湖南工程學(xué)院 電收塵振打機電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、湖 南 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 電收塵振打機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 劉星平 譚 梅 2013年6月21日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 電收塵振打機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級 班 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 劉星平、譚 梅、賴指南等 審 批 黃 峰 任務(wù)書下達日期2013年6月10日 課程設(shè)計完成日期2013年6月21日設(shè)計內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計是自動化專業(yè)教學(xué)計劃中不可缺少的一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本課

2、程所學(xué)知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序和方法。通過課程設(shè)計使學(xué)生得到工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解決工程實際問題的能力。 二. 課程設(shè)計的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制電收塵振打機電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。 4. 上機調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計說明書 三. 課程設(shè)計的要求 1.所選控制方案合理，所設(shè)計的控制系統(tǒng)能夠滿足控制對象的工藝要求，

3、并且技術(shù)先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖、GB715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。 3.設(shè)計說明書應(yīng)重點突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計條件電氣控制技術(shù)課程設(shè)計題選（賴指南編，院內(nèi)印刷）一本。實物PLC等 設(shè)計說明書裝訂順序1.課程設(shè)計說明書封面。2.課程設(shè)計任務(wù)書。3.說明書目錄。4.正文（按設(shè)計內(nèi)容逐項書寫）。5.參考文獻。6.附錄。7.課程設(shè)計評分表。設(shè)計進度安排1. 第一周星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)與要求，收

4、集設(shè)計資料，準備設(shè)計工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制電收塵振打機電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細表。4. 第二周星期二：試驗調(diào)試5. 第二周星期三第二周星期五：編寫設(shè)計說明書,答辯。參考文獻1 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用M. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.PLC編程及應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用M. 重慶：重慶大學(xué)出版社4 工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊M.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動與控制M.北京： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社

5、6 劉星平.電氣控制技術(shù)實驗指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院附錄：課題簡介及控制要求1.課題介紹電收塵的基本原理是迫使煙氣通過直流高壓電場（電壓可高達75KV）來達到收集塵埃的目的。由于直流高壓產(chǎn)生的高電場使電場內(nèi)的氣體游離，變成帶正電和負電的正離子和電子，當離子和電子與煙氣中的煙塵碰撞時，便附在煙塵上，使煙塵顆粒也變成有不同極性的帶電體。在電場的作用下，這些帶電體向兩級移動，并粘附在電極上，這就使煙塵凈化了。為了收集這些塵埃，電極上方安裝有振打機，對電極進行定時振打，使塵埃下落。這些振打機械就構(gòu)成了電收塵振打系統(tǒng)。下圖是一個八電場電收塵振打機示意圖。引風(fēng)機迫使煙氣分別進入1、3、5、7和2、4、6、8

6、電場，凈化后由褲衩煙道排出。圖中M1M8是八個陽極振打電機；YM1、YM2是兩個電動閥門；M9、M10是兩個電動閥門電機，可以正、反轉(zhuǎn)。分別用于完成YM1、YM2的打開與關(guān)閉；SQ1、SQ2分別是YM1的開門、關(guān)門限位開關(guān)；SQ3、SQ4分別是YM2的開門、關(guān)門限位開關(guān)。M1M8分別由接觸器KM1KM8控制，M9、M10的正反轉(zhuǎn)由KM9KM12控制。M2M8M10M9M8M7M6M5M4M3M1八電場電收塵陽極振打機示意圖2.控制要求該裝置對陽極采用自動間斷振打，振打5分鐘，停振15分鐘。為防止M8、M9振打時，下落的灰塵被0.97的煙氣帶出電場，M7和M9之間應(yīng)有一定的連鎖關(guān)系;M7振打時，

7、M9先關(guān)閉閥門YM1，振打完再打開。同理，M8振打時，M10先關(guān)閉閥門YM2，振打完再打開。閥門與振打配合的規(guī)律是：閥門關(guān)閉一分鐘開始振打，振打完畢1.5分鐘后打開閥門。電收塵振打機的啟動和停止由啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2來操作。按啟動按鈕SB1后振打機就按流程圖的順序自動循環(huán)工作。按停止按鈕SB2后，無論振打進行到哪個工作都全部停止。 電動機的功率由設(shè)計者確定。 目錄一、概述8二、方案論證82.1 PLC控制與繼電器控制相比較82.2總結(jié)9三、系統(tǒng)硬件設(shè)計103.1電動機控制線路的設(shè)計103.1.1電器元件的選擇103.1.2 電動機控制線路原理圖103.2 控制系統(tǒng)設(shè)計123.2.1

8、PLC元件選擇123.2.2 PLC接線圖12四、系統(tǒng)軟件設(shè)計134.1 軟件設(shè)計總體規(guī)劃134.2順序功能圖14五、總結(jié)15附錄16參考文獻23一、概述 高壓靜電除塵器作為一種技術(shù)成熟、制作相對簡單、維護費用低的工業(yè)煙氣凈化設(shè)備，長期以來在大氣污染治理行業(yè)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。但是，當電除塵器電機表面粉塵沉積較厚時，將導(dǎo)致?lián)舸╇妷航档?，電暈電流減小，塵粒的有效驅(qū)進速度顯著下降，是電除塵器性能受到嚴重影響。因此，及時有效地清除電極表面的積灰，防止二次揚塵，是實現(xiàn)電除塵的最后一個物理過程，也是保證電除塵器高效運行的重要條件。電極清灰方法有濕式清灰、機械清灰和聲波清灰3種，其中，機械清灰應(yīng)用較廣

9、。在充分理解靜電除塵原理與工作過程的基礎(chǔ)上，按照優(yōu)化時序控制原則設(shè)計PLC控制系統(tǒng)，對電除塵器的陰極和陽極進行周期性振打清灰控制，以保證電除塵器高效、可靠運行，具有十分重要的意義。從PLC控制角的來看，電除塵振打控制系統(tǒng)具有時序控制特點，正好能發(fā)揮PLC的優(yōu)勢。所以，電除塵振打PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)電除塵器種得到了廣泛應(yīng)用。二、方案論證2.1 PLC控制與繼電器控制相比較(1)邏輯控制 繼電器控制是利用各電器件機械觸點的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。采用硬線連接, 連線多而復(fù)雜, 對今后的邏輯修改、增加功能很困難。而PLC中邏輯控制是以程序的方式存儲在內(nèi)存當中, 改變程序, 便可改變邏輯。連線少、體積

10、小、方便可靠。 (2)控制速度 依靠機械觸點的吸合動作來完成控制的繼電器控制系統(tǒng), 工作頻率低, 工作速度慢。而PLC由于采用程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制, 穩(wěn)定、可靠, 運行速度大大提高了。 (3)順序控制 繼電器控制是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。時間繼電器內(nèi)部的機械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響, 造成定時的精度不高。在PLC內(nèi)部 是由半導(dǎo)體電路組成的定時器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖計時, 定時精度高。使用者根據(jù)需要, 定時值在程序中便可設(shè)置, 靈活性大, 定時時間不受環(huán)境影響。 (4)靈活性可擴展性 繼電器系統(tǒng)安裝后, 受電器設(shè)備觸點數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等

11、原因的影響, 系統(tǒng)在今后的靈活性、擴展性很差。而􀀂比具有專用的翰人和輸出模塊, 理論上連接可以無窮多。連線少, 靈活性可擴展性好。 (5)計數(shù)功能 繼電器控制可實現(xiàn)邏輯功能, 但不具備計數(shù)的功能。PLC內(nèi)部有特定的計數(shù)器, 可實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的步進控制。 (6)可靠性和可維護性 繼電器控制使用大量的機械觸點, 觸點在開閉時會產(chǎn)生電弧, 造成損傷并伴有機械磨損, 使用壽命短, 運行可靠性差, 不易維護。而PLC采用微電子技術(shù), 內(nèi)部的開關(guān)動作均由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。體積小, 壽命長, 可靠性高, 并且能夠隨時顯示給操作人員, 及時監(jiān)視控制程序的執(zhí)行狀況, 為現(xiàn)場調(diào)試和維護提

12、供便利。2.2總結(jié) PLC 經(jīng)過多年在工業(yè)領(lǐng)域的運用后, 按其功能, 它主要應(yīng)用在以下幾個方面 (1)數(shù)據(jù)處理：PLC是具有微處理器的一種智能電子產(chǎn)品, 它具有數(shù)值運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及數(shù)據(jù)傳輸通信等功能。 (2)邏輯控制：PLC具有邏輯運算功能, 可實現(xiàn)多種通斷控制。 (3)定時控制：由于PLC為用戶提供了很多計時器, 且時間設(shè)定值可由用戶程序設(shè)定修改, 所以有很強的定時功能。 (4)計數(shù)功能：同時PLC 為用戶提供了很多的計數(shù)器, 也可通過軟件進行計數(shù)值的設(shè)定。 (5)順序控制：可依據(jù)生產(chǎn)加工過程, 實現(xiàn)定位輸出、順序啟動等控制。 (6)通信聯(lián)網(wǎng)：可以對調(diào)節(jié)器、變頻器等實現(xiàn)遠程控制

13、。也可與其它PLC或計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸通信, 構(gòu)成“ 集中管理分散控制” 的分布式控制系統(tǒng)。 所以，選擇PLC控制方案更有利。三、系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1電動機控制線路的設(shè)計3.1.1電器元件的選擇序號名稱符號數(shù)量型號主要技術(shù)參數(shù)備注 1隔離開關(guān)QS1H215-63/3012熔斷器FU11R11-60/30熔座60A/熔體30A3交流電流表PA1162T51-30/5A30/5A4電流互感器TA11LQG-0.5-30/5A30/5A5交流電壓表PV1162T51-450V450V6斷路器QF1-QF1010D247-63/3C6A3C/6A7交流接觸器KM1-KM1212CJX2-0910AC

14、220V8熱繼電器FR2-FR105JRS1D-259電動機M2-M105Y2-801-40.55KW10熱繼電器FR1-FR95JRS1D-2511電動機M1-M95Y2-100L1-42.2KW3.1.2 電動機控制線路原理圖3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計3.2.1 PLC元件選擇序號名稱符號數(shù)量型號主要技術(shù)參數(shù)備注1PLC主機CPU2241S7-CPU2242擴展模塊EM2231EM233DC24 4I/O3斷路器QF11、QF122D247-63/2C6A2C/6A4隔離變壓器T11380V/220V,500W380V/220V,500W5按鈕SB11LA19-11(綠)6按鈕SB21LA19-

15、11(紅)7熱繼電器FR1-FR44JRS1D-253.2.2 PLC接線圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 軟件設(shè)計總體規(guī)劃KM1KM2KM3KM4KM5KM6KM7KM8KM9（YM1關(guān)）Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1KM10(YM1開)KM11(YM2關(guān))KM12(YM2開)SB1(啟動)SB2（停止）SQ1（YM1關(guān)）SQ2（YM1開）SQ3（YM2關(guān)）SQ4（YM2開）Q2.0Q2.1Q2.2I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.64.2順序功能圖K3000T40SM0.1K3000T54K3000K9000K3000K9000K9000K30

16、00K900T46T53T52T50T49T45T47K600I0.5Q2.2T41I0.4T44K3000K3000K900K3000K600I0.6T38K3000K9000 順序功能圖T51T50T48I0.3Q2.0T45Q1.1T43K3000T42Q1.0T41T40T39Q2.1T37Q0.1Q0.4T49M1.3Q0.2Q0.5T44T43T42T38I0.1Q0.1Q0.4T37 M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M1.1M0.7M1.2M1.0M2.2M2.3M2.6M2.5M2.1M2.4M1.7M2.0M1.6M1.5M1.4T48Q0.7T46Q

17、0.3Q0.6T39 T47Q0.3Q0.6T51T52Q0.2Q0.5T53T54五、總結(jié) 通過兩個周的PLC的課程設(shè)計，在自己的努力下，最終完成S7-200系列PLC控制注塑機的設(shè)計。本控制系統(tǒng)就是充分利用了PLC、接口電路芯片。實現(xiàn)了對注塑機的控制，達到了設(shè)計的目的。這次設(shè)計的PLC控制注塑機的主要內(nèi)容包括設(shè)計出了硬件系統(tǒng)的接線圖、梯形圖等；運用步進指令進行PLC控制程序設(shè)計；還進行了系統(tǒng)調(diào)試。在設(shè)計中運用所學(xué)的理論知識，進行注塑機運行原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。綜合運用了所學(xué)的知識，理論與實際相結(jié)合，提出并論證設(shè)計方案，然后進行軟、硬件的設(shè)計、制作與調(diào)試，最后獲得正確的結(jié)果。加深了對所學(xué)理論知識的鞏固，加強了建立PLC控制工業(yè)機械和生產(chǎn)過程系統(tǒng)的整體概念，初步掌握了PLC控制工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的軟、硬件開發(fā)方法，為以后進行實際的PLC軟、硬件應(yīng)用開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時，也加強了我們對問題的分析解決能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后的工作做了充分的準備。 由于缺乏閱歷與實際經(jīng)驗，本次設(shè)計還存在許多不足的地方。但是才疏學(xué)淺專業(yè)知識匱乏的我仍對這方面很感興趣，相信本次設(shè)計會對我的今后生活或工作中會有很大的幫助。以后我會不斷學(xué)習(xí)，不斷地充實自己的。 感謝老師在這次課程設(shè)計