陕西科技大学-PLC课程设计-锅炉车间输煤机组控制

《电气控制及PLC》课程设计-1-目录第一章系统方案设计.......................................................................................................-2-1.1设计内容及目标..................................................................................................-2-1.2设计要求.............................................................................................................-2-1.3设计方案.............................................................................................................-3-1.3.1设计信号说明............................................................................................-3-1.3.2输煤机组运行过程....................................................................................-4-1.3.3程序流程图................................................................................................-5-1.3.4上位机监控...............................................................................................-6-第二章下位机设计...........................................................................................................-7-2.1硬件电路设计......................................................................................................-7-2.1.1系统控制主电路图设计.............................................................................-7-2.1.2电器元件的选择........................................................................................-8-2.1.3I/O地址分配..............................................................................................-8-2.1.4PLC控制电路接线图.................................................................................-9-2.2软件设计...........................................................................................................-10-2.2.1顺序功能图.............................................................................................-10-结束语.............................................................................................................................-11-参考文献.........................................................................................................................-13-附录1：PLC梯形图程序................................................................................................-14-附录2：组态王应用程序命令语言..................................................................................-22-《电气控制及PLC》课程设计-2-第一章系统方案设计1.1设计内容及目标本项目要求输煤机组主要由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成，最终实现对锅炉的输煤机组的运行控制,具备开车、停车的自动和手动控制功能，需具备提醒、保护和紧急停车功能。此外要对供煤机组的运动过程实时监控，在突发故障或意外情况是给予显示以便操作人员对系统故障能够及时排除，此次设计基于以上控制目的。此外在操作台还将有一台触摸屏来监控电控系统运行的各个过程参数。输煤机组控制系统示意图如图2-1所示。输煤方向给料器磁选料器送煤机P1破碎机提升机煤回收方向送煤机P2输煤方向煤送至卸煤仓回收机P2YA(15kVA)M1(3kW)M2(3kW)M3(13kW)M4(5kW)M5(75kW)M6(3kW)图2-1输煤机组控制系统示意图锅炉车间输煤机组控制设计是根据工业锅炉供煤工艺[5]要求进行设计的，其在工业生产中的主要任务是：能够对电机进行启停，手/自动，紧急停车等基本控制要求；能够对对电控系统的各个运行环节进行监控；能够对突发故障进行报警显示。1.2设计要求针对以上设计目标，为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下具体要求：（1）供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；（2）各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔（延时）。启动，停车延时统一设定为10s。启动延时是为保证无煤堆积以发生故障；停车延时是为保证停车时破碎机等为空载状态；（3）运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车，其整个输煤设备也立即停车。此外在现场也有控制系统装置运行的按钮；（4）可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可开启另一套备用设备，由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式。《电气控制及PLC》课程设计-3-1.3设计方案本控制系统是基于PLC控制的设计，并且输煤系统的故障判断是建立在实时监控的基础上的。首先它的硬件部分属于电气控制，软件部分是利用PLC的软件编程对其进行控制[6]，同时利用组态软件建立上位机监测画面，通过与PLC的通信对运行系统进行实时监测和控制。系统总体设计框图如图2-2所示。PLC控制器上位机监控接触器电机接触器磁选料器指示灯报警电铃手动控制自动控制紧急停车过载保护图2-2系统设计总体框图1.3.1设计信号说明输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。HA为开车/停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员，输煤机准备起动请注意安全。HL1为手动运行指示，HL2为紧急停车指示，HL3为系统运行状态指示。为保证输煤机组输煤顺畅，开车采用逆煤流方向启动，停车时按顺煤流方向停车。输煤机组的控制信号说明见表2-1。《电气控制及PLC》课程设计-4-表2-1输煤机组控制信号说明输入输出文字符号说明文字符号说明SA1-1输煤机组手动控制开关KM1给料器和磁选料器接触器SA1-2输煤机组自动控制开关KM21#送煤机接触器SB1输煤机组自动开车按钮KM3破碎机接触器SB2输煤机组自动停车按钮KM4提升机接触器SB3输煤机组紧急停车按钮KM52#送煤机接触器SB4给料器和磁选料器手动按钮KM6回收机接触器SB5送煤机P1手动按钮HL1手动运行指示灯SB6破碎机手动按钮HL2紧急停车指示灯SB7提升机手动按钮HL3系统运行状态指示灯SB8送煤机P2手动按钮HA报警电铃SB9回收机手动按钮FRM1～M6，YA过载保护信号1.3.2输煤机组运行过程1.手动开车/停车功能SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB4～SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。2.自动开车/停车功能SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。(1)正常开车按下自动开车按钮SB1，音响提示5s后回收电动机M6起动运行；10s后送煤机P2电动机M5电动机起动运行；10s后提升电动机M4起动运行；10s后破碎电动机M3起动运行；10s后送煤机P1电动机M2起动运行；10s后给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并；10s后，点亮HL3系统运行状态指示灯，输煤机组正常运行。(2)正常停车按下自动开车按钮SB2，音响提示5s后给料器电动机M1和磁选料器YA停车，同时，熄灭HL3系统运行状态指示灯；10s后送煤机P2电动机M2停车；10s后破碎电动机M3停车；10s后提升电动机M4停车；10s后送煤机P1电动机M5电动机停车；10s后，回收电动机M6停车；至此输煤机组全部正常停车。《电气控制及PLC》课程设计-5-(3)过载保护输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示，HA电铃断续报警20s，到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。(4)紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同，当按下紧急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL2连续闪亮10s，直到事故处理完毕，恢复正常生产。(5)系统正常运行指示输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA按照程序全部正常起动运行后，HL3指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则视为故障，输煤机组停车。1.3.3程序流程图软件部分即程序的设计，程序设计要根据I/O地址的分配和要实现的功能结合硬件电气的连接进行编程，来实现设计系统要完成的功能，PLC进入运行状态后，首先进行手动/自动的选择，所以程序的主流程图如图2-3所示。开始内部初始化自动手动控制NY自动控制图2-3控制程序主流程图当系统以手动方式运行时，是单个设备点动控制，较为简单，这里不再做程序流程图。当系统以自动方式运行时，PLC运行的程序流程图如图2-4所示。《电气控制及PLC》课程设计-6-按下自动开车按钮回收电机M6启动送煤电机M5启动提升电机M4启动破碎电机M3启动送煤电机M2启动给料电机M1启动给料电机M1启动故障结束YYYYYYYNNNNNNYY停车正常输煤NN开始图2-4输煤机组程序设计流程图1.3.4上位机监控监控部分是利用组态软件建立监控画面，通过建立通道连接、动画连接和控制策略实现PLC与上位的行通信后的运行动