加熱反應(yīng)爐的PLC控制

課程設(shè)計課程名稱 電氣控制與PLC課題名稱加熱反應(yīng)爐電氣控制系統(tǒng)容與要求一.課程設(shè)計的性質(zhì)與目的現(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二.課程設(shè)計的內(nèi)容1.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，確定控制方案。2.繪制加熱反應(yīng)爐電氣控制系統(tǒng) 的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLCI/O接和梯形圖，寫出指令程序清單。3.擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。4.寫設(shè)計說明書。三.課程設(shè)計的要求術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。2.所繪制的設(shè)計圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB4728－84《電氣圖用圖形符00設(shè)計條件編程軟件及實物PLC，PLC實驗室說明書裝訂順序1.計說明書封面。2.計任務(wù)書。3.目錄。5.獻(xiàn)。6.7.計評分表。進(jìn)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(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)與要求，收集料，準(zhǔn)備設(shè)計工具?？刂葡到y(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLCI/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序。選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)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。文獻(xiàn)[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[6]劉星平.電氣控制技術(shù)實驗指導(dǎo)書. 湖南工程學(xué)院：課題簡介及控制要求1.介紹應(yīng)爐結(jié)構(gòu)：上液面、下液面?zhèn)鞲衅鞅灰后w淹沒時為，即邏輯值為1。壓力傳感器當(dāng)爐內(nèi)壓力升到給定值時為ON，邏輯值為1。溫度傳感器當(dāng)爐內(nèi)溫度升高到給定值時為ON，邏輯值為1。閥Y1、閥Y2、閥Y3、閥Y4均為電磁閥，線圈通電時打開，線圈斷電時關(guān)閉。在加熱回路中，接觸器KM閉合時發(fā)熱器開熱，斷開時停止加熱。2.要求按以下動作要求設(shè)計系統(tǒng)。反應(yīng)爐工藝流程如下：應(yīng)爐的工藝過程如下：段：送料控制1是否都小于給定值，即下液面?zhèn)鞲校?）.若是小于給定值，則開啟排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。ON料閥Y2（4）.延遲20S，開啟氮氣閥Y3，氮氣進(jìn)入反應(yīng)爐，內(nèi)壓力上升。.階段：加熱反應(yīng)控制（1）.交流接觸器KM得電動作，接通加熱爐發(fā)熱器EH的電源。ON熱器的電源。（3）.延遲10min，加熱過程結(jié)束。階段：泄放控制1OFF。（2）.打開泄放閥，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到下液面，即下液面?zhèn)鞲衅鳛镺FF時，泄放閥與排氣閥。系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。引言.............................................................5第一章控制系統(tǒng)設(shè)備簡介...........................................71.1FX20PLC軟硬件簡介............................................71.2加熱反應(yīng)爐簡介...............................................9第二章加熱反應(yīng)爐對電氣控制系統(tǒng)的要求............................162.1進(jìn)料控制....................................................162.2加熱反應(yīng)控制.................................................162.3泄放控制.....................................................16第三章控制畫面的創(chuàng)建............................................173.1工程的建立...................................................173.2變量的定義...................................................173.3控制畫面的設(shè)計與制作.........................................183.4動畫連接.....................................................193.5控制程序的編寫...............................................203.6數(shù)據(jù)顯示畫面的設(shè)計與制作....................................213.6.1組對象的定義............................................213.6.2報表輸出................................................213.6.3曲線顯示................................................213.6.4數(shù)據(jù)顯示畫面的菜單連接..................................223.6.5自動控制畫面的菜單連接..................................223.6.6連接....................................................233.6.7編寫控制程序............................................233.6.8實時數(shù)據(jù)顯示............................................24第四章電氣控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計....................................25第五章系統(tǒng)的抗干擾措施..........................................305.1電磁干擾類型及其影響.......................................305.2電磁干擾的主要來源.........................................305.2.1來自空間的輻射干擾......................................305.2.2來自系統(tǒng)外引線的干擾....................................305.2.3來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾...................................305.3主要抗干擾措施.............................................315.3.1采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾...................315.3.2正確選擇電纜的和實施敷設(shè)................................325.3.3硬件濾波及軟件抗干擾措施................................325.3.4正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng).............................32..........34.............35.............361強化了高職高專教育的目的.....................................362貫徹了理論聯(lián)系實際的原則.....................................363有助于提高了我適應(yīng)未來崗位的能力.............................36.........38....39引言爐是軋鋼生產(chǎn)企業(yè)中的主要耗能設(shè)備，如何提高燃料利用率，是節(jié)能降耗需解決的主題。加熱爐控制的核心——燃燒過程控制，就是在各種燃燒工況條件下，找到合理的最佳比，使燃燒處于較佳狀態(tài)，從而提高爐溫控制精度，保證鋼錠以較快的速度達(dá)到出鋼溫度，。我國工業(yè)加熱爐的能源消耗大，浪費嚴(yán)重，普遍存在空氣過剩系數(shù)于調(diào)節(jié)手段的落后，難以保證理想的燃燒工況。因此從提高工業(yè)加熱熱工檢測與控制水平著手，將具有很大的節(jié)能空間。重要的一個參數(shù)，廣泛的應(yīng)用在冶金、化工、機械各類加熱爐熱處中安全生產(chǎn)更是關(guān)系到人民群眾生命財產(chǎn)安全，關(guān)系改革發(fā)展穩(wěn)定的好安全生產(chǎn)工作，是貫徹和落實科學(xué)發(fā)展觀，維護(hù)廣大人民群眾的根諧社會的必然要求。所以在企業(yè)生產(chǎn)中，需要采用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和措加工作人員和生產(chǎn)設(shè)備的安全。工工業(yè)常用的重要設(shè)備，過去僅靠人工經(jīng)驗進(jìn)行操作，往往存在送化時不能實施有效控制的問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)次品，造成浪費，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失?？删幊炭刂破鱌LC（programmablelogiccontroller）以其可控性高，功能強，控制靈活已成為目前工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的首選控制裝置。它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的順序控制，還能完成量的過程控制，且編程簡單，使用方便，所以，選用可編程控制器對加熱反應(yīng)爐電氣進(jìn)行改造實現(xiàn)加熱反應(yīng)爐的可視化安全生產(chǎn)控制。第一章對加熱反應(yīng)爐控制總體設(shè)計方案PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用,戶的指令，并通/.PLC，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLCPLC用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。國際電工委員會(IEC)在其標(biāo)準(zhǔn)中將PLC定義為:可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與可程式邏輯控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功原則設(shè)計。1.1.1PLC的特點：（1靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的的機外電路來說，使用的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠就不奇怪了。（2套齊全，功能完善，適用性強PLC了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)PLC能力，可用于各種數(shù)字控控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常（3學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。圖1.1加熱反應(yīng)爐原理圖原理圖如上圖所示。上液面、下液面?zhèn)鞲衅鞅灰后w淹沒時為ON，即邏輯值為1。壓力傳感ON1ON輯值為1。閥Y1、閥Y2、閥Y3、閥Y4磁閥，線圈通電時打開，線圈斷電時關(guān)閉。在加熱回路中，接觸器KM閉合時發(fā)熱器開始加熱，斷開時停止加熱。第二章加熱反應(yīng)爐對電氣控制系統(tǒng)的要求（1）.下液面、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)壓力是否都小于給定值，即下液面?zhèn)鞲衅鳌囟葌鞲衅?、壓力傳感器都為OFF（邏輯值為0）（2）.若是小于給定值，則開啟排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2（3）.當(dāng)液面上升到上液面時，即上液面?zhèn)鞲衅鳛镺N，應(yīng)關(guān)閉排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2（4）.延遲20S，開啟氮氣閥Y3，氮氣進(jìn)入反應(yīng)爐，內(nèi)壓力上升（5）.當(dāng)壓力升到給定值時，即壓力傳感器為ON，關(guān)閉氮氣閥。送料過程結(jié)束（1）.交流接觸器KM得電動作，接通加熱爐發(fā)熱器EH的電源（2）.當(dāng)溫度升高到給定值，即溫度傳感器為ON時，交流接觸器KM失電，切斷加熱器的電（3）.延遲10min，加熱過程結(jié)束（1）.打開排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力下降到預(yù)定的最低值，即壓力傳感器為OFF。2OFF泄放閥與排。系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。第三章電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)I/O接線圖如圖3.1所示：圖3.1.系統(tǒng)硬件構(gòu)成示意圖皮帶傳送機需要熱繼電器、點動開關(guān)、單刀開關(guān)、電壓表、電流表、三相異步電機、常閉開關(guān)、導(dǎo)線、繼電器、熔斷器、S7-200CPU221芯片。詳情如3—2下表所示表3—2電氣元件詳情元件名稱電器開關(guān)異步電機繼電器熔斷器（個）第四章電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1PLC圖4.2PLC控制系統(tǒng)軟件順序功能圖網(wǎng)絡(luò) SM0.1 M0.1,7網(wǎng)絡(luò)

I0.3 M0.0

.1 M0.1 網(wǎng)絡(luò)

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M0.1

Q0.0,1R 網(wǎng)絡(luò)

.1A LD

.3= TONT40，+200網(wǎng)絡(luò)

.2A LD

.4= R 網(wǎng)絡(luò)

.3A LD

.5= R 網(wǎng)絡(luò)

.4A LD

.6= 網(wǎng)絡(luò)

T41，+200 T41 M0.5 M0.6

Q0.0,1網(wǎng)絡(luò)

I0.2 M0.7

Q0.4,1第五章控制程序調(diào)試運行形圖程序輸入到可編程控制器，進(jìn)行仿真后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在仿真調(diào)試時，實際的件和輸出元件不接，而要用小的扳動開關(guān)來模擬輸入，輸出通過輸出端發(fā)光二極管來判考慮各種可能的情況，對控制系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行測試，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時修正控制程序。程序的仿真調(diào)試完成后，再進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試。本系統(tǒng)調(diào)試時應(yīng)將手動操作與自動制獨立分開。手動操作時先在低壓下進(jìn)行，檢查各控制開關(guān)是否正常工作。待各部分調(diào)試成功后，再轉(zhuǎn)入可編制器自動控制方式，最后連接整個系統(tǒng)試運行，由軟件在計算機上顯示系統(tǒng)運行情況。利用軟件實現(xiàn)對加熱反應(yīng)爐的PLC自動控制，是在工控系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。通過使用PLC，加熱等自動控制，這樣，既可以對加熱反應(yīng)爐進(jìn)行現(xiàn)場的實時自動控制，又可以對加熱反應(yīng)爐的狀態(tài)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，以避免事故的發(fā)生備的安全系數(shù)?？傊訜岱磻?yīng)爐可視化安全生產(chǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)中加熱反應(yīng)過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控，能預(yù)防和減少生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生，增加了生產(chǎn)設(shè)備和工作人員的安全，有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)效益和效益，體現(xiàn)了以人為本、關(guān)愛生命的思想，這項技術(shù)有著遠(yuǎn)大的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。第六章課程設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計設(shè)計，使我提高了綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練。首先，由于新技術(shù)、新設(shè)備和不斷應(yīng)用，崗位能力要求越來越高，特別是要求從業(yè)人員能主動適應(yīng)并創(chuàng)造性地開展工作。因而應(yīng)該培養(yǎng)更多具有創(chuàng)造力的技術(shù)型工人。課程設(shè)計作為一新教育，給我了一種方法、一種全新的思維模式，激發(fā)了我的創(chuàng)新意識和潛能。其次，我進(jìn)行的課程設(shè)計，是在專業(yè)理論知識的指導(dǎo)下，通過各種方式，解決一些實際性在設(shè)計過程中，我將所學(xué)的理論知識運用到實踐中，不僅加深了對專業(yè)理論知識的理且豐富和發(fā)展了書本上的理論知識，使之轉(zhuǎn)化成更高層次的經(jīng)驗、技能和技巧。最后，會生活的變革和科技進(jìn)步對社會及個人的影響，認(rèn)為學(xué)校能滿足人生所有教育的理性主義幻想已經(jīng)破滅。社會的發(fā)展要求勞動者不斷更新知識，每個人的職業(yè)不可能終變。這一切都要求我