锅炉点火系统PLC课程设计

课程设计报告学生姓名:学号：学院:自动化工程学院班级:测控102班题目:PLC课程设计锅炉点火系统指导教师：职称:2013年6月27日目录1.课题背景和意义............................................................................................................................12.设计题目介绍................................................................................................................................13.系统设计方案................................................................................................................................23.1系统组成.............................................................................................................................23.2系统硬件设计.....................................................................................................................23.2.1I/O地址分配...........................................................................................................23.2.2点火流程图.............................................................................................................33.3软件系统设计....................................................................................................................43.3.1西门子S7-300可编程控制器介绍.......................................................................44.系统仿真调试................................................................................................................................54.1主画面.................................................................................................................................54.2系统画面.............................................................................................................................54.3变量设定.............................................................................................................................64.4用户登录画面.....................................................................................................................74.4.1用户登录界面相关组件设置..................................................................................74.5报警画面.............................................................................................................................84.6趋势视图画面.....................................................................................................................95.结论...............................................................................................................................................96.参考文献........................................................................................................................................9附录................................................................................................................................................1011.课题背景和意义火力发电厂的锅炉点火控制系统原来多采用常规继电器组成回路进行控制。在系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器，使控制系统较为复杂。由于中间环节较多，导致控制系统的故障点增多，降低了系统运行的可靠性。随着PLC(可编程控制器)在各个领域的广泛应用，其经济实用、可靠性高、易编程和便于维护等特点，在自动控制系统中越来越发挥着重要作用，为广大用户所接受。本文以锅炉一个角的点火控制为例，着重探讨PLC在锅炉点火控制系统中的应用及设计。2.设计题目介绍利用西门子S7-300PLC，组态软件WINCCFlexible，触摸屏，交换机及外围的相关低压电器，组成控制系统，根据项目要求，编写相关程序，完成相应的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真。具体要求：（1）制作画面模板，在模板画面中显示“火电厂锅炉点火模拟项目”和日期时钟。（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切换。（3）在系统画面中作出锅炉点火的系统图。（4）炉膛火焰的模拟量数值0～100进行设置。（5）通过外围的开关及信号的操作，模拟锅炉在点火过程中各个阀门及推进器的状态，以二级点火的四角喷燃锅炉的1角为对象，编写程序，程序顺控为进油枪→进点火枪→开吹扫阀→吹扫15秒→关吹扫阀→开油阀，同时点火器打火15秒→判断火焰是否着火，火焰数值大于60，显示点火成功，并退点火枪，点火不成功，则显示点火失败，点火失败后程序顺控为关油阀→开吹扫阀吹扫15秒→关吹扫阀→退油枪→退点火枪，阀门及推进器的位置开关通过外围开关实现，在人机界面上动画显示。（6）炉膛火焰可动画显示，并通过棒图刻度标记当前数值。（7）为了显示流畅的炉膛火焰动画，可通过PLC计数器编写程序，然后把PLC与flexible做好连接（模拟显示）。（8）组态若炉膛火焰的数值低于20时产生一个燃烧不稳的报警。（9）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。2（10）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班组长”用户组，“user1”的密码为“000”。“班组长”用户组的权限为操作和“输入炉膛火焰设定值”。然后在系统画面中的炉膛火焰设定值设定安全权限。即一般用户不能进行炉膛火焰设定值的设定，用户“user1”可以进行设定。（11）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名。能与系统画面进行切换。（12）组态趋势视图画面，能显示炉膛火焰的数据趋势曲线。能与系统画面进行切换。3.系统设计方案3.1系统组成点火系统的核心是1台可编程控制器(PLC),它主要完成锅炉点火时系统所需的各种逻辑控制和运算。由点火设备发出的每一个位置信号均接入PLC,此位置信号除参与逻辑控制以外,还将通过PLC梯形图输出为点火设备到位指示灯信号:一路用于就地操作面板位置显示;另一路则送至集控室作为远程控制时的依据。驱动电路接受PLC输出的控制信号,经交流接触器或继电器驱动后控制点火设备的电磁阀。无论是就地控制方式或远程控制方式,点火设备只接受由PLC控制器发出的控制指令。3.2系统硬件设计3.2.1I/O地址分配表1I/O地址分配表输入元件输入地址输出元件输出地址启动按钮I0.0进油枪Q0.0点火成功开关I0.1进点火枪Q0.1点火失败开关I0.2开吹扫阀Q0.2进油枪到位开关I0.4开油阀Q0.3进点火枪到位开关I0.5点火器打火Q0.4退点火枪到位开关I0.6退油枪到位开关I0.733.2.2点火流程图以二级点火的四角喷燃锅炉的1角为对象的程序顺控流程图图1点火流程图按点火开关进油枪进点火枪开吹扫阀吹扫延迟关吹扫阀开油阀同时点火器打火15S退点火枪火焰数值大于60？关油阀开吹扫阀吹扫延迟关吹扫阀退油枪退点火枪YN43.3软件系统设计3.3.1西门子S7-300可编程控制器介绍SIMATICS7-300是一种通用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在各种工业领域中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。SIMATICS7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：(1)高速的指令处理。0.1～0.6us的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。(2)人机界面(HMI)。方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。(3)诊断功能。CPU的智能化的诊断系统可连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件。(4)口令保护。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改SIMATICS7-300系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成如图7.1所示。它的主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理单元模块(CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7PLC相连。3.3.2各模块组态（1）电源模块：PS3075A(2)CPU模块：CPU315F-2PN/DP(3)输入口模块：DI16/DO1624V/0.5A(4)输出口模块：AI4/AO28/8Bit(5)信号模块：SM-3005图2各模块组态图4.系统仿真调试4.1主画面从工具视图拖入一个文本域，修改文本内容为主画面，后期建立几个子画面，为了实现画面间的相互切换，要分别将左侧项目视图中对应的画面