畢業(yè)設(shè)計論文輸煤機組電氣控制系統(tǒng)

1、烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院（07級礦山機電）畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè) 計 題 目: 輸煤機組電氣控制系統(tǒng)所 在 班 級: 07礦山機電學(xué) 生 姓 名: 指 導(dǎo) 教 師: 機 電 工 程 系2010年05月15日目錄摘要1第一章 前言41.1 plc控制系統(tǒng)的基本原則4第二章 可編程序控制器(plc) 5 2.1 plc概述5 2.1.1 plc的發(fā)展歷程5 2.1.2 plc的發(fā)展趨勢6 2.1.3 plc的應(yīng)用7 2.2 plc的硬件結(jié)構(gòu)82.3 plc的工作原理92.4 本章小結(jié)10第三章 系統(tǒng)設(shè)計及電器元件的選擇11 3.1輸煤機組工藝流程113.2輸煤機組控制要求11 3.3輸煤機組控制信號說明12 3

2、.3.1plc引腳分配123.3.2 plc選型133.4 plc控制程序(梯形圖) 143.5 電器元件的選擇233.1.5接觸器的選用233.6 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計243.6.1 plc控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計243.6.2 plc控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計243.6.3 plc 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計25第四章 系統(tǒng)檢測于調(diào)試26 4.1檢測與調(diào)試26 4.2本章小結(jié)26第五章 總結(jié)27 致謝28參考文獻29摘 要輸煤機組是一種為鍋爐供煤的設(shè)備，他的穩(wěn)定可靠工作直接關(guān)系到整個鍋爐的正常運行，必然對他的可靠控制顯得尤為重要，設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使輸煤機組顯得更加智能化。可編程控制器(plc)以

3、微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設(shè)計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本文選擇西門子可編程控制器s7-200為核心部件，著重進行硬件接口設(shè)計，利用梯形圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了輸煤機組控制系統(tǒng)的自動化。關(guān)鍵詞： plc；元件選擇；控制；調(diào)試；第一章 前言可編程序控制器(plc)是綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的一門新興技術(shù),是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研

4、究以及其它各個領(lǐng)域自動化的重要手段之一,應(yīng)用十分廣泛,是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一.1.1 plc控制系統(tǒng)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量.在設(shè)計plc控制系統(tǒng)時,應(yīng)遵循以下基本原則:1 最大限度的滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮plc的功能,最大限度的滿足被控對象的控制要求,設(shè)計plc控制系統(tǒng)的首要前提,這也是設(shè)計中最重要的一條原則.這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究,收集控制現(xiàn)場的資料,收集先進的國內(nèi)國外資料.同時要注意與現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合,擬定控制方案,共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題.2

5、 保證plc控制系統(tǒng)安全可靠保證plc控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行,是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則.這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、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程序不僅在正常情況下(如突然斷電再上電、按鈕按錯等),也能正常工作 .3 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高控制質(zhì)量和數(shù)量,帶來巨大的經(jīng)濟效益,但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加.因此,在滿足控制要求的前提下,一方面要注意不斷地擴大工程的效益,另一方面也要注意不斷的降低工程的成本.這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟,而且要使控制系統(tǒng)的使

6、用和維護方便、成本低,不宜盲目追求自動化和高指標(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)的要求也將會不斷的提高.設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善的需要.這就要求在選擇plc、輸入輸出模塊、i/o點數(shù)和內(nèi)存容量時,要適當(dāng)留有裕量,以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝改進.第二章 可編程序控制器(plc)2.1 plc概述可編程序控制器（programmable logic controller,縮寫plc）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進步與現(xiàn)代社會生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展

7、起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。plc從1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能.簡單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、cad/cam技術(shù)工業(yè)機械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)的四大支柱?？删幊绦蚩刂破髟谖覈陌l(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。2.1.1 p

8、lc的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1968年美國通用汽車公司（g.m）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計算機功能強大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程

9、，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（programmable logic controller ）。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到plc中，使plc不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成

10、電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于plc中，使plc得到迅速發(fā)展。plc不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使plc真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。plc的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段：19701980年：plc的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于plc剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機型、通用計算機型、單板機型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有plc結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得

11、以迅速發(fā)展.推廣。plc的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，plc的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機床、生產(chǎn)線擴展。19801990年：plc的普及階段。在這一階段，plc的生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，價格不斷下降，plc被迅速普及。各plc生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價格.品種開始系列化，并且形成了固定i/o點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。plc的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有f.f1.f2小型plc系列產(chǎn)品,k/a系列中、大型plc產(chǎn)品等。19902000年，plc的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進步，pl

12、c的功能日益增強，plc的cpu運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，plc的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，plc的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化plc。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有fx小型plc系列產(chǎn)品，ais/a2us/q2a系列中，大型plc系列產(chǎn)品等。2000年至今：plc的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動化的需要，plc的各種功能不斷進步。一方面，plc在繼續(xù)提高cpu運算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運動控制的特殊功能與模塊，使plc的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領(lǐng)域。與此同時，pl

13、c的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，plc不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有fx小型plc系列產(chǎn)品（包括最新的fx3u系列產(chǎn)品），qn,qnph系列中，大型plc系列產(chǎn)品等。2.1.2 plc的發(fā)展趨勢從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看，plc發(fā)展趨勢仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。現(xiàn)代plc無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的plc有了很大的不同，plc體積被大幅度縮小。性能的提高。plc的性能主要包括cpu性能與i/o性能兩大方面?？删?/p>

14、程序控制器在我國的發(fā)展?fàn)顩r如下： (1) 我國可編程序控制器的發(fā)展與國際上的發(fā)展有所不同，國際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國則是從成套設(shè)備引進、可編程序控制器引進應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個階段： 可編程序控制器的初級認(rèn)識階段（70 年代后期到 80 年代初期）國際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國對可編程序控制器的認(rèn)識始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進中，當(dāng)時的上海寶鋼一期工程中有多項工程引進了十幾種機型約 200 多臺可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整

15、個鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 ddc 系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進過程中，我們打開了眼界，了解認(rèn)識了可編程序控制器，這也促進了可編程序控制器在我國的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破鞯囊M應(yīng)用和消化移植階段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期開始，隨著我國改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進的同時，國外原裝的可編程序控制器開始涌入國內(nèi)市場。許多部門和單位相繼引進可編程序控制器并自己設(shè)計組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也擴大

16、到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細化工等工業(yè)領(lǐng)域。 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（90 年代初期到現(xiàn)在） 進入90年代，我國的可編程序控制器進入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(2) 政府重視可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時機械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會?？删幊绦蚩刂破餍袠I(yè)協(xié)會在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。同時可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于 1993 年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，為我國可編程序控制器的進一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。2.1.3 plc

17、的應(yīng)用1 plc的應(yīng)用領(lǐng)域plc的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來，plc的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片即有關(guān)元件的價格大大下降，使得plc的成本下降；另一方面plc的功能大大增強，它也能解決復(fù)雜的計算和通信問題。目前plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。plc的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?種類型：（1）順序控制 這是plc應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合plc使用的領(lǐng)域。它用來取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。plc應(yīng)用于單機控制、多機群控、生產(chǎn)自動化控制等。例如：注塑機

18、械、印刷機械、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。(2) 運動控制 plc制造商目前已提供了拖動電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，plc把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動一軸或數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣龋_保運動平滑。（3）過程控制 plc還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。pid模塊提供了使plc具有閉環(huán)控制的功能，即一個具有pid控制能力的plc可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時，pid控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。（4）數(shù)據(jù)處理

19、在機械加工中，plc作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于cnc和nc系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。（5）通信網(wǎng)絡(luò) plc的通信包括主機與遠程i/o之間的通信、多臺plc之間的通信、plc和其他智能控制設(shè)備（如計算機、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。plc與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。2 plc在我國的應(yīng)用 雖然我國在plc生產(chǎn)方面比較弱，但在plc應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套plc產(chǎn)品，年銷售額30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。  在我國，一般按i/o點數(shù)將plc分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）：&#

20、160; 微型：32 i/o 小型：256 i/o 中型：1024 i/o 大型：4096 i/o 巨型：8192 i/o 在我國應(yīng)用的plc系統(tǒng)中，i/o64點以下plc銷售額占整個plc的47%，64點256點的占31%，合計占整個plc銷售額的78%。2.2 plc的硬件結(jié)構(gòu)plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則

21、組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。中央處理單元(cpu)是plc 的控制中樞，它按照plc 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器i/o以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)plc 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入i/o 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 2.3 plc的工作原

22、理plc的cpu則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作?？紤]到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而plc掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，plc采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式-掃描技術(shù)。這樣在對于i/o響應(yīng)要求不高的場合，plc與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。當(dāng)plc投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，plc的cpu以一

23、定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)

24、成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。plc的掃描工作過程如圖2-2、圖2-3所示 用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀 圖2-2 plc的掃描工作過程圖輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新 圖2-3 p

25、lc的掃描周期圖2.4本章小結(jié)本章介紹的是plc的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這些基礎(chǔ)知識，更好地理解plc的控制，基于plc在交通燈控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇，使下一步plc的程序設(shè)計開發(fā)和實際需要有機地融合在一起。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.1輸煤機組工藝流程輸煤機組控制示意圖輸煤機組的拖動系統(tǒng)由6臺三相異步電動機m1-m6和一臺磁選料器ya組成.sa1為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān),sb1和sb2為自動開車/停車按鈕,sb3為事故緊急停車按鈕,sb4-sb9為6個控制按鈕,手動時單機操作使用.ha為開車/停車時訊響器,提示在輸煤機組附近的工作人員準(zhǔn)備啟動請注意安全.hl1-hl6為m1-m6電動機運行指示,hl7

26、為手動運行指示,hl8為緊急停車指示,hl9為系統(tǒng)運行正常指示,hl10為系統(tǒng)故障指示.3.2輸煤機組控制要求 手動開車/停車功能 sa1手柄指向左45時,接點sa1-1接通,通過sb4-sb9控制按鈕,對輸煤機組單臺設(shè)備獨立調(diào)試與維護使用,任何一臺單機開車/停車時都有音響提提示,保證檢修和調(diào)試時人生和設(shè)備安全. 自動開車/停車功能 sa1手柄指向右45時,接點sa1-2接通,輸煤機組自動運行. 正常開車.按下自動開車按鈕sb1,音響提示5s后回收電動機m6啟動和磁選料器ya停機并熄滅hl1指示燈，同時，熄滅hl9系統(tǒng)正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機m2停機并熄滅hl2指示燈；10s后

27、破碎電動機m3停機并熄滅hl3熄滅；10s后，提升電動機m4停機并熄滅hl4指示燈；10s，2#送煤電動機停機并熄滅hl5指示燈；10s后，回收電動機并熄滅hl6指示燈；書美籍組全部正常停車。 過載保護。輸煤機組有三相異步電動機m1和磁選料器ya的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤機生產(chǎn)中，發(fā)生過載故障需立即全線停機并發(fā)起報警指示。系統(tǒng)故障指示燈hl10點亮，ha電鈴斷續(xù)報警20s，hl10一直點亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。 緊急停車。輸煤機組正常生產(chǎn)過程中，可能會突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實現(xiàn)緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色

28、蘑菇形急停車按鈕sb3時，輸煤機組立即全線停車，ha報警持續(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，恢復(fù)正常生產(chǎn)。 系統(tǒng)正常運行指示。輸煤機組中，拖動動機m1-m6和磁選料器ya按照程序全部正常啟動運行后，hl9指示點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常啟動運行，則為故障，系統(tǒng)故障指示燈h10點亮，輸煤機組停車。 相關(guān)參數(shù)m1-m6及磁選料器ya功率見流程示意圖指示燈hl: 0.25w,dc24v電鈴ha: 8w, ac220v3.3輸煤機組控制信號說明輸煤機組是一種為鍋爐供煤的設(shè)備,他的穩(wěn)定可靠工作直接關(guān)系到整個鍋爐的正常運行.所以要進行輸入輸出信號進行詳細說明,詳細情況見

29、下表:輸入輸出文字符號說明文字符號說明sa1-1輸煤機組手動控制開關(guān)km1給料器和磁選料器接觸器sa1-2輸煤機組自動控制開關(guān)km21#送煤機接觸器sb1輸煤機組自動開車按鈕km3破碎機接觸器sb2輸煤機組自動停車按鈕km4提升機接觸器sb3輸煤機組緊急停車按鈕km52#送煤機接觸器sb4給料器和磁選料器手動按鈕km6回收機接觸器sb51#送煤機按鈕hl7手動運行指示燈sb6破碎機手動按鈕hl8緊急停車指示燈sb7提升機手動按鈕hl9系統(tǒng)正常運行指示sb82#送煤機手動按鈕hl10系統(tǒng)故障指示燈sb9回收機手動按鈕ha報警電鈴kmm1-m6,ya 運行正常信號hl1-hl6輸煤機組單機運行指示

30、frm1-m6 過載保護信號3.3.1引腳分配:是針對plc輸入輸出功能定位進行說明的,使設(shè)備能正常執(zhí)行各種控制功能. plc輸入接口功能表序號輸入口工位名稱文字符號1i0.0sa1-1輸煤機組手動控制開關(guān)2i0.1sa1-2輸煤機組自動控制開關(guān)3i0.2sb1輸煤機組自動開車按鈕4i0.3sb2輸煤機組自動停車按鈕5i0.4sb3輸煤機組緊急停車按鈕6i0.5sb4給料器和磁選料器手動按鈕7i0.6sb51#送煤機手動按鈕8i0.7sb6破碎機手動按鈕9i1.0sb7提升機手動按鈕10i1.1sb82#送煤機手動按鈕11i1.2sb9回收機手動按鈕12i1.3kmm1-m6 ,ya運行正常指

31、示13i1.4fr(常開)m1-m6,ya 過載保護信號plc輸出接口功能表:序號輸入口工位名稱文字符號1q0.0km1給料器和磁選料器接觸器2q0.1km21#送煤機接觸器3q0.2km3破碎機接觸器4q0.3km4提升機接觸器5q0.4km52#送煤機接觸器6q0.5km6回收機接觸器7q0.6hl7手動運行指示燈8q0.7hl8緊急停車指示燈9q1.0hl9系統(tǒng)正常指示指示燈10q1.1hl1o系統(tǒng)故障指示指示燈11q1.2ha報警電鈴3.3.2 plc的選型機型選擇包括功能選擇,i/o點數(shù)確定和內(nèi)存估計等內(nèi)容.功能選擇 對于單機控制系統(tǒng),一般的小型機均已經(jīng)能適用.選擇時主要考慮i/o擴

32、展,a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊,特殊功能模塊的配置,指令功能,中斷能力和外設(shè)通信功能等進行進行選擇.i/o點數(shù)確定 根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的開關(guān)量,模擬量的i/o點數(shù),選擇plc的i/o點數(shù)和種類(包括開關(guān)量,模擬量,輸出規(guī)格).要盡量簡化系統(tǒng)的i/o點數(shù),選擇i/o點數(shù)較少的機型可以降低費用,但應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?供系統(tǒng)增加功能時使用.內(nèi)存估計 用戶程序所需要的內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的i/o點數(shù),控制難度和編程者的水平有關(guān).大多數(shù)情況下,plc的內(nèi)存容量均能滿足用戶需要,因此不必進行內(nèi)存估計,當(dāng)控制難度很大,控制程序可能要使用很多高級應(yīng)用指令,程序容量很大時,才需要進行內(nèi)存估計.從上面的分析可以知道，系統(tǒng)

33、共有開關(guān)量輸入點13個，開關(guān)量輸出點11個，所以選用s7-200 cpu216，不需要擴展單元 plc，參照西門子s7-200系列特性（見附錄）3.4 plc控制程序(梯形圖) 3.5 常用低壓電器的選擇生產(chǎn)機械常用低壓電器的選擇，主要根據(jù)電器產(chǎn)品目錄上的各項技術(shù)指標(biāo)（數(shù)據(jù)）。正確合理地選擇控制電器是電器系統(tǒng)安全運行、可靠工作的保證。3.1.5接觸器的選用選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（交流或直流）；主觸點額定電流；輔助觸點的種類、數(shù)量和觸點的額定電流；線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。主觸點額定電流根據(jù)下面的經(jīng)驗公式進行選擇:式中，為接觸器主觸點額定電流（a）；k為比例系

34、數(shù)，一般取11.4；為被控電動機額定功率（kw）；為被控電動機額定線電壓(v) ； 交流接觸器主觸點額定電壓一般按高于電路額定電壓來確定.由上式計算輸煤機組m1 m2 m3 m4 m5 m6 ya的分別為5.6a 5.6a 24.4a 9.3a 140.98a 5.6a 28.2a又因為選用plc控制所以對輔助觸點個數(shù)及容量沒有多大要求,但所選接觸器的發(fā)熱電流應(yīng)大于計算值.即選用cj20系列交流接觸器主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型號額定絕緣電壓/v額定工作電壓/v約定發(fā)熱電流/aac-3時額定工作電流/a在ac-3時控制功率/kw在ac-3時額定操作頻率/(次/h)與nt系列熔斷器配合型號線圈電壓及頻率

35、cj20-106602203806601010105.82.2441200600nt00-20ac50hz220vcj20-162203806601616134.57.5111200600nt00-32ac50hz220vcj20-402203806605540251122221200600nt00-80ac50hz220vcj20-16022038066022016010048851200600nt2-315ac50hz220v3.6 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 plc的硬件設(shè)計主要是指plc外部設(shè)備的設(shè)計，硬件之中plc系統(tǒng)是當(dāng)中的核心，它可以獨立的完成智能的處理。它的作用是采集輸煤機組運行時各機構(gòu)

36、狀況的實時數(shù)據(jù)，按其相應(yīng)的程序做處理，并同時將采集的數(shù)據(jù)通過串口與監(jiān)控計算機通訊，其cpu發(fā)布指令給輸出模塊調(diào)節(jié)各機構(gòu)運行動作。硬件設(shè)計更是plc控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，這關(guān)系著plc控制系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。 3.6.1 plc控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計 plc供電電源一般為ac85240v，適應(yīng)電源范圍較寬，但應(yīng)該加裝抗干擾裝置， plc輸入電路電源一般應(yīng)采用dc 24v, 同時其帶負(fù)載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和plc安全至關(guān)重要，因為該電源的過載或短路都將影響plc的運行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，plc輸

37、入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。 3.6.2 plc控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計 依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動停止應(yīng)采用繼電器輸出，它適應(yīng)于高頻動作，并且響應(yīng)時間短;如果plc 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強。 如果plc輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時會對plc的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護plc。 當(dāng)對于兩個重要輸出量，不僅在plc內(nèi)部互鎖，建議在plc外部也進行硬件上的互鎖，以加強plc系統(tǒng)運行

38、的安全性、可靠性。 對于常見的ac220v交流開關(guān)類負(fù)載，例如交流接觸器、電磁閥等，應(yīng)該通過dc24v微小型中間繼電器驅(qū)動，避免plc的do接點直接驅(qū)動，盡管plc手冊標(biāo)稱具有ac220v交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動能力。依據(jù)控制流程結(jié)合實際情況繪制：繪制plc與現(xiàn)場器件的連接圖（見圖紙）輸煤機組電氣控制指示電路（見圖紙）輸煤機組電器控制主電路（見圖紙）輸煤機組過載保護回路以及一些附圖（見圖紙）3.6.3 plc 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 在進行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作。軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是plc應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)。在控制工

39、程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護。 （1） plc控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想 由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序。 基本程序:既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序;依據(jù)計算機程序的設(shè)計思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種:順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。 模塊化程序:把一個總的控制目標(biāo)程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計。我們經(jīng)常采用這種程序設(shè)計思想，因為各模塊具有相對獨

40、立性，相互連接關(guān)系簡單，程序易于調(diào)試修改。特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過程。 第四章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試4.1檢測與調(diào)試大體思路流程如下：1、硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進行。靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機檢查。因為只有用可

41、編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。 由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)

42、元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。2、軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯誤并修改程序再進行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。4.2本章小結(jié)系統(tǒng)的檢測與調(diào)試是一個很枯燥無味的過程，要求一步一腳印地嚴(yán)謹(jǐn)細致進行，才能將想當(dāng)然而引致錯誤的地方找出來并改正。第五章 總 結(jié) 通過實際工作使學(xué)生掌握基本操作技能、生產(chǎn)設(shè)備的基本維護技能、生產(chǎn)一線的基本管理技能，將所學(xué)的專業(yè)理論知識與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合起來。經(jīng)過兩個月來的設(shè)計與學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多東西。這比在學(xué)校這么長的時間里學(xué)到的更精彩、更豐富。但同時也讓我感到自己以前學(xué)習(xí)得不夠認(rèn)真等一些問題，這次實習(xí)使我加深了對電氣工作的認(rèn)識和了解，進一步鞏固與發(fā)展了專業(yè)理論知識，培養(yǎng)了獨立從事電氣工作的能力。在經(jīng)歷了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)后,我自信自己已掌握了一定的電氣的相關(guān)的知識,可是到了佳鑫焦化廠實習(xí)后,我才發(fā)現(xiàn)自己離專業(yè)工作還有距離,且不說自己所學(xué)的都是些基礎(chǔ)、皮毛,就是在應(yīng)用方面,飛速發(fā)展的科技已經(jīng)把很早之前的理論給湮沒了.當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的知識已不能做為自己的