9加熱爐自控制系統(tǒng)

1、課程設(shè)計 論文）題目：加熱爐自動送料控制系統(tǒng)設(shè)計名稱：機(jī)電傳動控制班級學(xué)號：0901014102學(xué)生姓名：沈鴻姣指導(dǎo)教師：李巖2018年12月24日目錄前言2課程設(shè)計的任務(wù)和要求 3課程設(shè)計的任務(wù)3設(shè)計內(nèi)容：3設(shè)計要求：3課程設(shè)計的基本要求 3 控制要求3總體設(shè)計5PLC選型：5PLC端子接線6PLC程序設(shè)計7設(shè)計思想7PLC順序功能圖8PLC梯形圖10程序調(diào)試說明17結(jié)束語18參考文獻(xiàn)19加熱爐自動控制vautomatic control of reheating furnace) 對加熱爐的出口溫度、燃燒過程、聯(lián)鎖保護(hù)等進(jìn)行的自動控制。早期加熱爐的自動控制僅限控制出口 溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料

2、進(jìn)口的流量?，F(xiàn)代化大型加熱爐自動控制的目標(biāo)是進(jìn)一步提高 加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保 護(hù)系統(tǒng)。這種控制的主要目的是在工藝允許的條件下盡量降低過?？諝饬?，保證加熱爐 高效率燃燒。簡單的控制方案是通過測量煙道氣中的含氧量，組成含氧量控制系統(tǒng) 或設(shè)計燃料量和空氣量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，再利用含氧量信號修正比值系數(shù)。含氧量控制 系統(tǒng)能否正常運行的關(guān)鍵在于檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分?，F(xiàn)代工業(yè)中都趨向于用 氧化鋯測氧技術(shù)檢測煙道氣中的含氧量。應(yīng)用時需要注意測量點的選擇、參比氣體 流量和鋯管溫度控制等問題。加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性往往都較差，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一

3、般通過引入阻尼滯后或增加非線性環(huán)節(jié)來改善控制品質(zhì)在加熱爐燃燒過程中，若工藝介質(zhì)流量過低或中斷燒嘴火焰熄滅和燃料管道壓 力過低，都會導(dǎo)致回火事故，而當(dāng)燃料管道壓力過高時又會造成脫火事故。為了防止 事故，設(shè)計了聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)防止回火和溫度壓力選擇性控制系統(tǒng)防止脫火。聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)器、溫度調(diào)節(jié)器、流量變送器、火焰檢測器、低選器 等部分組成。當(dāng)燃料管道壓力高于規(guī)定的極限時，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器取代正 常工作的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時出料溫度無控制，自行浮動。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運行 保證燃料管道壓力不超過規(guī)定上限。當(dāng)管道壓力恢復(fù)正常時，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低 選器投入正常運行，出料溫度重新受到控制。當(dāng)進(jìn)料流

4、量和燃料流量低于允許下限 或火焰熄滅時，便會發(fā)出雙位信號，控制電磁閥切斷燃料氣供給量以防回火。隨著節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，加熱爐節(jié)能控制系統(tǒng)正日趨完善。以燃燒過程數(shù)學(xué)模 型為依據(jù)建立的最佳燃燒過程計算機(jī)控制方案已進(jìn)入實用階段。例如，按燃燒過程 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型組成的微機(jī)控制系統(tǒng)已開始在煉油廠成功使用。有時利用計算機(jī)實現(xiàn) 約束控制，使加熱爐經(jīng)常維持在約束條件邊界附近工作，以保證最佳燃燒。隨著建 立燃燒模型工作的進(jìn)展和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，加熱爐燃燒過程控制系統(tǒng)將得到進(jìn)一 步的完善。課程設(shè)計的任務(wù)和要求課程設(shè)計的任務(wù)設(shè)計內(nèi)容：1 ）完成課程設(shè)計指導(dǎo)書所要求的控制循環(huán)。2 ）按停止按鈕，立即停止。3）要求可以實現(xiàn)

5、回原點、單周期、連續(xù)控制。設(shè)計要求：1）畫出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計并調(diào)試PLC控制梯形圖3）設(shè)計說明書課程設(shè)計的基本要求控制要求啟動一一裝料臺取料一一裝料1#爐一一夾鉗冷卻一一裝料臺取料一一裝料2#爐一一臺車退到1#爐1#爐加熱完畢）一一 1#爐出料一一卸料臺卸料一一夾鉗冷卻一一裝料臺取料一一裝料1#爐一一臺車前進(jìn)到2#爐2#爐加熱完畢）一2#爐出料一一卸料臺卸料圖 1.1 送料系統(tǒng)示意圖總體設(shè)計PLC選型：西門子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型PLC，即可用代替繼電器的簡單控制場 合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。PLC的控制主機(jī)，使用西門子 S7-200系列作為整個系

6、統(tǒng)的主控制機(jī)，我們使用的是28個輸入、8個輸出共36個數(shù)字量的10點的CPU，選用S7-200CPU22&1、本機(jī)的數(shù)字輸入： 32路數(shù)字量輸入2、本機(jī)的數(shù)字輸出： 16路數(shù)字量輸出3、最大的數(shù)字量 I0：2564、最大的模擬量 I0：32AI32A05、擴(kuò)展模塊數(shù)量： 7 個模塊6、內(nèi)部存儲器位： 256位7、定時器總數(shù)： 256 定時器8、計數(shù)器總數(shù)： 256計數(shù)器PLC端子接線原點限位卸料臺限位1#爐限位2#爐限位冷卻槽左限位冷卻槽右限位 夾鉗冷卻下限位取料臺上限位取料臺下限位卸料臺上限位卸料臺下限位1#爐上限位1#爐下限位2#爐上限位2#爐下限位夾緊松開上升下降左行右行冷卻槽左行冷卻槽

7、右行回原點單周期連續(xù)啟動PLC程序設(shè)計停止設(shè)計思想PLC 應(yīng)用系統(tǒng)時，首先是進(jìn)行 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計，即根據(jù)被控對 象的功能和工節(jié)要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和必備的條件，然后是進(jìn)行 PLC 的系統(tǒng)功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出 PLC 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、 控制信號的種類、數(shù)量、系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體 的確定 PLC 的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。其控制系統(tǒng)的設(shè)計思想及其步驟如下：1、 深入了解和分析被控對象的工藝條件和被控要求，如控制的基本方 式、操作方式。2、 根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求和所需的輸入輸出的信 號點數(shù)等，選擇合適類型的 PLC

8、。3、根據(jù)控制要求所需的用戶輸入輸出設(shè)備，確定 PLC 的 IO 點數(shù)，并 設(shè)計 IO 端口接線圖。4、根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出系統(tǒng)的工作循環(huán)圖表。5、根據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)圖表設(shè)計出梯形圖。PLC順序功能圖12.0*12.3M9.0R Q0.3復(fù)位下降Q0.2上升I1.0+I1.2+I1.4+I1.6M9.1R Q0.5)復(fù)位右行Q0.4 |左行-I0.O原點限位回原點順序功能圖SIVIU.1IMO.。左仃啟動下降夾緊上升MU.3右仃1MU4下降M0.5松開Mls上升MU.7左行M1.1| M1.2|夾鉗下降冷卻上升下降M1.7 J.上升右行下降松開M2.2M2.3上升左行M2.4下降M2.5夾緊M

9、2.6上升M2.7取 料1#爐 裝 料夾 鉗 冷 卻2#爐 裝 料1#爐 取 料冷卻槽右行QU.3QU.UQU.2QU.5Q0.3Q0.1Q0.2Q0.4Q0.712.3*13.3ii.i*I3.UT37*I3.2ii.u*I3.510.2*13.311.5*13.1T38*I3.211.4*13.410.0*13.710.5*13.3Q0.3冷卻槽左行M1.3|M1.5|HM1T39*I3.2| Q0.2 J11.0*13.6_ Q0.6 jQ0.310.4*13.311.1*13.0Q0.0T40*I3.2Q0.211.0*13.5M3.UQU.410.1*13.3M3.1QU.311.3

10、*13.1M3.2QU.1T43*I3.2M3.3QU.2M3.4M3.5QU.7IU.6*I3.2*T44Q0.211.0*13.6Q0.610.4*13.3Q0.311.1*13.0Q0.03EjT45*I3.2Q0.211.0*13.5M4.4Q0.510.2*13.3Q0.3Q0.2M5.0M5.2M5.3Q0.2M5.4M5.5M5.6Q0.1M5.7Q0.2M6.0Q0.4連續(xù)下降取 料 臺 料1#爐裝料Q0.510.3*13.31Q0.3J11.7*13.1Q0.1T41*I3.2Q0.2rQ0.410.2*13.31Q0.311.6*13.411.5*13.0Q0.0T42*I

11、3.2Q0.211.4*13.42#爐裝料12.1松開上升左行冷卻槽右行夾鉗下降冷卻上升冷卻槽左行下降夾緊上升右行下降松開上升右行下降夾緊上升左行下降松開上升左行單周期11.2*13.4J Q0.41110.0*13.7M3.6 1M3.7 M4.0 1M4.11M4.2 110.5*13.31Q0.3T44JM4.6 L11.5*13.11Q0.1T46T46*I3.211.4*13.51Q0.510.3*13.31Q0.31117*13.01QO.OT47JT47*I3.211.6*13.41Q0.4J10.1*13.3Q0.311.3*13.3T48*I3.211.2*13.4PLC梯形

12、圖SM0.1M6.0Q0.1RM0.0下降上升右行左行松開啟動IN TONPT 100msIN TONPT 100ms夾鉗冷卻M2.1M2.010.313.3M2.2松開M2.2M2.3上升M2.3M2.4M2.3左行M2.7上升)左行M3.1下降M3.2T43I3.2上升M3.M3.4M3.0M3.3PT 100msM2.1M2.1M2.2M2.2T41I3.2M2.4下降2#爐裝料M2.4下降M2.4M2.5M2.5夾緊M2.6M2.6M2.7M2.7M3.0M3.0M3.1)M3.1()1#爐取料M3.3M3.4M3.4M3.5M3.5M3.6M3.6M3.7M4.10.413.3M4.

13、24.1M4.2M4.411.0I3.5M4.5M4.50.213.31.5I3.1M4.7M4.T46M4.7T46I3.2M5.0)M4.7M4.0)M4.3)M4.6IN TONPT100 msM3.711.0I3.6M4.1M4.0M4.0M4.1M4.2M4.3M4.4M4.4M4.5M4.5M4.611.1I3.0M4.24TM4.3PT100 ms)上升冷卻槽左行下降夾緊取料臺取料夾鉗冷卻M4.3M4.6)上升右行下降松開上升1#爐裝料M5.1右行M5.0M5.2)M5.3T47I3.2M5.4)M5.41.613.4M5.5M5.50.1I3.3M5.6M5.51.3)PT 1

14、00msM5.1M5.1M5.2M5.2M5.3M5.3M5.4M5.4M5.5M5.611.713.0M5.3INTONI3.1M5.7下降夾緊上升左行下降2#爐取料()T48INTON200PT 100msM5.6M5.7松開M6.0上升左行Q0.11M2.2I1M3.2I1M4.6I1M5.6I1M7.1I1M0.311M0.7I1M1.3I1M1.7I1M2.3I1M2.7I1M3.3M3.7I1M4.3I1M4.7I1M5.3I1M5.7I1M7.0I1M0.1I1M0.5I1M1.211M1.5I1M2.1I1M2.511M3.1I1M3.611M4.1I1M4.511M5.111M5.5I1M7.01M0.6Q0.2Q0.3Q0.4)Q0.5)Q0.6)Q0.7)程序調(diào)試說明在程序調(diào)試過程中，最開始遇到的問題是發(fā)現(xiàn)定時器不開始定時，經(jīng)過詢問同 學(xué)才知道，原來不止是線圈不能重復(fù)，定時器也不能重復(fù)使用，否則就會不開 始工作。在運行過程中， PLC 上電后， SM0.1 得電，然后根據(jù)梯形圖，逐個按下限位開 關(guān)和 動作 按鈕 ，對 應(yīng)的線 圈會 得電 ，輸 出的對 應(yīng)的 Q 會亮 ，表示 這步 運行 正 常。在這次運行中，基本實現(xiàn)了課程設(shè)計指導(dǎo)書上的要求，即回原點、單周期以及 連續(xù)的運行要求。結(jié)束語經(jīng)過一周的課設(shè)，使