課程設(shè)計（論文）葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制PLC的實現(xiàn)

1、葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計目錄1 引言12 設(shè)計內(nèi)容221葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制功能222 plc程序設(shè)計223 外圍接線23 工藝分析及控制要求331 葉輪給煤機(jī)工藝流程圖332 葉輪給煤機(jī)控制原理333 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配44 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計641 plc硬件圖64.1.1 主機(jī)模塊64.1.2 實物圖642 電氣控制圖74.3 plc外圍接線圖85 plc程序設(shè)計及工作程序分析951 plc程序設(shè)計952葉輪給煤機(jī)工作過程分析126 結(jié)論137 參考文獻(xiàn)141 引言plc是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部邏

2、輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(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)連成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。給煤系統(tǒng)的安全運行直接關(guān)系著機(jī)組的正常運行，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，粉塵濃度大。葉輪給煤機(jī)的電源裝置是三相動力電源線以炭刷滑線式送至給煤機(jī)的操作箱，整機(jī)行車時接觸不良會產(chǎn)生火花，使電源線路表面與炭刷燒損嚴(yán)重。系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，影響正常上煤。為改善工人勞動環(huán)境和確保給煤機(jī)的安全運行，將葉輪給煤機(jī)的操作回路改為遠(yuǎn)方集控，運行人員可在遠(yuǎn)方的集控室直接啟、停給煤機(jī)，同時

3、根據(jù)電視屏幕的監(jiān)視調(diào)節(jié)給煤機(jī)的給煤量反饋信號，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，實現(xiàn)閉環(huán)控制。用plc對葉輪給煤機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制, 實現(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)以及整個機(jī)組的安全穩(wěn)定運行,使經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高.2 設(shè)計內(nèi)容21 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制功能根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，由于葉輪給煤機(jī)的運行環(huán)境存在粉塵量大，煤場面積大，故障率高，維護(hù)工作量大，無法遠(yuǎn)方控制，運行環(huán)境惡劣等問題。針對葉輪給煤機(jī)的工作環(huán)境惡劣和運行故障率高的特點，對葉輪給煤機(jī)的具體控制應(yīng)該包括以下幾個方面：1) 葉輪給煤機(jī)的電機(jī)應(yīng)該實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)雙向控制

4、的功能。2) 葉輪給煤機(jī)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)從起點到終點，再返回起始點的自動往返的功能。3) 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有啟動，停止，故障暫停，故障排除繼續(xù)運行等功能。22 plc程序設(shè)計為完成以上要求的控制功能，plc程序應(yīng)具有6個數(shù)字輸入點，三個數(shù)字輸出點。其中數(shù)字輸入點應(yīng)包含：葉輪給煤機(jī)啟動、停止按鈕，前進(jìn)、后退限位開關(guān)，給煤機(jī)故障停機(jī)開關(guān)，及給煤機(jī)故障解除回復(fù)運行開關(guān)。數(shù)字輸出點應(yīng)包含葉輪給煤機(jī)前進(jìn)、后行信號以及葉輪給煤機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動輸出。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)計的要求以及原理將適當(dāng)?shù)氖帧⒆詣娱_關(guān)以及限位開關(guān)接入plc對應(yīng)的輸入端，將plc的輸出接到對應(yīng)電機(jī)控制回

5、路。此外，還要設(shè)置好冗余連接。具體的連接請參見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)通過通信卡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站,將數(shù)據(jù)信號變換成無線電信號發(fā)送給安裝在葉輪給煤機(jī)上的終端機(jī), 完成葉輪給煤機(jī)的開、關(guān)、調(diào)速和運行方向的控制, 完成煤倉擋板推桿電機(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)場設(shè)備的工作狀態(tài),終端機(jī)還將隨時采集的數(shù)據(jù)和設(shè)備運行的限量進(jìn)行

6、比較, 在設(shè)備運行電流超過設(shè)備的一次運行的終端機(jī)可隨時向主機(jī)告警, 在設(shè)備運行電流超過設(shè)備的二次運行限量, 或電機(jī)出現(xiàn)缺相運行時, 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點及地址分配葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)要求應(yīng)有6個數(shù)字輸入點，三個數(shù)字輸出點。其中數(shù)字輸入點應(yīng)包含：葉輪給煤機(jī)啟動、停止按鈕，前進(jìn)、后退限位開關(guān)，給煤機(jī)故障停機(jī)開關(guān)，給煤機(jī)故障解除回復(fù)運行開關(guān)。數(shù)字輸出點應(yīng)包含葉輪給煤機(jī)葉輪前行及后行信號，葉輪給煤機(jī)轉(zhuǎn)動信號。具體的i/o點和地址分配如下表。表 3-1 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)i/o表為了較好地實現(xiàn)前面所要求的控制功能，現(xiàn)在給出比較理想的簡單程序設(shè)計

7、框圖。該結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)簡單、清晰，在使用了較少的結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)了上文所要求的所有控制功能。具體采用以手動開關(guān)與限位開關(guān)相結(jié)合的控制模塊來控制葉輪給煤機(jī)的啟動、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)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計41 plc硬件圖4.1.1 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)達(dá)到了大、中型plc的水平，而價格卻和小型plc的相差無幾。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

8、入/1輸出的模擬量單元和一個通信口，程序存儲容量、數(shù)據(jù)存儲容量都很大，最多可以有7個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，有很強(qiáng)的模擬量和高速計數(shù)的處理能力，非常適合在有少量模擬量信號的系統(tǒng)中使用。它的主要特點是：較高的可靠性、豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、實時性強(qiáng)以及強(qiáng)大的通信能力。4.1.2 實物圖圖4-1 plc實物圖42 電氣控制圖圖4-2 動力回路原理圖4.3 plc外圍接線圖圖4-3 plc外圍接線圖5 plc程序設(shè)計及工作程序分析51 plc程序設(shè)計 network 1 啟動 network 2 前行記憶network 3 后行記憶network 4 手動停止network 5 前行 net

9、work 6 后行 network 7 葉輪轉(zhuǎn)動 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)工作過程分析52.1 梯形圖網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)1： 用于葉輪給煤機(jī)給煤的啟動控制；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)向運行的反方向轉(zhuǎn)動；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)向運行的反方向轉(zhuǎn)動；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

10、給煤機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動；網(wǎng)絡(luò)8： 用于葉輪給煤機(jī)故障時緊急停機(jī)；網(wǎng)絡(luò)9： 用于葉輪給煤機(jī)故障排除后恢復(fù)運行；網(wǎng)絡(luò)10：前進(jìn)方向限位開關(guān)信號輸入；網(wǎng)絡(luò)11：后退方向限位開關(guān)信號輸入；網(wǎng)絡(luò)12：前進(jìn)時緊急停機(jī)記錄運行方向；網(wǎng)絡(luò)13：后退時緊急停機(jī)記錄運行方向。52.2 具體工作過程分析1） 運行人員按下葉輪給煤機(jī)啟動開關(guān)sf3時，給煤機(jī)葉輪先轉(zhuǎn)動，然后葉輪給煤機(jī)前行控制其前行，此時若沒有其他輸入和輸出的干擾，給煤機(jī)會一直前行，直到終點，由限位開關(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)回行到起點時，由限位開關(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)

11、運行。2） 當(dāng)按下葉輪給煤機(jī)停止按鈕sf4，葉輪給煤機(jī)停止運行，同時葉輪停止轉(zhuǎn)動。3） 當(dāng)葉輪給煤機(jī)在運行當(dāng)中出于故障需要立即暫停并進(jìn)行維修，這時可以按故障停機(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)生前的運行方向繼續(xù)運行。6 結(jié)論本次的plc課設(shè)為期兩周，在對plc學(xué)習(xí)了一個學(xué)期之后進(jìn)行課程設(shè)計無疑是對plc的理論知識和具體實際應(yīng)用的更深層的理解。使我對plc的認(rèn)識理解與實際的工程應(yīng)用相結(jié)合起來。目前，plc已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制、流程工業(yè)自動化控制、電器自動化控制、運動控制、順序控制以及其他各個生產(chǎn)領(lǐng)域。以其控制結(jié)構(gòu)簡單清晰，編程維護(hù)方便，性價比高等其他

12、優(yōu)點深受各個生產(chǎn)廠商的喜愛。在工業(yè)應(yīng)用中有著十分重要的地位。在本次課程設(shè)計中，我們首先對所選的題目進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在這之后查閱了相關(guān)的文獻(xiàn)，在對本題目有了一定的了解之后。我們開始了對題目的具體設(shè)計工作，首先是根據(jù)i/o點對plc進(jìn)行選型。之后就是對程序的設(shè)計，還有就是外部的連線，將相應(yīng)的手動開關(guān)，限位開關(guān)連接到plc得相應(yīng)輸入、輸出端。這樣一來，就實現(xiàn)了對電動機(jī)的手、自動控制；電機(jī)的啟動、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)計對葉輪給煤機(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，信號的攝取安全可靠，處理速度快，系統(tǒng)的性價比低，再加上其強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)功能。該系統(tǒng)十分適合火電廠對給煤機(jī)的控制。本次課程設(shè)計，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題。沒有老師的幫助，我的課程設(shè)計不會這么順利、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)控制系統(tǒng)的應(yīng)用. 山西. 山西省電力公司電力設(shè)備廠. 20012 孫國凱，李玉杰，王剛. 火電廠多種控制系統(tǒng)互聯(lián)與實時