī)等的選擇。4.1.6應(yīng)用程序根據(jù)流程圖設(shè)計的輸煤系統(tǒng)梯形圖4.1.7主接線圖及繼電控制控制設(shè)計接線圖：設(shè)備名稱對應(yīng)接觸器皮帶機(jī)M5KM5破碎機(jī)M4KM4除鐵器M0KM0皮帶機(jī)M3KM3給煤機(jī)M2KM2電磁鐵門M6KM6 堵煤振動器M1KM1KT1KT6，KT1KT5為通電延時繼電器。針對具體實(shí)際設(shè)計，由上面繼電器系統(tǒng)接線圖與PLC控制系統(tǒng)接線圖對比再次證明，繼電器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜在頻繁工作中可靠性低易誤動作，驗(yàn)證了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性先進(jìn)性發(fā)展?jié)摿薮?。第五?總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，令我學(xué)到了很多東西受益匪淺，仿佛又經(jīng)歷了一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)，在作畢業(yè)設(shè)計前，一直認(rèn)為沒有什么困難，但在實(shí)際運(yùn)作過程中才清楚地認(rèn)識到自己的不足和短練，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度。我之所以選擇此設(shè)計題目一是它與我國工業(yè)發(fā)展