課程設(shè)計(jì)（論文）-葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制PLC的實(shí)現(xiàn)

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc298178815 1 引言 PAGEREF _Toc298178815 h 1 HYPERLINK l _Toc298178816 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc298178816 h 2 HYPERLINK l _Toc298178817 21葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制功能 PAGEREF _Toc298178817 h 2 HYPERLINK l _Toc298178818 22 PLC程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298178818 h 2 HYPERLINK l _Toc298178819 23 外圍接線

2、PAGEREF _Toc298178819 h 2 HYPERLINK l _Toc298178820 3 工藝分析及控制要求 PAGEREF _Toc298178820 h 3 HYPERLINK l _Toc298178821 31 葉輪給煤機(jī)工藝流程圖 PAGEREF _Toc298178821 h 3 HYPERLINK l _Toc298178822 32 葉輪給煤機(jī)控制原理 PAGEREF _Toc298178822 h 3 HYPERLINK l _Toc298178823 33 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配 PAGEREF _Toc298178823 h 4 HYPE

3、RLINK l _Toc298178824 4 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298178824 h 6 HYPERLINK l _Toc298178825 41 PLC硬件圖 PAGEREF _Toc298178825 h 6 HYPERLINK l _Toc298178826 4.1.1 主機(jī)模塊 PAGEREF _Toc298178826 h 6 HYPERLINK l _Toc298178827 4.1.2 實(shí)物圖 PAGEREF _Toc298178827 h 6 HYPERLINK l _Toc298178828 42 電氣控制圖 PAGEREF _Toc29

4、8178828 h 7 HYPERLINK l _Toc298178829 4.3 PLC外圍接線圖 PAGEREF _Toc298178829 h 8 HYPERLINK l _Toc298178830 5 PLC程序設(shè)計(jì)及工作程序分析 PAGEREF _Toc298178830 h 9 HYPERLINK l _Toc298178831 51 PLC程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298178831 h 9 HYPERLINK l _Toc298178832 52葉輪給煤機(jī)工作過(guò)程分析 PAGEREF _Toc298178832 h 12 HYPERLINK l _Toc29817883

5、3 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc298178833 h 13 HYPERLINK l _Toc298178834 7 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc298178834 h 141 引言PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程；而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)。給煤系統(tǒng)的平安運(yùn)行直接關(guān)系著機(jī)組的正常運(yùn)行，而葉輪給煤機(jī)又是給煤系統(tǒng)的關(guān)鍵。葉輪給煤機(jī)安裝在輸煤溝里，環(huán)境潮濕，粉塵

6、濃度大。葉輪給煤機(jī)的電源裝置是三相動(dòng)力電源線以炭刷滑線式送至給煤機(jī)的操作箱，整機(jī)行車時(shí)接觸不良會(huì)產(chǎn)生火花，使電源線路外表與炭刷燒損嚴(yán)重。系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，影響正常上煤。為改善工人勞動(dòng)環(huán)境和確保給煤機(jī)的平安運(yùn)行，將葉輪給煤機(jī)的操作回路改為遠(yuǎn)方集控，運(yùn)行人員可在遠(yuǎn)方的集控室直接啟、停給煤機(jī)，同時(shí)根據(jù)電視屏幕的監(jiān)視調(diào)節(jié)給煤機(jī)的給煤量反應(yīng)信號(hào)，集控室人員可以準(zhǔn)確知道給煤機(jī)在煤溝中所處的位置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。用PLC對(duì)葉輪給煤機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制, 實(shí)現(xiàn)了葉輪給煤機(jī)遠(yuǎn)方程序控制。提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和可靠性，減少了日常的維護(hù)。保證了輸煤系統(tǒng)以及整個(gè)機(jī)組的平安穩(wěn)定運(yùn)行,使經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容21

7、葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制功能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，由于葉輪給煤機(jī)的運(yùn)行環(huán)境存在粉塵量大，煤場(chǎng)面積大，故障率高，維護(hù)工作量大，無(wú)法遠(yuǎn)方控制，運(yùn)行環(huán)境惡劣等問(wèn)題。針對(duì)葉輪給煤機(jī)的工作環(huán)境惡劣和運(yùn)行故障率高的特點(diǎn)，對(duì)葉輪給煤機(jī)的具體控制應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：1) 葉輪給煤機(jī)的電機(jī)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)雙向控制的功能。葉輪給煤機(jī)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)從起點(diǎn)到終點(diǎn)，再返回起始點(diǎn)的自動(dòng)往返的功能。葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有啟動(dòng)，停止，故障暫停，故障排除繼續(xù)運(yùn)行等功能。22 PLC程序設(shè)計(jì)為完成以上要求的控制功能，PLC程序應(yīng)具有6個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)，三個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。其中數(shù)字輸入點(diǎn)應(yīng)包含：葉輪給煤機(jī)啟動(dòng)、停止按鈕，前進(jìn)、后退限位開(kāi)關(guān)，給煤

8、機(jī)故障停機(jī)開(kāi)關(guān)，及給煤機(jī)故障解除回復(fù)運(yùn)行開(kāi)關(guān)。數(shù)字輸出點(diǎn)應(yīng)包含葉輪給煤機(jī)前進(jìn)、后行信號(hào)以及葉輪給煤機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。23 外圍接線首先，為PLC連接24V直流穩(wěn)壓電源，然后按照設(shè)計(jì)的要求以及原理將適當(dāng)?shù)氖帧⒆詣?dòng)開(kāi)關(guān)以及限位開(kāi)關(guān)接入PLC對(duì)應(yīng)的輸入端，將PLC的輸出接到對(duì)應(yīng)電機(jī)控制回路。此外，還要設(shè)置好冗余連接。具體的連接請(qǐng)參見(jiàn)PLC外圍接線圖。3 工藝分析及控制要求31 葉輪給煤機(jī)工藝流程圖1行走機(jī)構(gòu)；2撥煤機(jī)構(gòu)；3煤斗；4機(jī)架；5電控箱圖3-1 QYG型橋式葉輪給煤機(jī)32 葉輪給煤機(jī)控制原理操作員發(fā)送的命令可由控制中心的主機(jī)通過(guò)通信卡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站,將數(shù)據(jù)信號(hào)變換成無(wú)線電信號(hào)發(fā)送給安裝在葉輪

9、給煤機(jī)上的終端機(jī), 完成葉輪給煤機(jī)的開(kāi)、關(guān)、調(diào)速和運(yùn)行方向的控制, 完成煤倉(cāng)擋板推桿電機(jī)或行走電機(jī)的啟停控制。終端機(jī)將隨時(shí)采集葉輪給煤機(jī)上的電源電壓, 設(shè)備工作電流, 葉輪轉(zhuǎn)速, 給煤機(jī)的位置等數(shù)據(jù)，以供操作人員監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài),終端機(jī)還將隨時(shí)采集的數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行的限量進(jìn)行比擬, 在設(shè)備運(yùn)行電流超過(guò)設(shè)備的一次運(yùn)行的終端機(jī)可隨時(shí)向主機(jī)告警, 在設(shè)備運(yùn)行電流超過(guò)設(shè)備的二次運(yùn)行限量, 或電機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行時(shí), 終端機(jī)可立即關(guān)斷設(shè)備的供電電源, 并向主機(jī)告警.33 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)要求應(yīng)有6個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)，三個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。其中數(shù)字輸入點(diǎn)應(yīng)包含：葉輪給煤機(jī)啟動(dòng)、

10、停止按鈕，前進(jìn)、后退限位開(kāi)關(guān)，給煤機(jī)故障停機(jī)開(kāi)關(guān)，給煤機(jī)故障解除回復(fù)運(yùn)行開(kāi)關(guān)。數(shù)字輸出點(diǎn)應(yīng)包含葉輪給煤機(jī)葉輪前行及后行信號(hào)，葉輪給煤機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。具體的I/O點(diǎn)和地址分配如下表。表 3-1 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)I/O表為了較好地實(shí)現(xiàn)前面所要求的控制功能，現(xiàn)在給出比擬理想的簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)框圖。該結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，在使用了較少的結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)了上文所要求的所有控制功能。具體采用以手動(dòng)開(kāi)關(guān)與限位開(kāi)關(guān)相結(jié)合的控制模塊來(lái)控制葉輪給煤機(jī)的啟動(dòng)、停止、前進(jìn)以及后退以及故障暫停、恢復(fù)功能。該結(jié)構(gòu)思路清晰，便于設(shè)計(jì)以及后期的修改維護(hù)及調(diào)試。具體的系統(tǒng)框圖如下：圖3-2 葉輪給煤機(jī)系統(tǒng)框圖4 葉輪給煤機(jī)控制系

11、統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41 PLC硬件圖 主機(jī)模塊 CPU224XP是SIEMENS公司最新推出的適用機(jī)型，它雖然是小型PLC，但是其功能已經(jīng)到達(dá)了大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的相差無(wú)幾。因此，它一經(jīng)推出，就受到了廣泛的關(guān)注。它集成14輸入、10輸出，此外還增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和一個(gè)通信口，程序存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量都很大，最多可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有很強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，非常適合在有少量模擬量信號(hào)的系統(tǒng)中使用。它的主要特點(diǎn)是：較高的可靠性、豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及強(qiáng)大的通信能力。 實(shí)物圖圖4-1 PLC實(shí)物圖42 電氣控制圖圖4-2

12、動(dòng)力回路原理圖4.3 PLC外圍接線圖圖4-3 PLC外圍接線圖5 PLC程序設(shè)計(jì)及工作程序分析51 PLC程序設(shè)計(jì) Network 1 啟動(dòng) Network 2 前行記憶Network 3 后行記憶Network 4 手動(dòng)停止Network 5 前行 Network 6 后行 Network 7 葉輪轉(zhuǎn)動(dòng) Network 8 故障停機(jī)Network 9 故障恢復(fù) Network 10 前行限位 Network 11 后行限位 Network 12 故障前行記憶Network 13 故障后行記憶Network 14 前行限位 Network 15 后行限位52葉輪給煤機(jī)工作過(guò)程分析5 梯形圖網(wǎng)

13、絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)1： 用于葉輪給煤機(jī)給煤的啟動(dòng)控制；網(wǎng)絡(luò)2： 用于葉輪給煤機(jī)前行控制， 并禁止葉輪給煤機(jī)的電機(jī)向運(yùn)行的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)3： 用于葉輪給煤機(jī)后行控制， 并禁止葉輪給煤機(jī)的電機(jī)向運(yùn)行的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)4： 用于葉輪給煤機(jī)停機(jī)控制；網(wǎng)絡(luò)7： 用于葉輪給煤機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)8： 用于葉輪給煤機(jī)故障時(shí)緊急停機(jī)；網(wǎng)絡(luò)9： 用于葉輪給煤機(jī)故障排除后恢復(fù)運(yùn)行；網(wǎng)絡(luò)10：前進(jìn)方向限位開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入；網(wǎng)絡(luò)11：后退方向限位開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入；網(wǎng)絡(luò)12：前進(jìn)時(shí)緊急停機(jī)記錄運(yùn)行方向；網(wǎng)絡(luò)13：后退時(shí)緊急停機(jī)記錄運(yùn)行方向。52.2 具體工作過(guò)程分析1 運(yùn)行人員按下葉輪給煤機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SF3時(shí)，給煤機(jī)葉輪先轉(zhuǎn)動(dòng)，然后葉輪給

14、煤機(jī)前行控制其前行，此時(shí)假設(shè)沒(méi)有其他輸入和輸出的干擾，給煤時(shí)機(jī)一直前行，直到終點(diǎn)，由限位開(kāi)關(guān)SF1輸出控制其停止前行，轉(zhuǎn)而觸發(fā)葉輪給煤機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，向回行駛。當(dāng)回行到起點(diǎn)時(shí)，由限位開(kāi)關(guān)SF2輸出控制其停止向后行駛，而觸發(fā)葉輪給煤機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)再次前行。如此反復(fù)運(yùn)行。2 當(dāng)按下葉輪給煤機(jī)停止按鈕SF4，葉輪給煤機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3 當(dāng)葉輪給煤機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中出于故障需要立即暫停并進(jìn)行維修，這時(shí)可以按故障停機(jī)按鈕，當(dāng)故障停機(jī)被解除后按故障接觸按鈕，葉輪給煤機(jī)將繼續(xù)按照故障發(fā)生前的運(yùn)行方向繼續(xù)運(yùn)行。6 結(jié)論本次的PLC課設(shè)為期兩周，在對(duì)PLC學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期之后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)無(wú)疑是對(duì)PLC的理論知識(shí)和

15、具體實(shí)際應(yīng)用的更深層的理解。使我對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)理解與實(shí)際的工程應(yīng)用相結(jié)合起來(lái)。目前，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化控制、流程工業(yè)自動(dòng)化控制、電器自動(dòng)化控制、運(yùn)動(dòng)控制、順序控制以及其他各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。以其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，編程維護(hù)方便，性價(jià)比高等其他優(yōu)點(diǎn)深受各個(gè)生產(chǎn)廠商的喜愛(ài)。在工業(yè)應(yīng)用中有著十分重要的地位。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們首先對(duì)所選的題目進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在這之后查閱了相關(guān)的文獻(xiàn)，在對(duì)此題目有了一定的了解之后。我們開(kāi)始了對(duì)題目的具體設(shè)計(jì)工作，首先是根據(jù)I/O點(diǎn)對(duì)PLC進(jìn)行選型。之后就是對(duì)程序的設(shè)計(jì)，還有就是外部的連線，將相應(yīng)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)連接到PLC得相應(yīng)輸入、輸出端。這樣一來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的手、自動(dòng)控制；電機(jī)的啟動(dòng)、停止；電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制，轉(zhuǎn)速控制以及故障暫停、恢復(fù)功能。應(yīng)用本設(shè)計(jì)對(duì)葉輪給煤機(jī)進(jìn)行控制，具有控制結(jié)構(gòu)清晰明了，安裝以及日常的維護(hù)方便，信號(hào)的攝取平安可靠，處理速度快，系統(tǒng)的性價(jià)比低，再加上其強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)功能。該系統(tǒng)十分適合火電廠對(duì)給煤機(jī)的控制。本次課程設(shè)計(jì)，李老師給予了我十分多的幫助，為我解答了很多困擾我的問(wèn)題。沒(méi)有老師的幫助，我的課程設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利、這么早的完成，特在此表示感謝。7 參考文獻(xiàn)1 常瑞杰. PLC在橋式葉輪給煤機(jī)