PLC控制锅炉输煤系统设计（单片机论文

1、JIU JIANG UNIVERSITY 毕业论文设计题 目： PLC控制锅炉输煤系统设计 院 系： 电子工程学院 专 业： 自 动 化 姓 名： 邱 涛 班 级： 电 A0631 指导教师： 蔡 苗 苗 二零一零年五月前言本设计论文是自动化专业毕业论文，主要是利用FX2N系列可编程序控制器来设计锅炉（热电厂）输煤控制系统。此次毕业设计的课题内容即为PLC在锅炉（热电厂）输煤传送带控制系统中的应用. 其设计内容和要求是：输煤系统分卸煤与上煤两大部分。料斗和1#3#皮带负责把煤由铁路从煤场输送到配煤场。煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝石，由给煤机给煤经4#A7#A到0#或者4#B7#B到0#送进锅炉，

2、共12条皮带，配煤场靠近铁路，与发电房侧的电控室相距1000M. 方案要求用一台PLC控制卸煤、给煤。系统具备很多自动化控制的功能：(1)系统启动前各台设备预警;(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室由显示灯显示出来。输煤系统是热电厂中较为庞大的一个公用系统，现

3、阶段的大多数热电厂中，其输送过程是通过皮带输送机来完成，整个输煤系统由多台输送距离较长的皮带输送机组成。输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤场，由给煤机给煤，再经由皮带机传送到锅炉。在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心，整个系统采用了一台PLC控制12台皮带机，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制皮带输煤机，实现了逆煤启动、顺煤停止、故障停止、紧急停止的功能，并且有手动控制和自动控制两种控制方式， 从而实现了输煤系统的自动化功能。热电厂输煤系统大都使用皮带机输送，实际生产系统中设备多，任务繁重，系

4、统战线长，环境恶劣，噪声和粉尘污染严重，运行人员劳动强度强，现场工作人员身体受到严重危害。因而为了减轻运行人员的劳动强度，减轻恶劣环境对现场工作人员身体危害，提高工作效率和安全经济运行水平，加装卸煤上煤整体自动化控制装置势在必行。摘 要：本篇文章介绍了一种利用先进的PLC技术对热电厂(锅炉)自动输煤系统进行技术改造的方案；并且叙述了皮带机的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。输煤系统是热电厂中较为庞大的一个公用系统，现阶段的大多数热电厂中，其输送过程是通过皮带输送机来完成，整个输煤系统由多台输送距离较长的皮带输送机组成。输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤

5、场，由给煤机给煤，再经由皮带机传送到锅炉。在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心，整个系统采用了一台PLC控制12台皮带机，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制皮带输煤机，实现了逆煤启动、顺煤停止、故障停止、紧急停止的功能，并且有手动控制和自动控制两种控制方式， 从而实现了输煤系统的自动化功能。关键词：可编程序控制器；输煤自动控制系统 ；皮带输送机；单机控制；联动控制ABSTRACT：This article introduces the advanced technique of PLC in a kind of the

6、 exploitation to transport to the hot power station the coal control system proceeds the project that technique reforms;And described the belt conveyer basic theory,PLC basic theory,PLC engineering design step.The coal system is a comparatively huge public system in the heat and power plant to fail,

7、 in most present heat and power plants, to send course to come and finish through belt conveyer, fail coal system send and make up by many set from the longer belt conveyer entirely it. Fail coal main task of system to store from hopper and transmission of belt coal yard send to buy the coal yard, g

8、ive the coal by the coal giving machine, and then convey to the boiler via the belt machine. Prove and fail coal system unload coal and belt to pay coal transmitted and controlled mainly in design this. Its time and fail coal belt control system use FX2N series PLC of Mitsubishi Company as core of c

9、ontrolling, Whole system adopt a PLC control 12 belt machines, the whole control system sets up a control room.It make use of the machine that PLC control leather belt transport coal in this design,on the original basic ,execute reflux start,downstream stops and obstacle stops,the function of the ur

10、gent ceasing,and have the handicraft move the control with control two kinds of controls method automatically,so realize automation function that transport the coal system.KEYWORDS: Programmable logic computer; Coal strop transporting; Belt conveyer; The unit controlling; Link and control系统总体设计在确定控制

11、系统的总体设计方案之前，要先进行生产实际和生产设备的调查研究，现有系统信息、设备原始资料是进行系统设计的先提条件。热电厂输煤系统大都使用皮带机输送，实际生产系统中设备多，任务繁重，系统战线长，环境恶劣，噪声和粉尘污染严重，运行人员劳动强度强，现场工作人员身体受到严重危害。因而为了减轻运行人员的劳动强度，减轻恶劣环境对现场工作人员身体危害，提高工作效率和安全经济运行水平，加装卸煤上煤整体自动化控制装置势在必行。本次设计的思路就是热电厂输煤系统的PLC自动控制。输煤系统有两条输煤线，包括料斗、给煤机、0#、1#7#等12条皮带机，在电厂中有着极为重要的地位，一旦不能正常工作，发电就会受到影响。为了

12、保证生产运行的可靠件，输煤系统采用自动（联锁）、手动（单机）两种控制方式，自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤廊环境恶劣，全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行，仪表盘上设有各个设备的启、停按钮，还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现，设备状态监测和皮带跑偏监测以及故障纪录功能则由上级工业控制计算机完成。在我的设计方案中其设计要求是：起动设备时先起动最后一台皮带机或者设备，经过5S延时后，再依次起动其他的皮带机；停机时先停止最前一台设备，待料运送完毕后再依次停止其他设备；当某台设备发生故障时，该设备前面的设备立即停止，而该设备以后的皮带机待料运送完后才停止。系统的自

13、动化控制功能：(1)系统启动前各台设备预警;(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC与总控机;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室屏幕上显示。整套输煤系统的控制由一台PLC控制，由0#7#等12条输送带完成输煤工作，整个控制系统分为卸煤和上煤两个部分，由一个控制室控制。1#，2#，3# 皮带输煤带完成

14、卸煤工作，0#，4#，5#，6#，7#等皮带输送带完成上煤工作。上煤工作分AD、BD两种方式运行，卸煤部分与上煤部分都具有单机和联机控制、手动和自动方式供选择，都具有联机起动、联机停止、急停、故障停止和报警功能。当运行方式为联机时，按下启动按钮，由预备铃响对各岗位发出预告信号，卸煤部分首先启动3#皮带输送带，上煤部分首先启动0#皮带输送带，然后都按着逆煤流方向逐一启动每台联锁电机，最后一台电机启动完毕后，各台设备正常运行。正常停机时，按下停止按钮，卸煤部分料斗停止下煤，经一定延时后，各输送带按顺煤流方向依次延时停机；上煤部分给煤机停止给煤，经一定延时后，各输送带也按順煤流方向依次延时停机。当需

15、要紧急停止时，按下急停按钮，系统的各个运行设备同时断电，使正在运行的皮带机或设备同时停机。如果设备故障，该设备及其前面的设备立即停机，而该输送带以后的皮带待料运完后停机。上煤部分有两种工作方式。AD的工作方式为：给煤机4#A5#A6#A7#A0#锅炉；BD的工作方式为：给煤机4#B5#B6#B7#B0#锅炉。在生产实践中设计成两种工作方式就是为了有多种输煤途径供选择，不耽误为机组保质、保量提供燃煤的目的，当一种发生故障，还有另一种输煤方式可供选择，使系统可以保质、保量的照常提供燃煤。整个系统可显示各皮带输送带和输煤设备的运行状况，并对整个输煤过程的所有情况做出实时记录。使用可编程序控制器构成控

16、制系统的设计步骤如图3.1所示，与常用的继电器控制工艺过程分析硬件设计分析控制要求软件设计确定I/O设备选择PLC分配I/O点数绘制流程图I/O接线图的设计控制面板的设计主电路的设计设计梯形图绘制程序指令表输入程序并检测调试选择外部设备 控制系统设计步骤逻辑设计比较，组件的选择代替了原来的部件选择，程序设计代替了原来的硬件逻辑设计。在本设计中的输煤控制系统的设计中应考虑的因素有：（1）系统组成方案与网络通信方式；（2）系统总的I/O点数。考虑适当余量，以此选择PLC框架个数和I/O模块数量；（3）控制系统的工艺流程，复杂程度。根据控制的复杂程度选定存储器容量；（4）输入/输出设备规格。包括控制

17、信号类型、大小，负载设备的性质。以此确定输入/输出模块类型；（5）CPU选择。由存储器容量、输入/输出点数和模块类型、运算功能和运算速度等因素选择合适的PLC机型；（6）根据输入信号和输出控制设备类型，选择合适的I/O模块；（7）按照模块化、结构化设计方法设计系统程序；（8）充分考虑系统的抗干扰性能；在保证系统性能和可靠性的前提下，组成性能价格比高的控制系统。硬件设计PLC工作可靠，抗干扰能力强，各功能模块配套方便，可减少大量的继电器，实现传统继电器控制难以实现的复杂控制，可充分利用PLC软件，使电器控制严格执行互锁，对许多涉及安全问题或比较重要的互锁不易采用软件互锁而应尽量采用硬件互锁，提高

18、系统的可靠性。PLC硬件应用的要求：要应用好PLC，防止产生不应有的损坏，其硬件必须符合和满足如下应用的要求：（1） 物理环境 1、环境温度：060，最好40，在PLC安装处，要安装一个通风排气扇散热。2、环境湿度：一般在3585以下并无凝结现象。3、防止空气中含有金属粉尘或腐蚀性气体以及太阳紫外线直射，将控制柜进行封闭。4、避免PLC主机直接受到震动或撞击，远离震动、冲击源。（2）电气环境1、防噪音措施：采取屏蔽电缆线、屏蔽层和远离带噪音的电磁开关等。2、磁波干扰：采取可靠接地和封闭方法。可编程序控制器PLC的选型从以上PLC的出现到PLC的发展过程，以及其自身的特点和与继电器控制逻辑的比较

19、，都充分体现了PLC控制系统代替继电器控制的必然。在实际中适用于工程应用的可编程序控制器种类繁多，性能各异，可编程序控制器PLC的选用在应用设计的开始即可根据工艺提供的资料及控制要求等预先进行。一般可以从以下几个方面来考虑：可编程序控制器物理结构及控制方式的选择根据物理结构，可以将可编程序控制器分为整体式和模块式。整体式每一I/O点的平均价格比比模块式的便宜，小型控制系统一般使用整体式可编程序控制器。模块式的可编程序控制器的功能扩展方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数等的选择，比整体式可编程序控制器灵活的多，模块式可编程序控制器还具备多种特殊I/O模块供

20、用户选用，可完成各种特殊的控制任务，在判断故障范围和维修时更换模块等也很方便。因此较复杂，要求较高的系统一般采用模块式可编程序控制器。系统如有模拟量闭环控制、快速响应、高速计数、通信联网和运动控制等特殊要求，可以选用有相应特殊I/O模块的可编程序控制器计数，也可以选用内置相应功能的整体式可编程序控制器。控制方式可分为独立式、集中式和分布式等，而在本次输煤系统的设计中采用了两台PLC控制，按其所要完成的任务，设计中采用的是集中式控制方式。 CPU的能力CPU的能力是可编程序控制器最重要的性能指标，也是机械选择时首要考虑的问题。实际上I/O点数，响应速度和软件功能都属于CPU的能力，后面分点提出，

21、这里只说明除此之外的CPU能力。可编程序控制器的CPU能力还应包括处理器的个数，根据处理器的个数和位数就可粗略了解该可编程序控制器的基本特征；CPU的存储器的性能，存储器是存放程序和数据的地方，从使用角度考虑存储器的性能主要是可供用户使用的存储器能力。它应包括存储器的最大容量，可扩展性，存储器的种类。存储器的容量选择在下一点将单独提出，存储器扩展性和种类多少则体现了系统构成的方便和灵活；中间标志，计时器和计数器的能力，这一性能实际上也体现了软件功能。中间标志的多少和类型对系统的使用性能具有一定关系，如果构成的系统庞大，控制功能复杂，就需要较多的中间标志。对于计时器和计数器不但要知道它们的多少，

22、还要知道它们的计时和计数范围。其它的性能参数，包括电流消耗，工作环境要求，寿命时间等。总之，CPU的能力是一种综合的性能指标，而且要根据实际需要进行选择，以满足工作应用的要求。I/O点数的确定I/O点数是可编程序控制器的一个简单明了的性能参数，也是应用计算机赛最直接的参数。在机型选择时必须注意一下问题：产品手册上给出的最大I/O点数的确却含义，由于各公司的习惯不同，所给出的最大I/O点数含义并不完全一样，有的给出的时I/O总点数，即包括输入也包括输出，也就是手册上给出的点数是输入点数和输出点数之和，有的则分别给出最大输入点数和最大输出点数。要分清模拟量I/O点数和数字量I/O点的关系。有的产品

23、模拟量I/O点数要占数字量I/O点数，有的产品则分别独立给出且互相并无影响。远程I/O的考虑，对于较大的控制系统，控制对象较为分散，一般都要采用远程I/O，在选择机型时，要注意可编程序控制器是否具有远程I/O的能力和能驱动远程I/O点数。智能I/O的考虑，在机型选择考虑I/O点数的同时，还要考虑智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解决高速计数，闭环控制等特殊的控制功能。I/O点数的余量，无论如何，在系统硬件设计中要留有充分的I/O点数作为备用，这主要时基于二方面的考虑，一是系统设计的更改，如果不留有充分的余量，一旦系统设备调整，控制功能增加，就要全部推翻原有设计好的系统，造成不必要的损

24、失；二是手册上给出的最大I/O点数都是在理想情况下获得的参数，一旦满负荷运行，就要影响整个系统的响应速度和可靠性，给系统带来不良的影响，为了保证所设计的控制系统的正常运行，在系统硬件设计时，建议根据实际I/O点数留有2030的余量。响应速度对于数字量控制为主的工程应用项目，可编程序控制器的响应速度都可满足实际需要，不必给以特殊的考虑。对于模拟量控制的系统，特别是具有较多闭环控制的系统则必须考虑可编程序控制器的响应速度。考虑响应速度主要是从二个方面考虑。一是可编程序控制器程序的语句处理时间，另一个是可编程序控制器的扫描周期。一般手册上都给出语句处理时间，而且是以处理1K的语句所需时间计算的。在实

25、际应用中要注意逻辑处理指令和字处理主令所需时间是不同的，有的产品中给出每条指令的处理时间。在PLC中给出的扫描周期都是最大的扫描周期时间，而系统中实际运行的扫描周期则与系统所连接设备的多少和应用软件的多少及复杂程序有关。在机型选择时还应该注意最大的扫描周期是否可以重新设定，如果可以重新设定，适应性则更强。在有个特殊响应速度要求的情况下，还要考虑系统中断处理和直接控制I/O功能，这些功能可以随时处理，而不变扫描周期的限制，当然这些功能都是有一定的具体要求的，有的也与系统硬件配置有关。整个系统的响应速度还与输入输出有关，因为任何输入输出模板都有一定的时间滞后。总之，不同的控制对象对响应速度有不同的

26、要求，要根据实际需要选择可编程序控制器，控制对象信号变化速度快，则要求响应速度快，控制对象信号变化速度慢，则要求响应的速度就不同。存储器容量的选择在初步估算时，对于仅需开关量控制的系统，将I/O点数乘以8，就是所需的存储器的字数，这一要求一般都能满足，在只有模拟量输入，没有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量信号作数据传送，数据滤波和比较运算等操作。估算时可为每路模拟量准备100个存储器字，在既有模拟量输入又有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量作闭环控制，涉及的运算相当复杂，需要的用户存储器比只有模拟量输入时要多一些，估算时可为每路模拟量准备200个存储器字，当模拟量路数较少时，应将系统适当增大

27、，反之则应将系统适当减小。由于本人编程水平有限，在考虑存储器的容量时，多留了一些裕量。在自动测量，自动存储和对系统补偿等正常场合，对存储器的要求是很大的，有时甚至要求可编程序控制器有十几K字的甚至几十K字的存储容量。在选择可编程序控制器的型号是不应盲目追求过高的性能指标，在I/O点数和存储器容量方面应留有一定的裕量。作为单机小规模控制使用的场合，由于工艺简单、程序固定，多数使用EPROM存储器或EPROM+RAM存储器。对于大、中规模的可编程序控制器，往往用于工艺比较复杂且多变的场合，程序改变较多，因此一般都使用CMOS RAM存储器，且有后备电池，以便关机时存储信息。存储器的选择有两种方法：

28、一种是根据编程实际使用的节点数计算，这种方法可精确地计算出存储器实际使用容量，缺点是要编完程序之后才能计算；另一种方法，也是我们常用的方法是估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按下面给出的公式进行估算。代替继电器： M=Km(10*DI)+(5*DO) （4.1)模拟量控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI) (4.2)多路采样控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)+1+采样点*0.25 (4.3)需开关量控制：M=I/O点数*8 (4.4)式中，DI数字（开关量）输入信号 DO数字（开关量）输出信号 AI模拟量输入信号 Km每个节点所占有存储器

29、字节数 M存储器容量可编程序控制器的指令系统由于可编程序控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也不完全相同，现代的可编程序控制器的指令功能越来越强，内部元件的个数也越来越多。任何一种可编程序控制器都可以满足开关量控制系统的要求，如果系统要求完成模拟量与数字量的转换，PID闭环控制，运动控制等工作，可编程序控制器应有算术运算，数据传送等功能，有时甚至要求有开方、对数运算和浮点数运算等功能。在机型选择时，从指令系统方向应注意下述内容：指令系统的总语句数，这一点反映了整个指令所包括的全部功能；指令系统的种类，主要应包括逻辑指令，运算指令和控制指令，具体的要求则与实际要完成的控制功能有关；指令系

30、统的表达方式，指令系统的表达方式有多种；应用软件的程序结构图，程序结构有模块化的程序结构，有子程序式的程序结构；软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时，还要考虑到软件的开发手段，一般的厂家对可编程序控制器都配有专用的编程器，提供较强的软件开发手段，有的厂家在此基础上还开发了专用软件，可利用通用的微型机作为软件开发手段，这样就更加方便了用户的需要。机型选择的其他考虑在考虑上述性能后，还要根据工程应用实际考虑其它一些因素，包括：性能价格比，毫无疑问，高性能的机型必然需要较高的价格，在考虑满足需要的性能后，还要根据工作的投资状况来确定机型；备品备件的统一考虑，无论什么样的设备，投入生产以后都要具有一

31、定数量的备品备件，在系统软件设计时，对于一个工厂来说应尽量与原有设备统一机型们这样就可减少备品备件的种类和资金积压，同时还有考虑备品备件的来源，所选机型要有可靠的订货来源；计数支持，选定机型时还要考虑有可靠的计数支持，这些支持包括必要的技术培训，设计指导，系统维修等内容。总之，在选择系统机型时要依据前面所述的根据，按照可编程序控制器本身的性能指标对号入座，选择合适的系统。以此为依据，我选用三菱公司的FX2N系列可编程序控制器。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。由以上的系统设计分析可知：热电厂PLC输煤自控系统共有33个输入点，20个输出点，所以根

32、据它的输入输出点数我选用FX2N-80MR型号的PLC。电动机的选型电机根据系统的要求选择Y系列三相异步电动机。电动机的定子饶阻为接法，采用B级绝缘，采用全压启动。电动机的额定电压为380V，额定频率为50HZ，额定功率分别为：M1：卸煤部分1#输送带电动机 Y200L-4（30KW）M2：卸煤部分2#输送带电动机 Y160M-4（11KW）M3：卸煤部分3#输送带电动机 Y200L-4（30KW）M4：上煤部分4#A输送带电动机 Y132S-4（5.5KW）M5：上煤部分5#A输送带电动机 Y225S-4（37KW）M6：上煤部分6#A输送带电动机 Y225M-4（45KW）M7：上煤部分7

33、#A输送带电动机 Y160L-4（15KW）M8：上煤部分4#B输送带电动机 Y132S-4（5.5KW）M9：上煤部分5#B输送带电动机 Y225S-4（37KW）M10：上煤部分6#B输送带电动机 Y225M-4（45KW）M11：上煤部分7#B输送带电动机 Y160L-4（15KW）M12：上煤部分0#输送带电动机 Y160M-4（11KW）M13：上煤部分给煤机电动机 Y132S-2（7.5KW）其电机型号的选择如表4.1所示。表4.1 电机型号参数对照表电 机型 号额定功率（KW）额定电流（A）同步转速（r/min）效率（%）功率因数堵转电流堵转转矩电机台数Y112M-248.228

34、9085.50.87702.21Y132S-25.511.1290085.50.887.02.02Y132S-27.515290086.20.887.02.01Y160M-21122.5150087.50.857.01.42Y160M-21529.53000880.887.01.72Y180M-23057.2300089.50.897.01.72Y180M-23769.8300090.50.897.01.92Y200M-24584.53000910.897.01.92按钮及保护装置的选型刀开关开关和小容量电机非频繁启动的操作开关。由操作手柄、刀片、触头座和底板等组成。刀开关安装时，手柄要向上，

35、不得倒装或平装。接线时，应将电源接在上端，负载接在下端，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就能使电弧迅速拉长而且熄灭， 这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故的发生。适用于各皮带机、破碎机、给煤机、通风机的电源开关。根据系统的工作情况选用HR1-60型胶刀开关。按钮按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制信号。按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳组成，通常做成复合式，即具有常闭触点和常开触点。按钮在系统中有启动停止复位清零选择等作用。一般性的按钮可选用LA18-22型，其中-常开-常闭触头各两个；紧急按钮可选用LA18-22J型；当按钮作为选择

36、开关时可选用带指示灯的按钮，可选用LA19-11B/D。接近开关接近开关是一种传感器元件，可分为电感式、电容式两种。其电压等级有：直流型10V到60V不等；交流型的由24V到250V。其型号可根据实际情况合理选用，而且输出电流最大为200mA。交流型又有二线、三线、四线等几种。三线、四线又有NPN、PNP两种。广泛使用的PLC输入模板，输入信号是以负极为参考点，此时只能选用PNP型接近开关。在本设计中，选用LXJ8（3SG）3234-ONR01，允许输入电压范围AC30250V，动作距离8mm.，输出电流20300mA，动作频率15HZ。在系统的实际工作过程中，犁煤机是不受PLC的控制的，而且

37、也不带电操作，完全由现场工作人员现场操作，当需要用的时候才用，但是在整个设计的要求中要有犁煤机的工作显示，于是在每台犁煤机上装有一个接近开关即交流接触器和一个显示灯，以反映它的工作情况，当犁煤机工作其接近开关就会动作，显示灯亮，为了工作的安全，对犁煤机的显示接110V的电压。热继电器热继电器的种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其主要由热元件、双金属片、触头三部分组成。双金属片是热继电器的感应元件，它由两种不同线膨胀系数的金属机械辗压而成。热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中作电动机的过载保护。电动机在实际运行中，常遇到过载情况，过载时间长时，绕组温升超过了允许值

38、是将会加剧绕组绝缘老化，缩短电机的使用年限，严重时甚至会使电机绕组烧坏。因此，凡电机长期运行时，都需要对其过载提供保护装置。选用热继电器主要应考虑的因素有：额定电流或热元件的整定电流要求均应大于被保护电路或设备的正常工作电流。作为电动机保护时，要考虑其型号、规格和特性、正常启动时的启动时间和启动电流、负载的性质等。在接线时对星型联结的电动机，应选择带断相保护的热继电器。所选用的热继电器的整定电流通常与电动机的额定电流相等。在此系统中选用JR16-20型的热继电器。 熔断器熔断器是一种简单而有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用做短路

39、保护。熔断器的容体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，容体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发声短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔断器断切电路，从而达到保护电路的目的。（1） 熔器类型的选择 其类型应根据线路的要求、使用场合和安装条件来选择。例如用于电动机过载保护设时，一般要求熔断器容量不大，也不要求限流，但希望其安秒特性平稳；用于配电时，如短路电流较大，则选高分断能力或要求带限流作用的，如RT0系列；在经常发生故障的地方，最好选用可折式，如RC1A、RL1、RM10等系列；在易燃品的地方，当然禁止选用敞开式的，并且其快速性应该很好等。（2）

40、 熔断器额定电压的选择 其额定电压应大于或等于线路的工作电压。（3） 熔断器的额定电流的选择 其额定电流必须大于或等于所装的熔体的额定电流。（4）熔体的额定电流的选择 熔体的额定电流可按以下几种情况选择：1）、对于电炉、照明等阻性负载的短路保护，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即 IfuI （4.5）式中，Ifu为熔体的额定电流；I为电路的工作电流。2）、保护一台电动机时，考虑到电动机启动冲击电流的影响，应按下式计算 Ifu（1.52.5）IN （4.6）式中，IN为电动机的额定电流 。3）、保护多台电机时，则应按下式计算 Ifu（1.52.5）INmax+IN （4.7）式中，

41、INmax为容量最大的一台电机的额定电流；IN为其余电动机的额定电流的总和。4）、要依据动作特性校验所选择熔断器以及上下级的配合，前者是熔断器自身特性于保护对象的匹配问题，后者是熔断器之间的配合问题，在要求时才进行校验。由公式得：4KW的电机8.22=16.4A可选用NGT00 20A型的电机；11KW的电机22.52=45A可选用NGT00 50A型的熔断器；15KW的电机29.52=59A 可选用NGT00 63A型的熔断器；同理30KW的电机可选用NGT1 125A型的熔断器、37KW的电机可选用NGT1 160A型的熔断器、45KW的电机84.52=169A 可选用NGT1 160A型

42、、5.5KW的电机可选用NGT00 25A、7.5KW的电机可选用NGT00 35A的熔断器；对于总的电路的熔断器选择，可根据公司计算的，可选择NGT4 1000A型的熔断器。电机主电路图的设计MFL3NL2L1由于所有的皮带电机和给煤机的工作方式和工作环境是一样的，只是功率有所不同，所以它们的主电路的接线方式是类似的。其主电路接线图如图4.1所示：FRKMFL3NL2L1M图4.1 主电路接线图软件设计热电厂输煤皮带控制系统主要是通过皮带运输机完成卸煤及上煤任务，本设计采用以PLC为核心控制12台皮带运输机，其中1#3#皮带机完成卸煤任务；4#7#（有A、B两条输送线）皮带机完成上煤任务。1

43、2台皮带运输机、给煤机分别用13台电动机（M1M13）带动。系统软件控制要求为：（1）起动。起动时，为了避免在前段运输皮带上造成煤料堆积而造成事故，系统要求逆煤料的流动方向按一定时间间隔顺序起动，即先起动该段的最后一台皮带机或设备，经过5S延时后，再依次延时起动该段的其它皮带机和设备。卸煤部分：先起动3#皮带机，经5S延时，2#皮带机起动，经过5S延时，起动1#皮带机，再经过5s延时，起动料斗。卸煤部分的起动过程完成。上煤部分：先起动0#皮带机，经5S延时，7#皮带机起动，经过5S延时，6#皮带机起动，经过5S延时，5#皮带机起动，经过5S延时，4#皮带机起动，再经过5S延时，给煤机起动，上煤

44、部分的起动过程完成。（2）停止。停止时为了使运输皮带上不残留煤料而造成事故，系统要求顺煤料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即先停止最前一台皮带机或设备，待30S延时后，在依次停止其它皮带机和设备。卸煤部分：先停止料斗，经过30S延时后，1#皮带机停止，经30S延时后，2#皮带机停止，再经305S延时，3#皮带机停止。卸煤部分的停止过程完成。上煤部分：先停止给煤机，经过30S延时后，4#皮带机停止，经过30S延时后，5#皮带机停止，经过30S延时后，6#皮带机停止，经过30S延时后，7#皮带机停止，再经过30S延时后，0#皮带机停止。上煤部分的停止过程完成。（3）紧急停止。当整个系统遇有紧急情况

45、时，这种情况下，系统将无条件地把全部皮带机停止。（4）故障停止。当某台皮带机或设备发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待煤料运完后才停止。如2#皮带机遇有故障时，2#、1#皮带机和料斗立即停止，经30S延时，3#皮带机上无煤料时，3#皮带机停止。整个热电厂输煤控制系统由一台PLC控制，而在实际的运行过程中，整个输煤系统的卸煤部分和上煤部分是两个不同的工作过程，其工作的过程互不受干扰和影响。此输煤系统的卸煤部分和上煤部分分别有单机和联机控制、手动和自动控制的方式供选择。在热电厂的实际现场，在每一台皮带机或设备上都装有一个选择转换开关，以供其选择自动控制方式或是单机

46、（手动）控制方式，综合考虑实际操作的方便性和工厂设备投资成本的高低（可编程序控制器输入输出点数越多价格就会越昂贵），单机（手动）控制方式的设计与PLC的控制和犁煤机的工作显示没有关系，即在每一台设备或皮带机的继电器线圈之间串接一显示灯，在犁煤机的接近开关线路上串接一显示灯，显示其工作状态即可。所以软件部分的设计主要是自动程序的设计，将其分为公共程序、卸煤部分和上煤部分的自动程序设计，其系统程序的示意框图如图5.1所示。公 用 程 序卸煤部分自动程序上煤部分自动程序 图5.1 系统程序示意框图因为整个热电厂输煤控制系统由一台PLC控制，共有0#7#等12条输送带，由一个控制室控制，将这一台PLC

47、放在此控制室，对其说明如下： （1）控制要求整个控制系统可以分为卸煤部分和上煤部分。1#、2#、3#输送带主要完成卸煤工作，即卸煤部分，此部分具有单机控制和联动控制，手动和自动方式供选择且具有急停和报警功能。当运行方式确定为联动后，按下起动按钮，电铃响对各岗位发出预告信号，电铃响一分钟后自动停止，然后起动3#输送带，再按逆煤流方向逐一起动每台联锁电机，最后一台电机起动完后，各台设备正常运行。正常停机按下停止按钮，料斗停止下煤，经一定延时后，各输送带按顺煤流方向依次延时停机。如果遇其设备故障，该设备及其前面的设备立即停机，而该输送带以后的皮带待料运完后停机。0#、4#、5#、6#、7#输送带主要

48、完成上煤工作，即上煤部分，其与卸煤部分的要求一致，只是分AD、BD两种方式运行。（2）控制对象卸煤部分：a、料斗电磁阀1个b、1#输送带皮带传动电动机1台拉绳开关1个c、2#输送带皮带传动电动机1台拉绳开关1个d、3#输送带皮带传动电动机1台拉绳开关1个犁煤机3台，每台装设1个接近开关，共3个。卸煤部分的输入、输出点数如下：1）输入信号。自动/手动方式的选择需要1个输入点；联锁启动、停车、急停车需要3个输入点；给煤机、13号皮带机的热继电器触点需要4个输入点；1#3#号皮带机的拉绳开关需要3个输入点。 共需11个输入点。2）输出信号。联锁启动预告电铃和故障报警电铃需要2个输出点；控制料斗电磁阀

49、和1#3#号皮带机的3个交流线圈需要4个输出点；共需要6个输出点。上煤部分：a、给煤机1台，包括电机1台b、4#输送带（A）、（B）皮带传动电动机2台拉绳开关2个c、5#输送带（A）、（B）皮带传动电动机2台拉绳开关2个d、6#输送带（A）、（B）皮带传动电动机2台拉绳开关2个e、7#输送带（A）、（B）皮带传动电动机2台拉绳开关2个A、B每条输送带需犁煤机1台，共需接近开关2个 f、0#输送带皮带传动电动机1台拉绳开关1个犁煤机3台，需接近开关3个。卸煤部分的输入、输出点数如下：1）输入信号。联锁启动、停车、急停车需要3个输入点；给煤机、4#7#和0#号皮带机的热继电器触点需要10个输入点；

50、4#7#和0#号皮带机的拉绳开关需要9个输入点。 共需22个输入点。2）输出信号。联锁启动预告电铃和故障报警电铃需要2个输出点；AD和BD的工作方式的显示需要2个输出点；控制给煤机和1#3#号皮带机的10个交流线圈需要10个输出点；共需要14个输出点。综上所述，共需要33个输入点，20个输出点，我选择在设计中，首先将根据输入输出将PLC的输入输出端确定，分配所对应的触点，其I/O分配如表5.1所示：表5.1 系统I/O分配表输入设备输入点分配输出设备输出点分配手动/自动选择开关卸煤部分启动按钮卸煤部分停止按钮卸煤部分急停按钮上煤部分启动按钮上煤部分停止按钮上煤部分急停按钮料斗YV0热继电器动断

51、触点1#皮带热继电器动断触点2#皮带热继电器动断触点3#皮带热继电器动断触点AD/BD运行方式转换开关给煤机热继电器动断触点4#A皮带热继电器动断触点5#A皮带热继电器动断触点6#A皮带热继电器动断触点7#A皮带热继电器动断触点4#B皮带热继电器动断触点5#B皮带热继电器动断触点6#B皮带热继电器动断触点7#B皮带热继电器动断触点0#皮带热继电器动断触点1#皮带拉绳开关动断触点2#皮带拉绳开关动断触点3#皮带拉绳开关动断触点4#A皮带拉绳开关动断触点5#A皮带拉绳开关动断触点6#A皮带拉绳开关动断触点7#A皮带拉绳开关动断触点4#B皮带拉绳开关动断触点5#B皮带拉绳开关动断触点6#B皮带拉绳开

52、关动断触点7#B皮带拉绳开关动断触点0#皮带拉绳开关动断触点X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27X30X31X32X33X34X35X36X37X40X41料斗YV0电磁阀1#皮带机(M1)交流线圈2#皮带机(M2)交流线圈3#皮带机(M3)交流线圈给煤机电机(M13)交流线圈4#A皮带机(M4)交流线圈5#A皮带机(M5)交流线圈6#A皮带机(M6)交流线圈7#A皮带机(M7)交流线圈4#B皮带机(M8)交流线圈5#B带机(M9)交流线圈6#B带机(M10)交流线圈7#B带机(M11)交流线圈0#皮带

53、机(M12)交流线圈卸煤启动预告电铃卸煤故障电铃上煤启动预告电铃上煤故障电铃上煤部分AD工作方式显示上煤部分BD工作方式显示Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23控制系统的公共程序在SA0处于自动状态（X0接通）时，功能继电器M8002将中间继电器M0和M1初始化，利用M0和M1使卸煤部分和上煤部分的状态初始化。另外存在着上煤系统和卸煤系统故障电铃的处理情况，发生故障有两种可能：皮带机或设备过载；皮带机的拉绳开关作用。不管是什么时候发生故障，都会发出报警铃声。其梯形图及指令表见附图二卸煤部分自动程序卸煤部分的自动程序分为起动、停止、紧急停止、故障停止四大部分。起动：按下起动按钮SB1，X1接通，Y16接通发出预告电铃信号，同时定时器T33接通开始定时，一分钟后，T33的常开触点闭合，电铃声停止，为防止皮带打滑或横向断裂造成落煤管堵煤和跑煤事故发生，系统按逆煤流方向起动最后一台皮带机即Y3接通，M3起动，3#皮带机起动运行。T3开始计时，在此时间段内若停止按钮SB2动作，则系统转入停止程序；若停止按钮SB2不动作，5S后T3的常开触点闭合，Y2接通，M2起动，2#皮带机运。T2开始计时，在此时间段内若停止按钮SB2动作，则系统转入停止程序；若停止按钮SB2不动作，5S后T2的常开触点闭合，Y1接通，M1起