PLC课设--加热反应炉

湖南工程学院课程设计课程名称电气控制与PLC课题名称加热反应炉电气控制系统设计专业班级姓名学号指导教师2013年12月20日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC课题名称加热反应炉电气控制系统设计专业班级姓名学号指导教师审批任务书下达日期2013年12月9日课程设计完成日期2013年12月20日设计内容与要求一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二.课程设计的内容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制加热反应炉电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。3.选择电器元件，列出电器元件明细表。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。三.课程设计的要求1.所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》。3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。主要设计条件编程软件及实物PLC，PLC实验室设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写）。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排1.第一周星期一上午：课题内容介绍。2.第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3.第一周星期二～第一周星期五：确定控制方案。绘制加热反应炉电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4.第二周星期二：试验调试5.第二周星期三～第二周星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社[3]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：重庆大学出版社[4]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[M].北京：水利电力出版社[5]谢桂林.电力拖动与控制[M].北京：中国矿业大学出版社[6]刘星平.电气控制技术实验指导书.湖南工程学院附录：课题简介及控制要求1.课题介绍加热反应炉结构：结构如上图所示。上液面、下液面传感器被液体淹没时为ON，即逻辑值为1。压力传感器当炉内压力升到给定值时为ON，逻辑值为1。温度传感器当炉内温度升高到给定值时为ON，逻辑值为1。阀Y1、阀Y2、阀Y3、阀Y4均为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。在加热回路中，接触器KM闭合时发热器开始加热，断开时停止加热。2.控制要求按以下动作要求设计PLC控制系统。加热反应炉工艺流程如下：加热反应炉的工艺过程如下：第一阶段：送料控制（1）.检测下液面、炉内温度、炉内压力是否都小于给定值，即下液面传感器、温度传感器、压力传感器都为OFF（逻辑值为0）。若是小于给定值，则开启排气阀Y1和进料阀Y2。（2）.当液面上升到上液面时，即上液面传感器为ON，应关闭排气阀Y1和进料阀Y2。（3）.延迟20S，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，内压力上升。（4）.当压力升到给定值时，即压力传感器为ON，关闭氮气阀。送料过程结束。第二阶段：加热反应控制（1）.交流接触器KM得电动作，接通加热炉发热器EH的电源。（2）.当温度升高到给定值，即温度传感器为ON时，交流接触器KM失电，切断加热器的电源。（3）.延迟10min，加热过程结束。第三阶段：泄放控制（1）.打开排气阀，使炉内压力下降到预定的最低值，即压力传感器为OFF。（2）.打开泄放阀，当炉内液面下降到下液面，即下液面传感器为OFF时，关闭泄放阀与排气阀。系统恢复到初始状态，准备进入下一循环。泄放阀YV4目录第1章绪论......................................................1第2章对加热反应炉控制总体设计方案................................22.1PLC软硬件介绍..............................................22.1.1PLC的特点：..........................................22.2加热反应炉简介.............................................32.2.1加热反应炉结构图及简介：..............................32.2.2加热反应炉的I/O接口方案：............................42.3加热反应炉对电气控制系统的要求.............................42.3.1进料控制要求..........................................42.3.2加热反应控制要求......................................52.3.3泄放控制要求..........................................5第3章电气控制系统的硬件设计......................................63.1电气元件...................................................63.2PLC的I/O接线图............................................6第4章电气控制系统软件设计........................................84.1加热反应炉控制系统软件工艺流程图：.........................84.2加热反应炉控制系统软件顺序功能图：.........................94.3PLC控制系统软件指令表：................................................................................10第5章控制程序调试运行...........................................13第6章课程设计总结...............................................19参考文献..........................................................20附录：............................................................211第1章绪论加热炉是轧钢生产企业中的主要耗能设备，如何提高燃料利用率，是节能降耗需解决的主要问题。加热炉控制的核心——燃烧过程控制，就是在各种燃烧工况条件下，找到合理的最佳空燃比，使燃烧处于较佳状态，从而提高炉温控制精度，保证钢锭以较快的速度达到出钢温度，节约能源，减少氧化烧损。我国工业加热炉的能源消耗大，浪费严重，普遍存在空气过剩系数过大的问题。这主要是由于调节手段的落后，难以保证理想的燃烧工况。因此从提高工业加热炉的热工检测与控制水平着手，将具有很大的节能空间。温度也是工业对象中很重要的一个参数，广泛的应用在冶金、化工、机械各类加热炉热处理和反应炉等工业中，其中安全生产更是关系到人民群众生命财产安全，关系改革发展稳定的大局。高度重视和切实抓好安全生产工作，是贯彻和落实科学发展观，维护广大人民群众的根本利益及构建社会主义和谐社会的必然要求。所以在企业生产中，需要采用先进生产技术和措施增加工作人员和生产设备的安全。加热反应炉是冶金，化工工业常用的重要设备，过去仅靠人工经验进行操作，往往存在送料，温度，压力等条件变化时不能实施有效控制的问题，产品质量不稳定甚至出现次品，造成原料浪费，给企业带来经济损失。可编程控制器PLC（programmablelogiccontroller）以其可控性高，功能强，控制灵活等特点，已成为目前工业现场环境的首选控制装置。它不仅能实现复杂的顺序控制，还能完成少量模拟量的过程控制，且编程简单，使用方便，所以，选用可编程控制器对加热反应炉电气设备进行改造实现加热反应炉的可视化安全生产控制。2第2章对加热反应炉控制总体设计方案2.1PLC软硬件介绍PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.1.1PLC的特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）配套齐全，功能完善，适用性强（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造（5）体积小，重量轻，能耗低32.2加热反应炉简介2.2.1加热反应炉结构图及简介：图2.1：加热反应炉结构图结构图如上图所示。上液面、下液面传感器被液体淹没时为ON，即逻辑值为1。压力传感器当炉内压力升到给定值时为ON，逻辑值为1。温度传感器当炉内温度升高到给定值时为ON，逻辑值为1。阀Y1、阀Y2、阀Y3、阀Y4均为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。在加热回路中，接触器KM闭合时发热器开始加热，断开时停止加热。42.2.2加热反应炉的I/O接口方案：输入接口输出接口I0.0：启动开关Q0.1：排气阀Yv1I0.1：停止开关Q0.2：进料阀Yv2I0.2：上液面传感器SQ1Q0.3：氮气阀Yv3I0.3：下液面传感器SQ2Q0.4：泄放阀Yv4I0.4：压力传感器SPQ0.5：接触器KMI0.5：温度传感器ST表2.12.3加热反应炉对电气控制系统的要求2.3.1进料控制要求（1）.检测下液面、炉内温度、炉内压力是否都小于给定值，即下液面传感器、温度传感器、压力传感器都为OFF（逻辑值为0）（2）.若是小于给定值，则开启排气阀Y1和进料阀Y2（3）.当液面上升到上液面时，即上液面传感器为ON，应关闭排气阀Y1和进料阀Y2（4）.延迟20S，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，内压力上升（5）.当压力升到给定值时，即压力传感器为ON，关闭氮气阀。送料过程结束52.3.2加热反应控制要求（1）.交流接触器KM得电动作，接通加热炉发热器EH的电源（2）.当温度升高到给定值，即温度传感器为ON时，交流接触器KM失电，切断加热器的电源（3）.延迟10min，加热过程结束2.3.3泄放控制要求（1）.打开排气阀，使炉内压力下降到预定的最低值，即压力传感器为OFF。（2）.打开泄放阀，当炉内液面下降到下液面，即下液面传感器为OFF时，关闭泄放阀与排气阀。系统